波普分析課件(一)紅外

第三章紅外光譜法

第三章紅外光譜法波普分析課件(一)紅外分子能級躍遷示意圖012340112340212340……n=1VJ電子能級振動能級轉(zhuǎn)動能級En=1~20eV

EV=0.05~1eV

EJ=0.005~0.05eV

紅外光譜:振-轉(zhuǎn)光譜<<<<遠(yuǎn)紅外:25~250μm近中紅外:1.25~25μm分子能級躍遷示意圖012340112340212340……n

所以分子的能量E等于下列三項之和：

E=

Ee＋Ev＋Er

式中Ee，Ev

，Er

分別代表電子能、振動能和轉(zhuǎn)動能。分子從外界吸收能量后，就能引起分子能級的躍遷，即從基態(tài)能級躍遷到激發(fā)態(tài)能級。分子吸收能量具有量子化的特征，即分子只能吸收等于二個能級之差的能量：△E＝E2－E1＝hν=hc/λ

所以分子的能量E等于下列三項之和：波普分析課件(一)紅外波普分析課件(一)紅外3.1紅外吸收光譜分析概述

紅外吸收光譜又稱為分子振動轉(zhuǎn)動光譜。3.1紅外吸收光譜分析概述紅外吸收光譜紅外光譜區(qū)分類名稱λ／μmσ/cm-1能級躍遷類型近紅外（泛頻區(qū)）0.78～2.512820～4000OH，NH及CH鍵的倍頻吸收中紅外（基本振動區(qū)）2.5～254000～400分子中基團(tuán)振動、分子振動遠(yuǎn)紅外（轉(zhuǎn)動區(qū)）25～300400～33分子轉(zhuǎn)動，晶格轉(zhuǎn)動紅外光譜區(qū)分類名稱λ／μmσ/cm-1能級躍遷類型近紅外0.

紅外區(qū)的光譜除用波長λ表征外，更常用波數(shù)（wavenumber)σ表征。波數(shù)是波長的倒數(shù)，表示每厘米長光波中波的數(shù)目。若波長以μm為單位，波數(shù)的單位為cm-1，則波數(shù)與波長的關(guān)系是：紅外區(qū)的光譜除用波長λ表征外，更常用波數(shù)（wav例如λ＝5μm的紅外線，它的波數(shù)為：

所有的標(biāo)準(zhǔn)紅外光譜圖中都標(biāo)有波數(shù)和波長兩種刻度（參見圖10-3）。例如λ＝5μm的紅外線，它的波數(shù)為：

所有的標(biāo)準(zhǔn)紅外光譜圖中3.2紅外吸收光譜的產(chǎn)生條件

紅外光譜是由于分子振動能級的躍遷（同時伴隨轉(zhuǎn)動能級躍遷）而產(chǎn)生的。物質(zhì)吸收電磁輻射應(yīng)滿足兩個條件，即：

(1)輻射應(yīng)具有剛好能滿足物質(zhì)躍遷時所需的能量；

(2)輻射與物質(zhì)之回有偶合（coupling）作用（相互作用）。3.2紅外吸收光譜的產(chǎn)生條件紅外光譜是由于

紅外輻射具有適合的能量，能導(dǎo)致振動躍遷的產(chǎn)生。當(dāng)一定頻率（一定能量）的紅外光照射分子時，如果分子中某個基團(tuán)的振動頻率和外界紅外輻射的頻率一致，就滿足了第一個條件。

為滿足第二個條件，分子必須有偶極矩的改變。通?？捎梅肿拥呐紭O矩（dipolemoment）產(chǎn)來描述分子極性的大小。設(shè)正負(fù)電中心的電荷分別為+q和-q，正負(fù)電荷中心距離為d，則

μ＝q·d

為滿足第二個條件，分子必須有偶極矩的改變。通?？捎梅肿拥呐紭O波普分析課件(一)紅外并非所有的振動都會產(chǎn)生紅外吸收，只有發(fā)生偶極矩變化的振動才能引起可觀測的紅外吸收譜帶，我們稱這種振動為紅外活性（infraredactive）的，反之則稱為非紅外活性的（infraredinactive）。并非所有的振動都會產(chǎn)生紅外吸收，只有發(fā)生偶極矩變化的振動才能波普分析課件(一)紅外3.3分子的振動光譜及方程式3.3.1諧振子分子中的原子以平衡點(diǎn)為中心，以非常小的振幅（與原子核之間的距離相比）作周期性的振動，即所謂簡諧振動。這種分子振動的模型，用經(jīng)典的方法可以看作是兩端聯(lián)接著的剛性小球的體系。最簡單的例子是雙原子分子，可用一個彈簧兩端聯(lián)著兩個剛性小球來模擬，如圖下所示。3.3分子的振動光譜及方程式3.3.1諧振子雙原子分子振動時，兩個原子各自的位移如圖所示。圖中，re為平衡時兩原子之間的距離，r為某瞬間兩原子因振動所達(dá)到的距離。按照虎克定律，恢復(fù)到平衡位置的力F應(yīng)與r—re成正比，即

雙原子分子振動時，兩個原子各自的位移如圖所示。圖中，re為平

(3-1)

式中，K——化學(xué)鍵的力常數(shù)；

δx1、δx2——分別為原子1、2在x軸上的位移；

q——振動坐標(biāo)。

由（3-1）(3-2)

對于原子1(3-3)

v

對于原子2（3-4）

若只討論重心不變的振動，有

（3-5）

聯(lián)合（3-2）和（3-5），得

（3-6）

（3-7）

將（3-6）代入（3-3），再與（2-1）聯(lián)合，可得

（3-8）

對于原子2令或（3-9）

μ為折合質(zhì)量。再將（3-9）及（3-2）代入（3-8），得

（3-10）

解此微分方程得

（3-11）

式中q0——常數(shù)，代表振幅；

λ——

振動頻率。

將（3-11）對t微分2次后代入（3-10），得

（3-12）令或或用波數(shù)表示

（3-13）

若力常數(shù)K以N·m-1為單位，折合質(zhì)量μ以原子質(zhì)量單位為單位，則（3-13）可簡化為

（3-14）或用波數(shù)表示

例如，HCl分子的鍵力常數(shù)K為4.8×102N·m-1。根據(jù)(3—14)式可計算出HCl的振動頻率為2892.4cm-1。

σ＝130.2

例如，HCl分子的鍵力常數(shù)K為4.8×102N·m-1。根據(jù)C-CC≡CC=CC-H>>>>同類原子→u'相同→K↑→↑不同原子→K起主導(dǎo)作用→K↑→↑u'起主導(dǎo)作用→u'↑→↓不同原子→K相近→u'↑→↓C-CC≡CC=CC-H>>>>同類原子→u'相同→上述計算值與實驗值是很接近的。由計算可說明，同類原子組成的化學(xué)鍵（折合相對原子質(zhì)量相同），力常數(shù)大的，基本振動頻率就大。

上述計算值與實驗值是很接近的。由計算可說明，同類原子組成的化例如分子中C—H鍵伸縮振動頻率，該鍵力常數(shù)K=5×102N·m-1。實測值為2915cm-1，

例如分子中C—H鍵伸縮振動頻率，該鍵力常數(shù)K=5×102N·幾種基團(tuán)伸縮振動頻率的理論計算值與實際值幾種基團(tuán)伸縮振動頻率的理論計算值與實際值

而真實分子的振動能量的變化是量子化的。而真實分子的振動能量的變化是量子化的。根據(jù)量子力學(xué)，該體系能量的薛定諤方程為

（3-15）

解為

（υ=0、1、2…）（3-16）

式中υ——振動量子數(shù)；

Eυ——振動量子數(shù)υ相對應(yīng)的體系能量。

利用（3-12），可將（3-16）式寫成

（υ=0、1、2…）（3-17）

從（3-17）式可以看出，當(dāng)υ=0時，體系能量仍不為0，此時能量為零點(diǎn)能。根據(jù)量子力學(xué)，該體系能量的薛定諤方程為

從基態(tài)υ=0躍遷到第一激發(fā)態(tài)υ=1，2能級能量差ΔEυ為hν。按照產(chǎn)生吸收光譜的理論，吸收頻率ν必須滿足ν=ΔEυ/h，即雙原子分子發(fā)生此躍遷時吸收光譜

的頻率為，或，此結(jié)論與經(jīng)典力學(xué)的結(jié)論相同。從基態(tài)υ=0躍遷到第一激發(fā)態(tài)υ=1，2能級能量差3.3.2非諧振子

雙原子分子的實際位能隨著核間距離的增大而增大，當(dāng)核間距離增大到一定程度后，核間引力不再存在，位能為一常數(shù)。其位能曲線如圖中實線所示。因此，位能函數(shù)應(yīng)進(jìn)行非諧振性的修正，為

…

（3-18）即非諧振子的位能應(yīng)在諧振子的位能公式中加入校正項，通常只取到第二項，式中的x稱為非諧振系數(shù)，其值遠(yuǎn)小于1。3.3.2非諧振子雙原子分子的實際位

真實分子具有非諧振性，相鄰振動能級間能量差值ΔEυ并不相等，而是隨著振動能級的能量升高而逐漸減少，但相鄰的幾個能級間的ΔEυ仍可視為相等。真實分子具有非諧振性，相鄰振動能級間能量差值ΔE3.6分子振動的形式設(shè)分子由n個原子組成，每個原子在空間都有三個自由度，原子在空間的位置可以用直角坐標(biāo)系中的三個坐標(biāo)x,y,z表示，因此n個原子組成的分子總共應(yīng)有3n個自由度，亦即3n種運(yùn)動狀態(tài)。3.6分子振動的形式設(shè)分子由n個原子組成，每個原子在空振動形式應(yīng)有（3n-6）種。

直線型分子的振動形式為（3n-5）種（圖10-5）。

每一個振動自由度對應(yīng)于一個基本振動，這些基本振動稱為簡正振動。下面舉例說明之。

振動形式應(yīng)有（3n-6）種。

直線型分子的振動形式為（3n-波普分析課件(一)紅外例１水分子asOH3756cm-1

sOH3652cm-1

OH1595cm-1

例１水分子asOH3756cm-1sOH3652cm例2二氧化碳分子asC=O2349cm-1

彎曲振動666cm-1

例2二氧化碳分子asC=O2349cm-1彎曲振動亞甲基（-CH2-）的幾種基本振動形式及紅外吸收如圖所示。亞甲基（-CH2-）的幾種基本振動形式及紅外吸收如圖所示。因此，分子的振動形式可分成兩類。

(l)伸縮振動（stretchingvibration)

i.對稱伸縮振動（symmetricalstretchingvibration,σs);

ii.反對稱伸縮振動（asymmetricalstretchingvibration,σas);

因此，分子的振動形式可分成兩類。

(l)伸縮振動（stre(2)變形或彎曲振動（deformationvibration)

i.面內(nèi)變形振動（in-planebendingvibration,δ）;

剪式振動（scissoringvibration,δ）;

面內(nèi)搖擺振動（rockingvibration,ρ);

ii.面外變形振動（out-of-planebendingvibration,γ);面外搖擺振動（waggingvibration,ω）;扭曲變形振動（twistingvibration,τ）。(2)變形或彎曲振動（deformationvibrati實際上，反映在紅外光譜中的吸收峰有時會增多或減少，增減的原因為：(1)倍頻譜帶（overtoneband）：合頻譜帶、差頻譜帶－－泛頻譜帶。實際上，反映在紅外光譜中的吸收峰有時會增多或減少，增減的原因泛倍頻峰二倍頻峰（ν

=0→ν

=2）頻三倍頻峰（ν

=0→ν

=3）峰（組）合頻峰差頻峰（即ν

=1→ν

=2，3…產(chǎn)生的峰）泛頻峰強(qiáng)度較弱，難辨認(rèn)→卻增加了光譜特征性泛倍頻峰二倍頻峰（ν=0→ν=2）(2)已知前述，并不是所有的分子振動形式都能在紅外區(qū)中觀察到。

(3)有的振動形式雖不同，但它們的振動頻率相等，因而產(chǎn)生簡并（如前述CO2的面內(nèi)及面外彎曲振動）。

(4)費(fèi)米共振和偶合共振

(5)儀器分辨率不高，對一些頻率很接近的吸收峰分不開。一些較弱的峰，可能由于儀器靈敏度不夠而檢測不出，等等。(2)已知前述，并不是所有的分子振動形式都能在紅外區(qū)中觀察到3.7紅外光譜的吸收強(qiáng)度

根據(jù)量子理論，紅外光譜的強(qiáng)度與分子振動時偶極矩變化的平方成正比。最典型的例子是C=O基和C=C基。醋酸丙烯酯的紅外光譜C=O1745cm-1

C=C1650cm-1

3.7紅外光譜的吸收強(qiáng)度根據(jù)量子理論，紅外光譜對于同一類型的化學(xué)鍵，偶極矩的變化與結(jié)構(gòu)的對稱性有關(guān)。例如C=C雙鍵在下述三種結(jié)構(gòu)中，吸收強(qiáng)度的差別就非常明顯：

(1)R-CH=CH2ε=40L·mol-1·cm-1

(2)R-CH=CH-R’順式ε=10L·mol-1·cm-1

(3)R-CH=CH-R’反式ε=2L·mol-1·cm-1

這是由于對于C=C雙鍵來說，結(jié)構(gòu)（1）的對稱性最差，因此吸收較強(qiáng)，而結(jié)構(gòu)(3）的對稱性相對來說最高，故吸收最弱。對于同一類型的化學(xué)鍵，偶極矩的變化與結(jié)構(gòu)的對稱性有關(guān)。例如C

另外，對于同一試樣，在不同的溶劑中，或在同一溶劑中不同濃度的試樣中，由于氫鍵的影響以及氫鍵強(qiáng)弱的不同，使原子間的距離增大，偶極矩變化增大，吸收增強(qiáng)。譜帶的強(qiáng)度還與振動形式有關(guān)。

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應(yīng)該指出，即使是強(qiáng)極性基團(tuán)的紅外振動吸收帶，其強(qiáng)度也要比紫外及可見光區(qū)最強(qiáng)的電子躍遷小二到三個數(shù)量級。

另一方面，由于紅外分光光度計中能量較低，使同一物質(zhì)的摩爾吸收系數(shù)，隨不同儀器而改變。這就使在定性鑒定中用處不大。摩爾吸光系數(shù)譜帶強(qiáng)度表示符號>100非常強(qiáng)峰vs20~100強(qiáng)峰s10~20中等強(qiáng)度峰m1~10弱峰w<1非常弱峰vw應(yīng)該指出，即使是強(qiáng)極性基團(tuán)的紅外振動吸收帶，其強(qiáng)度也3.8影響基團(tuán)頻率位移的因素外部因素內(nèi)部因素電子效應(yīng)空間效應(yīng)氫鍵效應(yīng)雜化影響互變異構(gòu)費(fèi)米共振溶劑物態(tài)晶型儀器3.8影響基團(tuán)頻率位移的因素外部因素電子效應(yīng)3.8.1外部因素(1)物態(tài)效應(yīng)

正己酸的氣態(tài)(a)和液態(tài)(b)紅外吸收光譜3.8.1外部因素(1)物態(tài)效應(yīng)正己奧克托金三種晶性型的紅外光譜奧克托金三種晶性型的紅外光譜波普分析課件(一)紅外波普分析課件(一)紅外

在極性溶劑中,溶質(zhì)的極性基團(tuán)的伸縮振動頻率,往往隨著溶劑的極性增加而降低，但吸收強(qiáng)度增加。例如，對-二甲胺基硝在CCl4和CCl3CN兩種不同溶劑中的硝基σas分別為1506cm-l和1496cm-1。σs分別為1332cm-l和1320cm-l。

此外，溶液的濃度和溫度的變化也能引起譜帶的變化。

在極性溶劑中,溶質(zhì)的極性基團(tuán)的伸縮振動頻率,往往隨(2)溶劑效應(yīng)：極性↑→↓原因：形成分子間氫鍵化合物溶劑伸縮振動頻率(cm-1)甲醇OHCCl4

3644Et2O3508N(CH2CH3)3

3243丙酮C=OC6H141727CCl41720CHCl3、CHBr3、CH3CN1705紅外光譜常用溶劑：CCl4、CS2、氯仿、二氯甲烷、乙腈、丙酮等，T=20~60%。

(2)溶劑效應(yīng)：極性↑→↓原因：形成分子間氫鍵化合物溶劑3.8.2內(nèi)部效應(yīng)（1）電效應(yīng)（electricaleffects）由子化學(xué)鍵的電子分布不均勻而引起。i．誘導(dǎo)效應(yīng)（inductiveeffect）由于取代基具有不同的電負(fù)性，通過靜電誘導(dǎo)作用，引起分子中電子分布的變化，從而引起鍵力常數(shù)的變化，改變了基團(tuán)的特殊頻率，這種效應(yīng)通常稱作誘導(dǎo)效應(yīng)?，F(xiàn)從以下幾個化合物來看誘導(dǎo)效應(yīng)（直箭頭表示）引起C=O頻率升高的原因。3.8.2內(nèi)部效應(yīng)（1）電效應(yīng)（electricaleR-CORC=01715cm-1;R-COHC=01730cm-1；R-COClC=01800cm-1;R-COFC=01920cm-1;F-COFC=01920cm-1;R-CONH2

C=01928cm-1;1715cm-11800cm-11828cm-11928cm-1R-CORC=01715cm-1;ii．共軛效應(yīng)（conjuqativeeffect）

共軛效應(yīng)使共扼體系中的電子云密度平均化，結(jié)果使原來的雙鍵伸長（即電子云密度降低），力常數(shù)減小，所以振動頻率降低。例如酮的C=O，因與苯環(huán)共扼而使C=O的力常數(shù)減小，頻率降低：cm-1cm-1cm-1cm-1ii．共軛效應(yīng)（conjuqativeeffect）

當(dāng)含有孤對電子的原子接在具有多重鍵的原子上時，也可起類似的共軛作用。例如

在這化合物中，由于N原子的吸電子作用存在誘導(dǎo)效應(yīng)，但比共軛效應(yīng)影響小，因此C=O的頻率與飽和酮相比還是有所降低，這是I效應(yīng)與M效應(yīng)同時存在的例子之一。1650cm-1

1735cm-1

當(dāng)含有孤對電子的原子接在具有多重鍵的原子上時，也可起類似的共

I效應(yīng)與C效應(yīng)同時存在的例子還有飽和酯。飽和酯的C=O伸縮頻率為1735cm-1，比酮（1715cm-1）高，這是因為-OR基的I效應(yīng)比M效應(yīng)大，所以C=O的頻率升高。-I<+C-I>+CI效應(yīng)與C效應(yīng)同時存在的例子還有飽和酯。飽和酯的C=iii．偶極場效應(yīng)（dipolarfieldeffect)

偶極場效應(yīng)（F效應(yīng)）要經(jīng)過分子內(nèi)的空間才能起作用，因此相互靠近的官能團(tuán)之間，才能產(chǎn)生F效應(yīng)。如氯代丙酮有三種旋轉(zhuǎn)異構(gòu)體：iii．偶極場效應(yīng)（dipolarfieldeffect(2）氫鍵（hydrogenbonding）

游離羧酸的C=O頻率出現(xiàn)在1760cm-1左右，而在液態(tài)或固態(tài)時，C=0頻率都在1700cm-1左右，因為此時羧酸形成二聚體形式。氫鍵使電子云密度平均化，C=0的雙鍵性減小，因此C=0的頻率下降。(2）氫鍵（hydrogenbonding）

游離波普分析課件(一)紅外乙醇在不同濃度CCl4中的部分紅外光譜乙醇在不同濃度CCl4中的部分紅外光譜（3）振動的偶合（vibrationalcoupling）

適當(dāng)結(jié)合的兩個振動基團(tuán)，若原來的振動頻率很相近，它們之間可能會產(chǎn)生相互作用而使譜峰裂分成兩個，一個高于正常頻率，一個低于正常頻率。這種兩個振動基團(tuán)之間的相互作用，稱為振動的偶合。例如酸酐的兩個羧基，振動偶合而裂分成兩個譜峰：~1820cm-1

~1760cm-1

（3）振動的偶合（vibrationalcoupling）

此外，二元酸的兩個羧基之間只有1-2個碳原子時，會出現(xiàn)兩個C=0吸收峰，這也是由偶合產(chǎn)生的：此外，二元酸的兩個羧基之間只有1-2個碳原子時，會出（4）費(fèi)米共振（Fermiresonance）

當(dāng)一振動的倍頻與另一振動的基頻接近時，由于發(fā)生相互作用而產(chǎn)生很強(qiáng)的吸收峰或發(fā)生裂分，這個現(xiàn)象叫做費(fèi)米共振。例如醛基的C-H伸縮振動基頻與彎曲振動的倍頻發(fā)生費(fèi)米共振，在2820cm－1和2720cm－1兩處出現(xiàn)兩個吸收峰，這兩個吸收峰上醛類化合物的特征吸收峰。（4）費(fèi)米共振（Fermiresonance）

當(dāng)（5）立體障礙（stericinhibition）

由于立體障礙，羰基與雙鍵之間的共軛受到限制時，σC=O較高，例如：在（II）中由于接在C=O上的CH3的立體障礙，C=O與苯環(huán)的雙鍵不能處在同一平面，結(jié)果共軛受到限制，因此σC=O比（I）稍高。

（5）立體障礙（stericinhibition）

（6）環(huán)的張力（ringstrain）

環(huán)的張力越大，σC=O就越高。在下面幾個酮中，4元環(huán)的張力最大，因此它的σC=O最高。

環(huán)張力效應(yīng)使得環(huán)外雙鍵的伸縮振動頻率升高，而環(huán)內(nèi)雙鍵的伸縮振動頻率降低。（6）環(huán)的張力（ringstrain）

環(huán)的張力越CHCHCHCH1576cm-11611cm-11644cm-11781cm-11678cm-11657cm-11651cm-1CH3060-3030cm-12900-2800cm-12222CHCHCHCH1576cm-11611cm-11644cm互變異構(gòu)雜化影響(hybridizationaffect)不飽和氫CH>3000cm-1；飽和氫CH<3000cm-1

s成分↑→CH↑互變異構(gòu)雜化影響(hybridizationaffect10.6紅外光譜的特征性，基團(tuán)頻率

紅外光譜的最大特點(diǎn)是具有特征性。復(fù)雜分子中存在許多原子基團(tuán)，各個原子基團(tuán)（化學(xué)鍵）在分子被激發(fā)后，都會產(chǎn)生特征的振動。分子的振動，實質(zhì)上可歸結(jié)為化學(xué)鍵的振動。10.6紅外光譜的特征性，基團(tuán)頻率紅外光譜(1)X-H伸縮振動區(qū)：

4000-2500cm-1。

X可以是O,H,C和S原子。在這個區(qū)域內(nèi)主要包括O-H，N-H,C-H和S-H鍵伸縮振動，通常又稱為“氫鍵區(qū)”。(1)X-H伸縮振動區(qū)：

4000-2500cm-1。

（2）叁鍵和累積雙鍵區(qū)：

2500-1900cm-1。

主要包括炔鍵-C≡C-，腈鍵

-C≡N、丙二烯基-C=C=C-、烯酮基-C=C=O、異氰酸酯基

-N=C=O等的反對稱伸縮振動。（2）叁鍵和累積雙鍵區(qū)：

2500-1900cm-1。

（3）雙鍵伸縮振動區(qū)：

1900-1200cm-1。

主要包括C=C，C=O，C=N，

-NO2等的伸縮振動，芳環(huán)的骨架振動（skeletalvibration）等。（3）雙鍵伸縮振動區(qū)：

1900-1200cm-1。

主（4）X-Y伸縮振動及X-H變形振動區(qū)（單鍵區(qū)）（含指紋區(qū)）：

<1650cm-1。

這個區(qū)域的光譜比較復(fù)雜，主要包括C-H，N-H變形振動，C-O，C-X（鹵素）等伸縮振動，以及C-C單鍵骨架振動等。（4）X-Y伸縮振動及X-H變形振動區(qū)（單鍵區(qū)）（含指紋區(qū)）10.6.1烷烴

烷烴化合物含有CH3、CH2和CH等基團(tuán)，其紅外吸收帶主要由C—H鍵和C—C鍵的振動引起。見下圖。

正庚烷的紅外光譜(CH3（CH2）5CH3)

10.6.1烷烴烷烴化合物含有CH3（1）C-H鍵不對稱和對稱分別在2960cm-1和2870cm-1附近。一般σas>σs。當(dāng)分子中同時存在CH3和CH2時，C-H鍵在3000～2800cm-1附近間一般有4個吸收峰。

（1）C-H鍵不對稱和對稱分別在2960cm-1和2870c（2）C-H鍵不對稱和對稱彎曲振動分別在1470cm-1和1380cm-1附近。

a孤立CH3在1380cm-1附近出現(xiàn)單峰，CH3越多，峰強(qiáng)越強(qiáng)；

b

偕二甲基（=C（CH3）2）的2個CH3

對稱彎曲振動偶合，裂分為雙峰，在1385cm-1和1375cm-1附近，強(qiáng)度幾乎相等。

c

叔丁基（-C（CH3）3）的3個CH3

對稱彎曲振動偶合，裂分為雙峰，在1395cm-1和1370cm-1附近，強(qiáng)度后者是前者的2倍，以此與（=C（CH3）2）相區(qū)別。（2）C-H鍵不對稱和對稱彎曲振動分別在1470cm-1和d當(dāng)CH3與雜原子相連時，1380cm-1附近峰由于誘導(dǎo)效應(yīng)發(fā)生位移，相鄰基團(tuán)的電負(fù)性越大，1380cm-1峰越向高波數(shù)移動。

-O-CH3=N-CH3≡C-CH3≡Si-CH3

～1440cm-1～1426cm-1～1380cm-1～1255cm-1d當(dāng)CH3與雜原子相連時，1380cm-1附近峰由于（3）亞甲基CH2的平面搖擺振動。當(dāng)分子中含有-（CH2

）n-(n≥4)時，在725cm-1有峰，并隨著n的減少，逐漸向高波數(shù)移動。

（4）CH3和CH2的區(qū)別在于：CH3在1380cm-1附近有吸收峰，而CH2沒有。

（5）C-C鍵的骨架振動在1250～800cm-1附近，因特征性不強(qiáng)，用處不大。（3）亞甲基CH2的平面搖擺振動。當(dāng)分子中含有-（CH210.6.2烯烴10.6.2烯烴（1）烯烴不飽和C原子上的C-H伸縮振動在3100～3000cm-1，強(qiáng)度中等，峰形較尖銳。末端烯烴（RCH=CH2、R1R2C=CH2）的σ=CH的吸收頻率較高，在3095～3075cm-1有強(qiáng)峰，而其它取代乙烯的σ=CH在3040～3000cm-1。

小環(huán)烷烴、環(huán)氧及環(huán)氮化合物，環(huán)上的C-H鍵的伸縮振動頻率也在3000cm-1以上。

（1）烯烴不飽和C原子上的C-H伸縮振動在3100～3000（2）C=C的伸縮振動頻率在1680～1620cm-1：

基團(tuán)伸縮振動頻率（cm-1）強(qiáng)度R-CH=CH21645

中強(qiáng)R2CH=CH21655↓(順)RCH=CHR1660↓(反)RCH=CHR1675↓三取代或四取代物1670弱（2）C=C的伸縮振動頻率在1680～1620cm-1：基（3）烯烴不飽和碳原子上的C－H面外彎曲振動在1000～650cm-1，對結(jié)構(gòu)敏感：

一取代雙鍵（RCH＝CH2）

995～985cm-1（m），915～905cm-1（s）

倍頻1860～1790cm-1

α，α－二取代（RR’C＝CH2）

895～885cm-1（s），倍頻1860～1750cm-1

反式二取代（－CH＝CH－）

980～960cm-1（s）

順式二取代（－CH＝CH－）

730～665cm-1（s）

三取代（RR’C＝CHR”）

850～790cm-1（m）（3）烯烴不飽和碳原子上的C－H面外彎曲振動在1000～610.6.3炔烴

1－辛炔的紅外光譜10.6.3炔烴

1－辛炔的紅一元取代炔烴的紅外吸收光譜有三個特征吸收帶：

（1）炔烴的σ≡CH在3300cm-1附近，峰形尖銳，容易識別。

（2）炔烴的σC≡C在2140～2100cm-1，一般強(qiáng)度較弱。炔烴的烷基二取代物中，σC≡C在2260～2190cm-1，由于分子的偶極矩變化小，一般難以觀察到。

（3）炔烴的面外C≡C在700～600cm-1，吸收帶強(qiáng)而較寬。一元取代炔烴的紅外吸收光譜有三個特征吸收帶：

（1）炔烴的σ10.6.4芳烴

1—芳環(huán)的CH；2—芳環(huán)的C＝C

3—芳環(huán)的面外=CH；

4—芳香醚的不對稱C－O－C10.6.4芳烴

1—芳環(huán)的CH；2—芳環(huán)的C＝C

3—芳烴的紅外光譜主要有三個特征吸收帶：

（1）芳環(huán)上的C-H鍵的伸縮振動頻率在3100～3000cm-1。

（2）芳環(huán)的骨架振動頻率σC=C一般有四個譜帶：1600、1585、1500、1450cm-1附近。其中1600和1500cm-1是芳環(huán)的特征吸收帶，其強(qiáng)度后者比前者強(qiáng)。

（3）芳環(huán)上的面外彎曲振動σ＝CH（即取代）芳烴的紅外光譜主要有三個特征吸收帶：

（1）芳環(huán)上的C-H鍵苯670cm-1（s）

一元取代

770～730cm-1（s），710～690cm-1（s）

二元取代（鄰位）

770～735cm-1（s）

二元取代（間位）

900～860cm-1（m），810～750cm-1（s）

725～680cm-1（m）

二元取代（對位）

860～800cm-1（s）

苯670cm-1（s）

一元取代

三元取代（1，3，5取代）

860～810cm-1（m），735～675cm-1（s）

三元取代（1，2，3取代）

780～760cm-1（m），725～680cm-1（s）

三元取代（1，2，4取代）

885～870cm-1（m），825～805cm-1（s）

四、五元取代

900～800cm-1（s）三元取代（1，3，5取代）

860～81σ＝CH在2000?1650cm-1范圍出現(xiàn)的泛頻吸收（有機(jī)物結(jié)構(gòu)中無羰基＝CO）σ＝CH在2000?1650cm-1范圍出現(xiàn)的泛頻吸收（有機(jī)10.6.5醇、酚

α-辛醇的紅外光譜(液膜0.025mm)10.6.5醇、酚

α-辛醇的紅外光譜(液乙醇在不同濃度CCl4中的紅外譜圖乙醇在不同濃度CCl4中的紅外譜圖

醇和酚的O-H鍵及C-O鍵的伸縮振動吸收在紅外光譜中是鑒定它們的特征頻帶：

（1）醇和酚通常以二締合或多締合態(tài)存在。締和態(tài)的OH伸縮振動頻率在3550～3200cm-1，譜帶強(qiáng)而寬。若為二締合態(tài)，吸收帶的中心在3500cm-1附近，多締合態(tài)一般在3320cm-1附近。

游離態(tài)σOH在3650～3590cm-1，譜帶尖銳，強(qiáng)度中等。

結(jié)晶水的σOH也在3600～3000cm-1，但一般強(qiáng)度低而且峰窄。水峰同時在1670～1600cm-1附近出現(xiàn)H-O-H的彎曲振動峰，以示區(qū)別。醇和酚的O-H鍵及C-O鍵的伸縮振動吸收在紅（2）醇和酚的C－O伸縮振動頻率在1260～1000cm-1（s）。因OH連接的碳原子類型不同：

伯醇：1050cm-1左右

仲醇：1100cm-1左右

叔醇：1150cm-1左右

酚：1200cm-1左右

（3）醇的O-H鍵面內(nèi)彎曲振動頻率在1420～1330cm-1（同CH2或CH面外彎曲振動頻率區(qū)）。酚的面外彎曲振動頻率在1350cm-1左右，較寬，強(qiáng)度低于C－O伸縮振動頻率吸收帶。（2）醇和酚的C－O伸縮振動頻率在1260～1000cm-110.6.6醚10.6.6醚

醚的紅外特征吸收帶是C-O-C鍵的不對稱伸縮振動：

脂肪醚1150～1060cm-1（s）

芳香醚1275～1210cm-1（s）

乙烯基醚1225～1200cm-1（s）

在這一區(qū)域附近，醇、醛、酮、酯和內(nèi)酯等均有紅外吸收。因此，在紅外光譜中只有不存在羥基和羰基的其它特征峰，而在此區(qū)域有吸收峰時，才說明被測分子中有醚基存在。醚的紅外特征吸收帶是C-O-C鍵的不對稱伸縮10.6.7羰基化合物

羰基伸縮振動頻率（cm-1

）酸酐18201760

酰鹵1800

酯1740

醛1730

酮1715

羧酸1700

酰胺169010.6.7羰基化合物羰基伸縮振動頻率（10.6.7.1醛

正丁醛的紅外光譜(液膜，0.025mm)

1—醛基中的CH；2—C＝O10.6.7.1醛

正丁醛的紅外光譜(液膜，0.醛基有CHO兩個特征吸收峰：

（1）羰基的C＝O伸縮振動在1740～1720cm-1（s）；

（2）醛基中的CH伸縮振動基頻與CH彎曲振動的倍頻發(fā)生費(fèi)米共振，在2820和2720cm-1出現(xiàn)2個窄的中等強(qiáng)度的吸收峰，高波數(shù)的吸收峰常被飽和次甲基的CH伸縮振動吸收峰覆蓋，因此常常只觀察到2720cm-1的吸收峰。這是鑒定醛基的依據(jù)。醛基有CHO兩個特征吸收峰：

（1）羰基的C＝O伸縮振動在110.6.7.2酮

酮類的羰基伸縮振動吸收帶是其唯一的特征吸收帶。

3,3－二甲基－2－丁酮的紅外光譜10.6.7.2酮

酮類的羰基伸縮振動吸收帶是

10.6.7.3羧酸和羧酸鹽1－羧酸二締合態(tài)的OH伸縮振動；2－C＝O的伸縮振動；3－羧酸二締合態(tài)的OH面外搖擺

10.6.7.3羧酸和羧酸鹽在羧酸中，羧基COOH的O－H鍵伸縮振動、C一O鍵伸縮振動以及O－H鍵彎曲振動噘收是紅外光譜中識別羧酸的主要特征峰：

（1）羧酸通常以而締合態(tài)存在。締合態(tài)的OH伸縮振動頻率在3200～2500cm-1，峰較強(qiáng)，峰形寬而散。這個譜帶在2700～2500cm-1之間通常出現(xiàn)幾個連續(xù)小峰，很特征。在稀溶液或非極性溶劑中羧酸為游離態(tài)，

OH伸縮振動頻率在3550cm-1附近，為強(qiáng)吸收峰。

（2）羧酸的C＝O伸縮振動頻率締合時在1725～1700cm-1，游離態(tài)在1760cm-1附近。在羧酸中，羧基COOH的O－H鍵伸縮振動、C一O鍵伸縮振動以（3）羧酸二締合態(tài)的OH面外彎曲振動頻率在955～915cm-1，為一個寬而不強(qiáng)的吸收峰，常在羧酸的鑒定中作參考。

（4）羧酸鹽中，羧酸根負(fù)離子COO－的2個CO是均等的，其不對稱和對稱伸縮振動頻率分別在1610～1550cm-1（S）和1420～1300cm-1（m）。（3）羧酸二締合態(tài)的OH面外彎曲振動頻率在955～915cm10.6.7.4酯10.6.7.4酯

在酯基中（COOC），C＝O及C－O－C伸縮振動吸收是紅外光譜中酯類的2個特征吸收峰：

（1）絕大多數(shù)飽和羧酸酯的C＝O伸縮振動都位于1740cm-1附近；

（2）酯基中的C－O－C伸縮振動在1300～1000cm-1有2個吸收峰，常為酯類化合物的最強(qiáng)吸收峰。其中C－O－C不對稱伸縮振動在1300～1150cm-1（S），對稱伸縮振動在1140～1000cm-1（w），是鑒定酯類的重要依據(jù)。

（3）在酯類中，有時可在3450cm-1附近看到C＝O的倍頻吸收峰。在酯基中（COOC），C＝O及C－O－C伸縮10.6.7.5酸酐

乙酸酐的紅外光譜圖

C＝O伸縮振動1828、1750cm-1；

C－O－C伸縮振動1125cm-110.6.7.5酸酐

乙酸酐的紅

酸酐的C＝O及C－O－C伸縮振動吸收是紅外光譜中酯類的2個特征吸收峰：

（1）酸酐的C＝O伸縮振動由于分子中的2個羰基伸縮振動偶合，在1860～1800cm-1和1800～1750cm-1間出現(xiàn)2個吸收峰，分別是羰基的不對稱和對稱伸縮振動，相距60cm-1左右。開鏈酸酐，高頻率比低頻率略強(qiáng)；環(huán)狀酸酐，低頻率比高頻率略強(qiáng)。這是酸酐類化合物的特征譜帶。

（2）酸酐的C－O－C伸縮振動為強(qiáng)而寬的吸收峰，開鏈酸酐在1170～1050cm-1，而環(huán)狀酸酐在1310～1200cm-1。酸酐的C＝O及C－O－C伸縮振動吸收是紅外光10.6.7.6酰鹵

苯甲酰氯的紅外光譜

1－C＝O伸縮振動；

2－2×871cm-1因費(fèi)米共振強(qiáng)度增加；

3－C－C10.6.7.6酰鹵

苯甲酰氯的紅

酰鹵中由于鹵原子與羰基相連，C＝O伸縮振動移至1800cm-1附近。

在芳香酰鹵中，由于875cm-1附近的C－C伸縮振動的倍頻與羰基伸縮振動發(fā)生費(fèi)米共振，所以羰基吸收范圍內(nèi)出現(xiàn)雙峰，通常高頻率較強(qiáng)。酰鹵中由于鹵原子與羰基相連，C＝O伸縮振動移至10.6.7.7酰胺

甲酰胺的紅外譜圖

1－NH伸縮振動；2－C＝O伸縮振動(I帶)

3－NH(II帶)10.6.7.7酰胺

甲酰胺的紅酰胺的紅外譜圖有3個主要的特征峰：

（1）酰胺的NH伸縮振動在3000cm-1以上的高頻區(qū):

伯酰胺的NH伸縮振動是不對稱和對稱振動的雙峰（m）。在稀溶液中在3500cm-1和3400cm-1附近；在液態(tài)或固態(tài)時，分子間締合使其移動到3350cm-1和3180cm-1附近。

仲酰胺的NH伸縮振動為單峰，在稀溶液中3460～3400cm-1間為一個峰。由于C－N的部分雙鍵性質(zhì)引起順式和反式2種異構(gòu)體，使其分裂為很靠近的雙峰（高分辨率儀器）。液態(tài)或固態(tài)時，峰在3300cm-1間處。

叔酰胺無此峰，可辨別伯、仲、叔酰胺。酰胺的紅外譜圖有3個主要的特征峰：

（1）酰胺的NH伸縮振動（2）酰胺的C＝O鍵伸縮振動吸收峰常稱為為I帶，略低于相應(yīng)的酮：

伯酰胺在1690cm-1附近；

仲酰胺在1680cm-1附近；

叔酰胺在1670～1630cm-1。締合態(tài)時，三者都在1650cm-1附近。（2）酰胺的C＝O鍵伸縮振動吸收峰常稱為為I帶，略低于相應(yīng)的（3）酰胺的NH面外彎曲振動常稱為酰胺的II帶。

伯酰胺在比C＝O低的頻率出現(xiàn)尖峰，其強(qiáng)度相當(dāng)于C＝O峰強(qiáng)的1/3到1/2。在稀溶液中，伯酰胺的NH在1620～1590cm-1；固態(tài)時升至1650～1620cm-1。締合態(tài)的II帶常與I帶重疊為1個吸收峰。；

仲酰胺在稀溶液中在1550～1510cm-1，在固態(tài)時移至1570～1515cm-1。仲酰胺的I帶和II帶能夠清晰分開。因此會區(qū)分伯、仲酰胺。

叔酰胺無酰胺II帶。（3）酰胺的NH面外彎曲振動常稱為酰胺的II帶。

10.6.8胺和胺鹽

叔丁基胺的紅外光譜(液體，池厚0.01mm)

l－不對稱NH伸縮振動；2－對稱NH伸縮振動；3－NH(面內(nèi))；4—C－N10.6.8胺和胺鹽

叔丁基胺的紅外光譜(液體，池厚（1）伯胺的NH伸縮振動，在稀溶液中在3500～3300cm-1處出現(xiàn)2個吸收峰（不對稱和對稱）。脂肪族較弱；芳香族可達(dá)中等。

仲胺稀溶液在此區(qū)域只出現(xiàn)1個峰，脂肪族很弱，常觀察不到；芳香族較強(qiáng)。

當(dāng)分子中同時NH和OH時，吸收峰發(fā)生有差別的重疊：OH峰強(qiáng)而寬；NH峰弱而尖銳。（1）伯胺的NH伸縮振動，在稀溶液中在3500～3300c（2）伯胺的NH面內(nèi)彎曲振動在1650～1580cm-1處，為中等強(qiáng)度的寬峰；

仲胺在此很弱。

（3）胺的C—N伸縮振動，只有芳胺為強(qiáng)峰。各類芳胺的位置不同：

伯芳胺在1340～1250cm-1處；

仲芳胺1350～1280cm-1處；

叔芳胺1360～1310cm-1處；

脂肪族胺的CN強(qiáng)度弱，結(jié)構(gòu)測定中用處不大。（2）伯胺的NH面內(nèi)彎曲振動在1650～1580cm-1處（4）銨鹽的NH：

伯銨鹽在3200～2800cm-1處出現(xiàn)NH3＋的二個較寬的強(qiáng)吸收帶；

仲銨鹽在3000～2700cm-1處出現(xiàn)NH2＋的較寬強(qiáng)吸收帶；

叔銨鹽在2700～2330cm-1處出現(xiàn)NH＋吸收帶。

此外，伯銨鹽還可看到NH3＋的不對稱和對稱伸縮振動在1650～1560cm-1及1550～1505cm-1。仲銨鹽的NH2＋彎曲振動在1620～1560cm-1。（4）銨鹽的NH：

伯銨鹽在3200～28010.6.9硝基化合物

硝基化合物中硝基NO2的不對稱和對稱伸縮振動吸收是其紅外特征吸收帶。

10.6.9硝基化合物

硝基化合物中硝基NO210.6.9.1脂肪族硝基化合物（1）脂肪族的硝基化合物的NO2的不對稱和對稱伸縮振動分別在1560和1350cm-1附近一般都較強(qiáng)，通常不對稱伸縮振動更強(qiáng)。（2）硝基甲烷有較高的硝基不對稱伸縮振動頻率。隨著硝基鄰接的碳原子上的氫原子數(shù)目的減少，吸收峰逐漸略微降低。（3）CN通常在920～800cm-1處（M）。10.6.9.1脂肪族硝基化合物（1）脂肪族的硝基化合物波普分析課件(一)紅外10.6.9.2芳香族硝基化合物

芳香族硝基化合物的NO2的不對稱和對稱伸縮振動比脂肪族低約20～40cm-1，兩峰強(qiáng)度相似，有的甚至對稱伸縮振動峰更強(qiáng)。10.6.9.2芳香族硝基化合物芳香族硝基10.6.10腈

腈類化合物中，C≡N的伸縮振動峰是其特征峰：

飽和脂肪腈化合物，C≡N的伸縮振動頻率在2260～2240cm-1（m）。

不飽和腈類化合物的C≡N伸縮振動頻率在2240～2225cm–1，為強(qiáng)譜帶。

芳香腈化合物在2240～2225cm-1處有一個較脂肪腈的譜帶要強(qiáng)的C≡N伸縮振動峰，其譜帶強(qiáng)度受取代基性質(zhì)的影響很大。10.6.10腈腈類化合物中，C≡N的伸縮10.6.11有機(jī)鹵代物

有機(jī)鹵代物中，C－X鍵的伸縮振動峰是特征峰。10.6.11有機(jī)鹵代物有機(jī)鹵代物中，C－10.6.11.1有機(jī)氟代物

有機(jī)氟代物的C-F伸縮振動頻率在1400～1000cm–1（s）：

CF在1100～1000cm–1

CF2在1280～1120cm–1，多重峰，（s）

CF3在1350～1120cm–1，多重峰，（s）10.6.11.1有機(jī)氟代物有機(jī)氟代物的C10.6.11.2有機(jī)氯代物

有機(jī)氯代物中的C－Cl鍵的伸縮振動在800～600cm–1。CH2－Cl基在760～700cm–1，CH－Cl基在640～610cm–1。在CCl4中，C－Cl在797cm–1。

C－Cl鍵的伸縮振動吸收譜帶的位置與分子的構(gòu)象有關(guān)。10.6.11.2有機(jī)氯代物有機(jī)氯代物中的C10.6.11.3有機(jī)溴代物

有機(jī)溴代物中的C—Br鍵伸縮振動在700～500cm–1。反式構(gòu)象在650cm–1附近；順式構(gòu)象在560cm–1附近。在甾族化合物中，C—Br平伏鍵在750～700cm–1；直立鍵在690～590cm–1。10.6.11.3有機(jī)溴代物有機(jī)溴代物中的10.6.11.4有機(jī)碘代物

有機(jī)碘代物中的C—I伸縮振動在600～500cm–1。反式構(gòu)象在600cm–1附近；順式構(gòu)象在500cm–1附近。10.6.11.4有機(jī)碘代物有機(jī)碘代物中10.6.12有機(jī)硫化物

含巰基S—H的有機(jī)物，其S—H鍵伸縮振動頻率在2590～2550cm–1，為弱吸收譜帶。因S—H基形成氫鍵的傾向很小，在液態(tài)和稀溶液中該吸收帶位置變化不大。

C—S鍵伸縮振動吸收頻率在705～570cm–1，譜帶強(qiáng)度也很弱。凡含有S=O和S=O=S的化合物，S=O的伸縮振動產(chǎn)生強(qiáng)吸收峰。例如砜和亞砜類物質(zhì)。10.6.12有機(jī)硫化物含巰基S—H的有10.7儀器和實驗10.7.1紅外光譜儀10.7.1.1色散型紅外吸收光譜儀

目前常用的紅外光譜儀為色散型紅外吸收光譜儀。它的構(gòu)造基本上由光源、單色器、樣品池、檢測器、放大記錄器等五個部分組成。10.7儀器和實驗10.7.1紅外光譜儀色散型紅外光譜儀結(jié)構(gòu)示意圖色散型紅外光譜儀結(jié)構(gòu)示意圖10.7.2樣品處理技術(shù)10.7.2.1氣態(tài)樣品氣體或低沸點(diǎn)的液體樣品，可以直接導(dǎo)入已抽成真空的氣體池內(nèi)測定。氣體池的主體是一個玻璃筒，兩端為氯化鈉或溴化鉀晶片，池內(nèi)的反射鏡使紅外光多次反射以大大增加光程。10.7.2樣品處理技術(shù)10.7.2.1氣態(tài)樣品10.7.2.2液體樣品

(1)純液體樣品可直接注入光程長度為0.01～1mm的液體吸收池內(nèi)進(jìn)行測量，這就是譜I常注明的液膜法。所謂液膜法即在兩塊圓形巖鹽片之間滴1～2滴液體樣品，形成很薄的膜，用專用夾具將兩塊鹽片夾住便可進(jìn)行測量。在兩塊鹽片之間墊入不同厚度的墊片，可以節(jié)液膜的厚度。10.7.2.2液體樣品

(1)純液體樣品可直接注入光程(2)稀溶液樣品的光譜可以提高數(shù)據(jù)的重復(fù)性。通過選擇適當(dāng)?shù)臐舛?0.1～10％)和光程長度(0.01～1mm)，可以使某些重要基團(tuán)的吸收譜帶清晰地顯示出來。但是，由于溶劑本身也有紅外吸收，所以一次不可能得到一張完整的紅外光譜。常用于紅外測定的溶劑的透明范圍見表2－1。(2)稀溶液樣品的光譜可以提高數(shù)據(jù)的重復(fù)性。通過選擇適當(dāng)?shù)臐獠ㄆ辗治稣n件(一)紅外10.7.2.3固體樣品(1)KBr壓片法這是測定固體樣品最常用的方法。一般取l～2mg樣品粉末和100mg左右干燥的KBr粉末一起放入瑪瑙研缽中研細(xì)混勻，然后倒入專用的壓片器中，一邊抽真空，一邊加壓，制成透明的薄圓片。將此片放入儀器的樣品架上便可進(jìn)行測量。此法因KBr吸潮，常在3500cm-1及1640cm-1附近出現(xiàn)水的干擾吸收峰。純KBr在4000～400cm-1無吸收，因此，壓片法可獲得樣品的紅外全圖譜。10.7.2.3固體樣品(1)KBr壓片法(2)研糊法

將2～5mg樣品充分研細(xì)成小于2μm的細(xì)小顆粒，滴入l～2滴石蠟油作分散劑進(jìn)一步研磨，直至呈均勻糊狀物。然后將研糊物放在兩鹽片之間，壓成一薄層物進(jìn)行測量。也可以用六氯丁二烯或全氟煤油等調(diào)糊，它們沒有碳一氫振動吸收的干擾。

對于可溶解的高聚物樣品，可以將其溶液倒在玻璃板上，待溶劑揮發(fā)后，直接用高聚物的膜進(jìn)行測定。

(2)研糊法

將2～5mg樣品充分研細(xì)成小于10.7.3傅里葉變換紅外光譜儀(簡稱FT—IR)10.7.3傅里葉變換紅外光譜儀(簡稱FT—IR)FT-IR主要是由光源、邁克爾遜干涉儀、探測器和計算機(jī)等部分組成。

FTIR的核心部分是邁克爾遜干涉儀，圖10-15是它的光學(xué)示意和工作原理圖。FT-IR主要是由光源、邁克爾遜干涉儀、探測波普分析課件(一)紅外圖10-16(b）為另一入射光波長為λ2的單色光所得干涉圖。如果兩種波長的光一起進(jìn)入干涉儀，則將得到兩種單色光干涉圖的加合圖（圖10-16（c））。同樣，當(dāng)入射光為連續(xù)波長的多色光時，得到的則是具有中心極大并向兩邊迅速衰減的對稱干涉圖（圖10-17）。這種多色光的干涉圖等于所有各單色光干涉圖的加合。若在此干涉光束中放置能吸收紅外光的試樣，如圖10-14所示，由于試樣吸收了某些頻率的能量，結(jié)果所得到干涉圖強(qiáng)度曲線函數(shù)就發(fā)生變化。圖10-16(b）為另一入射光波長為λ2的單色光所得干涉圖。波普分析課件(一)紅外波普分析課件(一)紅外

圖10-16（a）所示的單色輻射的干涉圖是一種余弦波，可用下述方程表示：式中，I(δ)是干涉圖的強(qiáng)度，ν是波數(shù)，δ是光程差，B(ν)代表與儀器參數(shù)有關(guān)的光源的強(qiáng)度，即代表光源的光譜。同樣對雙色輻射如圖10-16（b）所示，相應(yīng)的干涉圖方程為：圖10-16（a）所示的單色輻射的干涉圖是則對連續(xù)輻射如圖10-16（c）所示，則干涉圖為所有無數(shù)余弦項的加和即：

在數(shù)學(xué)上，上述方程中的I(δ)稱之為譜B(ν)的余弦傅立葉變換。

則對連續(xù)輻射如圖10-16（c）所示，則干涉圖為所有無數(shù)余弦如果要從干涉圖計算光譜B(ν)，即通過計算I(δ)的余弦傅立葉變換。因此這種光譜技術(shù)稱之為傅立葉變換光譜法。對連續(xù)光源，上述方程的逆傅立葉變換為：或如果要從干涉圖計算光譜B(ν)，即通過計算I(δ)的余弦傅立

FTIR儀器由于沒有狹縫的限制。光通量只與干涉儀平面鏡大小有關(guān)，因此在同樣分辨率下，光通量要大得多，從而使檢測器接受到的信號和信噪比增大，因此有很高的靈敏度，有利于弱光譜的測定；掃描速度極快，能在很短時間內(nèi)（<1s）獲得全頻域光譜響應(yīng)；由于采用激光干涉條紋準(zhǔn)確測定光程差，使FTIR測定的波數(shù)更為準(zhǔn)確等優(yōu)點(diǎn)。FTIR儀器由于沒有狹縫的限制。光通量只與干涉儀平面鏡大10.8紅外光譜定性分析

（1）用各種分離手段（如分餾、萃取、重結(jié)晶、層析…）提純試樣，以得到單一的純物質(zhì)。（2）了解與試樣性質(zhì)有關(guān)的其它方面的資料10.8紅外光譜定性分析（1）用各種分離手段（如分餾、

不飽和度計算公式：

U＝1＋n4＋2n6+1/2(n3+3n5-n1)

式中，n1－1價元素，包括＋1價的堿金屬和

－1價的鹵素。例如H，Na，Cl；

n2－2價元素，例如O；

n3－3價元素，例如N；

n4－4價元素，例如C；

n5－5價元素，例如P，N;

n6－6價元素，例如S。不飽和度計算公式：

U＝U＝0，化合物飽和；

U＝1，化合物分子中一定有一個雙鍵或一個飽和環(huán)狀化合物（－NO2只算一個雙鍵，所以CH3NO2的U＝1）；

U＝2，分子中一定有一個三鍵或兩個雙鍵……

U＝3，由上述情況判斷；

U＝4，分子中含一個苯環(huán)或由上述情況判斷。U＝0，化合物飽和；

U＝1，化（3）解析紅外譜圖法

A區(qū)域法

B縮小范圍法（區(qū)分無機(jī)物和有機(jī)物）

C主要官能團(tuán)解析法：

C＝O、O－H、N－H、C－O、C＝C、

C≡C、C≡N、Ar、－NO2等

（3）解析紅外譜圖法

A區(qū)域法

B縮小范圍法（區(qū)分無機(jī)物和有a判斷C＝O是否存在：

在1870～1660cm–1間有1（或2）個最強(qiáng)強(qiáng)吸收峰。

羧C＝O是否存在酸、酰胺、酸酐、酯類、醛類（酰鹵）、酮類

b如果C＝O不存在：

醇和酚、胺類、醚類

c雙鍵和芳環(huán)

d三鍵

e硝基

f烷類a判斷C＝O是否存在：

在1870～1660c例1

某未知物為C8H10例1某未知物為C8H10例2

某未知物為C8H18O例2某未知物為C8H18O例3

某未知物為C10H12O例3某未知物為C10H12O例4

某未知物為C4H9O3N例4某未知物為C4H9O3N例5

某未知物為C9H8O4例5某未知物為C9H8O4例6

某未知物為C8H10O例6某未知物為C8H10O例7

某未知物為C5H122985～2880cm-11460cm-1、1388cm-1例7某未知物為C5H122985～2880cm-1例8

某未知物為C6H122930～2855cm-11453cm-1例8某未知物為C6H12例9

某未知物為C9H103090～3035cm-1

2978～2921cm-11973～1750cm-11635cm-11605cm-11577cm-11498cm-11390cm-1888cm-1770cm-1700cm-1例9某未知物為C9H103090～3035cm-1例10

某未知物為C8H143300cm-1<3000cm-12100cm-11470cm-11370cm-1720cm-1625cm-1例10某未知物為C8H143300cm-1<30例11

某未知物為C8H8O2例11某未知物為C8H8O2例12

某未知物為C3H7Br例12某未知物為C3H7Br例13

某未知物為C7H8O例13某未知物為C7H8O例14

某未知物為C4H11N例14某未知物為C4H11N例15

某未知物為烯丙醇的簡單衍生物例15某未知物為烯丙醇的簡單衍生物例16

某未知物為C4H10O例16某未知物為C4H10O例17

某未知物為C8H8O例17某未知物