2
伸
1
振动能量：
Ev

(v

)h 2
v : 振 动 量 子 数 ，v 0,1,2,3
: 振动频率
基频吸收带：基态(v=0)至第一激发态(v=1)的跃迁
h a

E1
E0

(1
1 )h
2

1 h
2

h
a
a :吸收的电磁辐射频率
a

1
2
k

a

c


3) 单色器
光栅, 狭缝，准直镜
4) 检测器
热检测器：真空热电偶 热电检测器：TGS ((NH2CH2COOH)3·H2SO4) 光电导检测器：MCT (Hg-Cd-Te)
2 双光束红外分光光度计
双光束；单色器在样品池后面；扫描速率慢
二 傅里叶变换红外分光光度计
1 基本原理
迈克尔逊干涉仪示意图
振动过程中偶极矩的变化
0
0
r•q
OCO 0
C、O电负性差别大, 伸缩振动时, 偶极矩变化大
CO强 度 CC强 度 ，
O=C=O反对称伸缩振动偶极矩发生变化 红外吸收。 O=C=O对称伸缩振动偶极矩无变化 无红外吸收峰产生
振动过程中偶极矩的变化越大，吸收峰强度越大
1:2 1250 cm-1
亚甲基面外变形振动
(CH2)n
n 4 720 cm-1附近出现较稳定的弱吸收峰
正庚烷的红外光谱
H
CH3(CH2)5 C CH3 CH3
2-甲基辛烷
2）烯烃
C=C伸缩振动:1700～1600 cm-1 =C-H 伸缩振动: 3300 ～ 3095 cm-1 3080-3030 cm-1
相邻氢数 5
690 4 1，3 2
取代情况 单取代
＝C－H频率(cm-1) 770～730，710～
邻位二取代 间位二取代 对位二取代
770～735 810～750，725～680 860～780
例1：某化合物为挥发性液体，化学式为C8H14， 红外光谱如图所示，试推导其结构。
/ cm1
•c
(cm1 ) 1 k 2c
k : 化 学 键 力 常 数 ； : 原 子 的 折 合 质 量
m1 • m2 m1 m2
键力常数对振动频率的影响
键类型 k

—CC — —C =C —
15 17
9.5 9.9
2222 cm-1 1667 cm-1
—C — C — 4.5 5.6 1429 cm-1
860-800 cm-1
P235
二 影响基团频率的因素
（一）内部因素
1. 电子效应
诱导效应(I效应)
O R C R'
CO (cm1 ) 1715
O RCH
1730
O R C Cl
1800
.. O R C Cl
O RCF
1920
共轭效应I(M效应)
CO (cm1 )
O R C NH2
组成分子的原子个数
N
分子的总自由度
3N
振动自由度
线性分子 3N-5
(基频吸收带数目) 非线性分子 3N-6
分子平移示意图
线性分子转动 非线性分子转动
例：水分子的振动自由度＝3×3－6＝3
例：CO2分子的振动自由度＝3×3－5＝4
红外光谱图上的峰数≤基本振动理论数
三 影响吸收峰强度的因素
1. 吸收峰强弱的划分
（二）外部因素
物质状态 溶剂
§5-4 红外光谱仪及制样方法
一 色散型红外分光光度计
1 基本组成
1) 光源
能斯特灯 稳定, 不需用水冷却。但需预热, 机械强度差。
硅碳棒 使用波数范围较宽, 坚固, 发光面积大。电极接
触部分需用水冷却。
2) 吸收池
窗片材料: NaCl, KBr, CsI, KRS-5 (TlI58%-TlBr42%)
1-辛炔的红外光谱图
4） C=C伸缩振动: 1650～1450 cm-1
芳烃
2至4个中到强吸收峰
=C-H 伸缩振动: 3100 ～ 3000 cm-1 较弱
=C-H 变形振动: 1000～650 cm-1 强
甲苯的红外谱图
770-730 cm-1 710-690 cm-1
甲苯的红外光谱图
RCH CH2 两个强吸收峰：990和910 cm-1
R
H
CC
反式构型吸收峰：990-970 cm-1
H
R'
R
R'
CC
顺式构型吸收峰：～690 cm-1
H
H
例：苯环取代类型的确定 675 cm-1
770-730 cm-1, 710-690 cm-1 770-730 cm-1
810-750 cm-1, 725-680 cm-1
1 2 多色光干涉时域谱
2 傅里叶变换红外光谱仪优点
1)谱图的信噪比高。 2) 波长(数)精度高(0.01 ±cm-1)，重现性好。 3) 分辨率高。 4) 扫描速度快。
三 制样方法
1)气体——气体池
{ 2)液体 液膜法—难挥发液体（沸点>80C） 溶液法—液体池 常用溶剂： CCl4 ，CS2
第五章 红外光谱法
§5-1 概述
一 红外光区的划分
基频吸收带 辐射→分子振动和转动能级跃迁→红外光谱
二 红外光谱图
峰数 峰位 峰强
研究对象：振动中伴随有偶极矩变化的化合物 定性及有机化合物结构鉴定：分子的特征吸收 定量分析：特征峰强度
苯的紫外吸收光谱
§5-2 基本原理
一 双原子分子的振动
缩
1k 基本振动频率：
甲基变形振动
δs1380 cm-1 CH3 δas1460 cm-1 CH2 δs1465 cm-1
重叠
CH3 δs C—C骨385-1380cm-1 1372-1368cm-1
1155cm-1 1:1
1170cm-1
C H3 C C H3 C H3
1405-1385cm-1 1372-1365cm-1
3000 cm-1 2900-2800 cm-1
=C-H 变形振动: 1000～650 cm-1
辛烯-1的红外谱图
3）炔烃
≡C-H 伸缩振动: 3300 ～ 3200 cm-1
C≡C 伸缩振动: 2300 ～ 2100 cm-1(尖细, 弱)
端基炔烃有两个主要特征吸收峰： 一是叁键上不饱和C-H伸缩振动C-H约在3300cm1处产生一个中强的尖锐峰 二是CC伸缩振动C-C吸收峰在2140 ~2100cm1。 若CC位于碳链中间则只有C-C在2200cm-1左右 一个尖峰，强度较弱。如果在对称结构中，则该峰不出 现。
O－H: 3700-3200 cm-1 COO－H: 3600-2500 cm-1 N－H: 3500-3300 cm-1
{ C－H >3000 cm-1, 不饱和，＝C－H或≡C－H <3000 cm-1, 饱和，－C－H
2) 2500-2000 cm-1 三键和累积双键区
－C≡C－, －C≡N－:伸缩振动 C＝C＝C, C＝C＝O,: 反对称伸缩振动
解: 1） =1+8-14/2=2
2）峰归属 3）可能的结构
CH3(CH2)5C≡CH
{KBr压片法
3)固体 石蜡糊法
薄膜法
• 1、红外光谱法对样品的要求 • 红外光谱的样品可以是液体、固体或气体，
一般应要求：
• （1）样品应该是单一的纯物质。
• （2）样品中不应含有游离水。
• （3）样品中被测组分的浓度和测量厚度要 合适，使吸收强度适中，一般要使谱图中 大多数吸收峰的透射率处于15%-75%之间。
摩尔吸光系数
>100 20< <100 10< <20 1< <10
峰强度
非常强(vs) 强(s) 中强(m) 弱(w)
2. 影响吸收峰强度的因素
振动能级的跃迁几率 基态(v=0)至第一激发态(v=1)跃迁几率大， 基频吸收带较强
基态(v=0)至第二激发态(v=2)跃迁几率小， 倍频吸收带较弱
原子折合质量对振动频率的影响
键类型 C－O
k
5.0-5.8
C－N ～
C—C 4.5-5.6

>
>

1280 cm-1 1330 cm-1
1430 cm-1
二 多原子分子的振动
（一）振动的基本类型
1. 伸缩振动
亚甲基
振动时键长发生变化，键角不变。
2. 变形振动
振动时键角发生变化，键长不变。
（二）基本振动的理论数
比较谱图： 各吸收峰的位置
形状 峰的相对强度
（二） 未知物结构的测定
1 收集样品的有关资料和数据 2 确定未知物的不饱和度


1

n4

n3
2
n1
3 图谱解析
1）烷烃
3000cm-1
C-H伸缩振动
CH2 对称伸缩2853cm-1±10 CH3 对称伸缩2872cm-1±10 CH2不对称伸缩2926cm-1±10 CH3不对称伸缩2962cm-1±10
• c. 薄膜法： • 高分子试样——加热熔融——涂制或压制成膜； • 高分子试样——溶于低沸点溶剂——涂渍于盐
片——挥发除溶剂
(3)、气态样品 气态样品一般灌入气体池内
进行测定。池体一般由带有进口 管和出口管的玻璃筒组成（图）。 它的两端粘有透红外光的窗片,窗 片的材质一般是NaCI或KBr。 再用金属池架将其固定。气槽的 厚度常为100mm。分析前,先抽 真空,然后通入经过干燥的气体样 品。