•而近红外光谱和远红外光谱则不可省略简 称。
1.5.1 IR定义
分子吸收光谱 分子振-转光谱
IR定义
分子吸收光谱 分子振-转光谱
分子结构不同 分子运动形式不同
运动所需能量不同
分子转动 分子振动
吸收不同波长的红外光
进行结构分析
Absorbance
1.0
0.9 0.8
产生特征吸收峰(谱带)
0.7
0.6
折合质量的关系。 3、理解基团频率及其影响因素。 4、了解红外光谱仪的构成及特点。 5、了解红外光谱法在物质结构分析中的应用。
2020年7月20日星期一11时 36分5秒
关键概念
虎克定律 振动类型 红外活性振动 简并 特征峰 特征区 指纹区
1 概述-introduction
有机化合物的波谱分析：
T%=(I/I0) ×100%
I0 ：原始入射光强度 I ：透过光强度
A=lg(I0/I)
%Transmittance PE
1 40 1 30
1 20
1 10
1 00
1371.81
90
80
724.93
70
60
1466.05
50
40
30
20
2926.02 2853.53
10
0
- 10
- 20
4 00 0
724.93
1466.05
1 50 0
1 00 0
5 00
%Transmittance PE
适用性广，积累的方法丰富
IR在聚合物研究中的用途
❖判定基团结构
❖判定聚集态结构
部分聚合物的结晶、取向与非晶结构在IR上有明显差别。
HDPE，LDPE
❖动态跟踪反应过程
1378cm-1cm-1
❖判定聚合反应机理
1.4 红外光
1.4.1 红外光的性质
• 肉眼看不见 • 具有热效应 • 具有反射、衍射、偏振等性质； • 传播速度与可见光相同,但波长比可见光长。
原子沿键轴运动,键长发生周期性变化
双原子分子
沿轴振动，只改变键长，不改变键角
多原子分子(基团)
2.1.2 弯曲振动 或称变形振动（Deformation Vibration）
键角变化 键长基本保持不变
2.2 由n>2个原子组成的分子 的多种振动形式
双原子分子:两种振动形式 多原子分子:
➢非线型分子
3n-6种
H2O
➢线型分子
3n-5种
CO2
-CH2振 动方式
1 40 1 30 1 20 1 10 1 00
90 80 70 60 50 40 30 20 10
0 - 10 - 20
4 00 0
3 50 0
3 00 0
2 50 0
2 00 0
Wavenumbers (cm-1)
弱
-CH3
1371.81
v
电磁波谱
电磁波的性质
• 光是一种电磁波，具有波粒二相性。
波动性
•可用波长( )、频率(v )和波数来描述。
•按量子力学，其关系为：
v c cv
式中： ν 为频率，单位为 Hz
c 为光速，其量值 = 3×1010cm.s-1
λ_ v
为波长 (cm)，也用nm作单位(1nm=10-7 1cm长度中波的数目，单位cm-1
3 50 0
3 00 0
2 50 0
2 00 0
1 50 0
1 00 0
5 00
PE的IR谱图（透过百分比） Wavenumbers (cm-1)
1 .2
2926.02
1 .1ห้องสมุดไป่ตู้
1 .0
0 .9
2853.53
0 .8
0 .7
1466.05
Absorbance PE
0 .6
0 .5
0 .4
0 .3
724.93
对有机化合物的结构表征应用最为广泛的是： 紫外光谱(ultraviolet spectroscopy ，UV) 红外光谱(infrared spectroscopy ，IR) 核磁共振谱(nuclear magnetic resonance ，NMR) 拉曼光谱（Roman) 质谱(mass spectroscopy ，MS)
1.4.2红外光的波长范围
红外光波长范围 0.75----1000μm
波长λ（μm） 0.75------2.5----∥---25-----∥-----1000
近红外 中红外
13333
4000
400
波数σ（cm-1）
远红外 10
1.5习惯名称
• 中红外光谱(波数在4000-400cm-1范围)就 是我们通常所说的“ 红外光谱 ”
0.5
0.4
0.3
0.2
0.1
4000
3500
3000
2500
2000
Wavenumbers (cm-1)
1500
1000
500
1.5.2红外光谱图 最常用的两种表达方式
红外光谱是研究波数在4000-400cm-1范围内不同 波长的红外光通过化合物后被吸收的谱图。
横坐标 波长
波数
纵坐标 透过百分比 吸光度
0 .2
1371.81
0 .1
0 .0
- 0.1
- 0.2
4 00 0
3 50 0
3 00 0
2 50 0
2 00 0
1 50 0
1 00 0
5 00
PE的IR谱图（吸光度） Wavenumbers (cm-1)
2. 物理原理
2.1分子振动形式 2.1.1伸缩振动(伸展振动)（Stretching Vibration）
红外光谱
（INFRARED SPECTROSCOPY, IR）
1.0 0.9 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1
Absorbance
4000
3500
3000
2500
2000
1500
1000
500
Wavenumbers (cm-1)
本章学习要求
1、了解红外光谱产生的原因 2、掌握伸缩振动频率(或波数)与键力常数及
对有机化合物的结构表征 ，从分子水平认识物质的 基本手段，是有机化学的重要组成部分。
过去：主要依靠化学方法进行有机化合物的结构测
定。费时、费力、费钱，需要的样品量大。
鸦片中吗啡碱结构的测定，从1805年开始研究， 直至1952年才完全阐明，历时147年。
OH O HO
NCH3
吗啡碱
现在：
采用现代仪器分析法，优点：省时、省力、经济、快 速、准确，样品消耗量是微克级的，甚至更少。不仅 可以研究分子的结构，而且还能探索到分子间各种聚 集态的结构构型和构象的状况。
cm)
波数(波长的倒数)
ν ＝ 1/λ(cm-1)
微粒性
可用光量子的能量来描述：
E hv hc
式中： E 为光量子能量，单位为 J h 为Planck 常数，其量值为 6.63 × 10-34 J s-1
1.2 IR的用途
IR是表征物质微观结构 特别是化学结构的最方便快捷方法
IR是鉴定未知物的首选分析手段