15 17 9.5 9.9
4.5 5.6
4.5m
6.0 m
7.0 m
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。
波谱分析
例题: 由表中查知C=C键的k=9.5 9.9 ,令其为9.6, 计算波数值
v 1 1 k 1307 k
2c
溶剂： CCl4 ，CS2常用。
3) 固体:
①研糊法（液体石腊法） ②KBr压片法 ③薄膜法ຫໍສະໝຸດ 波谱分析三、联用技术
GC/FTIR（气相色谱红外光谱联用） LC/FTIR（液相色谱红外光谱联用） PAS/FTIR（光声红外光谱） MIC/FTIR（显微红外光谱）——微量及微区分析
波谱分析
第三节 红外光谱与分子结构
（2）峰数 峰数与分子自由度有关。无瞬间偶基距变化时，无 红外吸收。
波谱分析
（3）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； 例2 CO2分子
（4）由基态跃迁到第一激发态，产生一个强的吸收峰，基频峰； （5）由基态直接跃迁到第二激发态，产生一个弱的吸收峰，倍 频峰；
一、红外光谱的特征性
与一定结构单元相联系的、在一定范围内出现的化学键振动频率— —基团特征频率（特征峰）；
例： 2800 3000 cm-1 —CH3 特征峰； 1600 1850 cm-1 —C=O 特征峰；
基团所处化学环境不同，特征峰出现位置变化：
—CH2—CO—CH2— 1715 cm-1 酮
应用：有机化合物的结构解析。 定性：基团的特征吸收频率； 定量：特征峰的强度；
波谱分析
1.红外光谱产生的条件
满足两个条件： (1) 辐射应具有能满足物质产生振动跃迁所需的能量； (2) 辐射与物质间有相互偶合作用。
对称分子：没有偶极矩， 辐射不能引起共振，无红外活 性。
如：N2、O2、Cl2 等。 非对称分子：有偶极矩， 红外活性。 偶极子在交变电场中的作用 示意图
C = O 伸 缩 N-伸 缩 H N变 -形 H
OH NH 游 离1690
R
R
3500 1620-1590
HH NO 氢 键1650 3400 1650-1620
HO O
C H3C
OH - 伸 缩
OC3H 2835
HO 3705-3125
波谱分析
第二节 红外分光光度计
一、仪器类型与结构
两种类型：色散型 干涉型（付立叶变换红外光谱仪）
1307 9.6 1650cm1 12 / 2
正己烯中C=C键伸缩振动频率实测值为1652 cm-1
波谱分析
三、分子中基团的基本振动形式
1．两类基本振动形式
伸缩振动 亚甲基：
变形振动 亚甲基
波谱分析
２．峰位、峰数与峰强
（1）峰位 化学键的力常数k 越大，原子折合质量越小， 键的振动频率越大，吸收峰将出现在高波数区（短波长区）； 反之，出现在低波数区（高波长区）。 例１ 水分子
波谱分析
四、影响峰位变化的因素
化学键的振动频率不仅与其性质有关，还受分子的内部
结构和外部因素影响。各种化合物中相同基团的特征吸收并 不总在一个固定频率上。
1．内部因素
（1）电子效应 a．诱导效应：吸电子基团使吸收峰向高频方向移动（兰移）
R-COR C=0 1715cm-1 ; R-COCl C=0 1800cm-1 ; R-COF C=0 1920cm-1 ;
—CH2—CO—O—
1735 cm-1 酯
—CH2—CO—NH— 1680 cm-1 酰胺
波谱分析
红外光谱与分子结构
常见的有机化合物基团频率出现的范围：4000 670 cm-1 依据基团的振动形式，分为四个区： (1) 4000 2500 cm-1 X—H伸缩振动区（X=O，N，C，S） (2) 2500 1900 cm-1 三键，累积双键伸缩振动区
波谱分析
2. 分子振动方程式
(1) 双原子分子的简谐振动及其频率
化学键的振动类似于连接两个小球的弹簧
分子的振动能级（量子化）：
E振=（V+1/2）h V ：化学键的 振动频率； ：振动量子数。
波谱分析
(2) 分子振动方程式
任意两个相邻的能级间的能量差为：
E h h k 2
1 1 k 1307 k
2c
K化学键的力常数，与键能和键长有关，
为双原子的折合质量 =m1m2/（m1+m2）
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 合质量和键的力常数，即取决于分子的结构特征。
波谱分析
表 某些键的伸缩力常数（毫达因/埃）
键类型: 力常数: 峰位:
—CC — > —C =C — > —C — C —
波谱分析
内部结构
Nicolet公司的 AVATAR 360 FT-IR
波谱分析
傅里叶变换红外光谱仪结构框图
干涉仪 光源
样品室
检测器 计算机
显示器 绘图仪
干涉图 FTS
光谱图
波谱分析
傅里叶变换红外光谱仪工作原理图
波谱分析
迈克尔干涉仪工作原理图
波谱分析
二、制样方法
1）气体——气体池
2）液体：
①液膜法——难挥发液体（bp>80C） ②溶液法——液体池
波谱分析
CH
（２）空间效应
场效应；空间位阻；环张力
3060-3030 cm-1
2900-2800 cm-1
1576cm-1
CH CH 2
2
1781cm-1 1678cm-1
1611cm-1
C H 1657cm-1
2
1644cm-1
C H 1651cm-1
2
波谱分析
2.氢键效应
氢键(分子内氢键；分子间氢键)：对峰位，峰强产 生极明显影响，使伸缩振动频率向低波数方向移动。
第二章 红外吸收光谱
（Infrared Spectroscopy， IR）
波谱分析
一、概述
分子中基团的振动和转动能级跃迁产生：振-转光谱
波谱分析
波谱分析
二、红外光谱与有机化合物结构
红外光谱图： 纵坐标为吸收强度， 横坐标为波长λ （ μm ） 和波数1/λ 单位：cm-1 可以用峰数，峰位， 峰形，峰强来描述。
R-COH C=0 1730cm -1 ； R-COF C=0 1920cm-1 ; R-CONH2 C=0 1680cm-1 ;
波谱分析
ｂ．共轭效应
O H 3 CCC3H
O CC3H
O CC3H
O C
1 7 1 5cm -1 1 6 8 5cm -1 1 6 8 5cm -1 1 6 6 0cm -1