鉴定官能团 推测结构
UV 分子外层价电子能级跃迁 具n-π*跃迁有机化合物 具π-π*跃迁有机化合物 简单、特征性不强
定量 推测有机化合物共轭骨架
一、分子振动能级和振动形式 （一）振动能级
分子的振动能级（量子化）： E振=（V+1/2）h
：化学键的振动频率； V ：振动量子数。取值为0， 1，2，3…。；h：普朗克常量（6.626×10-34J•S）
10
5
波数(cm-1)
2060ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
1680
1190
化学键键强越强（即键的力常数K越大）原子折合质量越小， 化学键的振动频率越大，吸收峰将出现在高波数区。
（二）基频峰与泛频峰 1、基频峰：分子吸收一定频率红外线，振动能级从 基 态 跃 迁 至 第 一 振 动 激 发 态 产 生 的 吸 收 峰 。 即 V=0
C asH 3 ~296c0m1 C aC C sssHH H 232~~~222988275ccc500m m m 111
C C aH s2 H 3~ ~114456 c0m 251c0m 1
C C s H H 32~~17327c0cm 5m 11
三、吸收峰的位置
（一）基本振动频率
双原子分子的振动近似看成是简谐振动，其振动的 频率符合Hooke定律。化学键的振动类似于连接两 个小球的弹簧的振动。
235c0m1
666cm1
二、红外吸收光谱产生条件和吸收峰强度
（一）红外吸收光谱产生必须满足两个条件： 1、辐射能量与物质发生振动跃迁所需能量相等； 2、分子振动过程中其偶极矩必须发生变化
对称分子：没有偶极矩变化，辐射不能引起红外吸 收，称非红外活性分子。如：N2、O2、Cl2 等。 非对称分子：有偶极矩变化，辐射能引起红外吸收 ，称红外活性分子。如水分子。
第十二章 红外吸收光谱法
第一节
一、振动能级和振动形式 二、红外光谱产生的条件
红外光谱法的基本原理 和吸收峰强度
三、吸收峰的位置
四、特征峰和相关峰
红外吸收光谱法：利用物质对红外光区电磁辐射的 选择性吸收特性来分析分子中有关基团结构的定性 、定量信息的分析方法。 应用对象：主要是能吸收IR的有机化合物和某些无 机化合物 本章重点：（1）红外光谱法基本原理和术语 （2）红外光谱解析方法
任意两个相邻的能级间的能量差为：
Eh h K 2 u
(波数 ,cm1)1ｃ 21c K u 1302uK'
K化学键力常数，与键能和键长有关，
u’为双原子分子的折合原子质量 u’ =A1A2/（A1+A2）
发生振动能级跃迁需要能量的大小取决于键两端原子的折合 原子质量和键力常数，即取决于分子的结构特征。
✓ 注：振动自由度反映吸收峰数量；并非每个振动 都产生基频峰；吸收峰数常少于振动自由度数 （为什么？）
例 CO2分子（对称分子）吸收峰数少于振动自由度的原因 之一：发生了简并——即振动频率相同的峰发生重叠
235c0m1
666cm1
吸收峰数少于振动自由度的原因之二：有一种振动偶极矩变 化为零，即没有红外活性
→ 1产生的峰 V1 L
➢ 基频峰的峰位等于分子的振动频率
➢ 基频峰强度大——红外主要吸收峰，易识别
2、泛频峰 倍频峰：分子的振动能级从基态跃迁至第二振动激
发态、第三振动激发态等时所产生的吸收峰（即
V=0→V=2、3产生的峰） 即L V
泛 倍频峰 二倍频峰（V=0→V=2） V2 L2
频
三倍频峰（V=0→V=3） V3 L3
例如：甲基的振动形式
伸缩振动 甲基：
对称 υs(CH3) 2870 ㎝-1
变形振动 甲基
对称δs(CH3)1380㎝-1
不对称 υas(CH3) 2960㎝-1
不对称δas(CH3)1460㎝-1
3、振动自由度（F）：指分子独立振动的数目，或 基本的振动数目。 N个原子组成的分子，每个原子在空间具三个自由度。 非线性分子F=3N-6；线性分子F=3N-5 其中N是组成 分子的原子总个数
峰 合频峰 L12
差频峰（即V=1→V=2，3产生的峰）L 12
（二）红外吸收峰强度
问题：C=O 强；C=C 弱；为什么？ 吸收峰强度跃迁几率偶极矩变化。瞬间偶基距变化大， 吸收峰强；键两端原子电负性相差越大（极性越大），吸收
峰越强。吸收峰强度 偶极矩的平方
偶极矩变化取决于结构对称性； 对称性差偶极矩变化大吸收峰强度大 符号：s(强)；m(中)；w(弱) 红外吸收峰强度比紫外吸收峰小2～3个数量级；
分子振动能 E振 级 差 Vh
光子照射能 EL量 hL
产生红外光谱前提 E振 EL 即L V
（二）振动形式
1、伸缩振动（ ）：沿键轴伸与缩的振动。 即键 长有变化而键角无变化。如亚甲基：
s： 2 853
a： s 29 26
2、弯曲振动（变形振动）：键角发生周期性变化的 振动，键长不变。如亚甲基
例题: 由C=C键的K=10 , 计算波数值。
(c 1 m ) 11 K 13K 0 1 231 00 2 16 c m 8 1
2cu
u '
1/2 2
正己烯中C=C键伸缩振动频率实测值为1682 cm-1
键类型
—CC — > —C =C — > —C — C —
键力常数K（N/cm）15
10-2 nm 10 nm 102 nm 104 nm 0.1 cm 10cm 103 cm 105 cm
x 射射 线线
紫红 外外 光光
微
无
波
线
电
波
中红外
近红外区：0.76μm-2.5μm；中红外区：2.5μm-25μm；远红 外区：25μm-1000μm；1μm=103nm
当红外光照射到样品时，其辐射能量不能引起分子中电子能 级的跃迁，而只能引起分子中振动能级和转动能级的跃迁。 由分子中振动和转动能级跃迁而产生的吸收光谱称为红外吸 收光谱，红外吸收光谱又称振-转光谱 辐射→分子振转能级跃迁→红外光谱→官能团→分子结构
2.5μm 25μm
红外光谱图（IR）：纵坐标为吸收强度(T)，横坐标为波长λ 或波数(1/λ)。波数(cm-1)=104/波长(μm)。 IR谱图可用峰数，峰位，峰形，峰强来描述。如下图1-辛烯
红外吸收与紫外吸收区别
IR 起源： 分子振动能级伴随转动能级跃迁 适用： 所有红外吸收的有机化合物
特征性： 特征性强 用途： 鉴定化合物类别