1、第四章 光譜分析第三節第三節 紅外光譜紅外光譜一、概一、概 述述n由于分子內部運動所牽涉到的能級變化比較復雜，分子由于分子內部運動所牽涉到的能級變化比較復雜，分子吸收光譜也就比較復雜。吸收光譜也就比較復雜。n在分子內部除了在分子內部除了電子運動電子運動狀態之外，還有核間的相對運狀態之外，還有核間的相對運動，即動，即核的振動核的振動和和分子繞重心的轉動分子繞重心的轉動。n分子的振動能量比轉動能量大，當發生振動能級躍遷時，分子的振動能量比轉動能量大，當發生振動能級躍遷時，不可避免地伴隨有轉動能級的躍遷，所以無法測量純粹不可避免地伴隨有轉動能級的躍遷，所以無法測量純粹的振動光譜，而只能得到的振動光譜

2、，而只能得到 分子的振動分子的振動-轉動光譜，這種光轉動光譜，這種光譜稱為紅外吸收光譜。譜稱為紅外吸收光譜。n紅外吸收光譜是一種分子吸收光譜。紅外吸收光譜是一種分子吸收光譜。一、概一、概 述述n 當樣品受到當樣品受到頻率連續變頻率連續變化的紅外光化的紅外光照射時，分照射時，分子吸收某些頻率的輻射，子吸收某些頻率的輻射，并由其振動或轉動運動并由其振動或轉動運動引起引起偶極矩的凈變化偶極矩的凈變化，產生分子振動和轉動能產生分子振動和轉動能級從基態到激發態的躍級從基態到激發態的躍遷，使相應于這些遷，使相應于這些吸收吸收區域的透射光強度減弱區域的透射光強度減弱。記錄紅外光的百分透射記錄紅外光的百分透射

3、比與波數或波長關系曲比與波數或波長關系曲線，就得到線，就得到紅外光譜紅外光譜。一、概一、概 述述1紅外光區的劃分紅外光區的劃分 紅外光譜在紅外光譜在可見光區和微波光區可見光區和微波光區之間，波長范圍約之間，波長范圍約為為 0.75 1000m，根據儀器技術和應用不同，習慣上又，根據儀器技術和應用不同，習慣上又將紅外光區分為三個區：將紅外光區分為三個區：近紅外光區近紅外光區（0.75 2.5m ），），中紅外光區中紅外光區（2.5 25m ），），遠紅外光區遠紅外光區（25 1000 m ）。）。n近紅外光區的吸收帶近紅外光區的吸收帶（0.75 2.5m ）主要是由低能電）主要是由低能電子躍遷、

4、含氫原子團（如子躍遷、含氫原子團（如O-H、N-H、C-H）伸縮振動的）伸縮振動的倍頻吸收產生。該區的光譜可用來研究稀土和其它過渡金屬倍頻吸收產生。該區的光譜可用來研究稀土和其它過渡金屬離子的化合物，并適用于水、醇、某些高分子化合物以及含離子的化合物，并適用于水、醇、某些高分子化合物以及含氫原子團化合物的氫原子團化合物的定量分析定量分析。一、概一、概 述述n中紅外光區中紅外光區吸收帶吸收帶（2.5 25m ）是絕大多）是絕大多數有機化合物和無機離子的基頻吸收帶數有機化合物和無機離子的基頻吸收帶（由基態由基態振動能級（振動能級（ =0）躍遷至第一振動激發態（）躍遷至第一振動激發態（ =1）時，所

5、）時，所產生的吸收峰稱為產生的吸收峰稱為基頻峰）基頻峰）。n由于基頻振動是紅外光譜中吸收最強的振動，由于基頻振動是紅外光譜中吸收最強的振動，所以該區最適于進行紅外光譜的定性和定量分析。所以該區最適于進行紅外光譜的定性和定量分析。同時，由于中紅外光譜儀最為成熟、簡單，而且同時，由于中紅外光譜儀最為成熟、簡單，而且目前已積累了該區大量的數據資料，因此它是應目前已積累了該區大量的數據資料，因此它是應用極為廣泛的光譜區。通常，用極為廣泛的光譜區。通常，中紅外光譜法又簡中紅外光譜法又簡稱為紅外光譜法。稱為紅外光譜法。一、概一、概 述述n遠紅外光區遠紅外光區吸收帶吸收帶（251000m）是由）是由氣體氣體

6、分子中的純轉動躍遷分子中的純轉動躍遷、振動振動-轉動躍遷轉動躍遷、液體液體和固體中重原子的伸縮振動和固體中重原子的伸縮振動、某些變角振動、某些變角振動、骨架振動骨架振動以及以及晶體中的晶格振動所引起的晶體中的晶格振動所引起的。 n由于低頻骨架振動能靈敏地反映出結構變化，由于低頻骨架振動能靈敏地反映出結構變化，所以對異構體的研究特別方便。此外，還能用所以對異構體的研究特別方便。此外，還能用于金屬有機化合物（包括絡合物）、氫鍵、吸于金屬有機化合物（包括絡合物）、氫鍵、吸附現象的研究。但由于該光區能量弱，除非其附現象的研究。但由于該光區能量弱，除非其它波長區間內沒有它波長區間內沒有合適的分析譜帶，一

7、般不在合適的分析譜帶，一般不在此范圍內進行分析。此范圍內進行分析。一、概一、概 述述n紅外紅外吸收光譜一般用吸收光譜一般用T 曲線或曲線或T （波數）（波數）曲線表示?？v坐標為百分透射比曲線表示?？v坐標為百分透射比T%，因而吸收，因而吸收峰向下，向上則為谷；橫坐標是波長峰向下，向上則為谷；橫坐標是波長 （單位為（單位為m），或），或 （波數）（單位為（波數）（單位為cm-1）。）。n波長波長 與與 波數之間的關系為：波數之間的關系為： （波數）（波數）/cm-1=104 /（ /m）中紅外區的中紅外區的 波數范圍是波數范圍是4000 400cm-1 。一、概一、概 述述2.紅外光譜法的特點紅外

8、光譜法的特點n紅外光譜法主要研究在振動中伴隨有偶極矩變紅外光譜法主要研究在振動中伴隨有偶極矩變化的化合物?；幕衔?。n除了單原子和同核分子除了單原子和同核分子如如Ne、He、O2、H2等等之外，幾乎所有的有機化合物在紅外光譜區均之外，幾乎所有的有機化合物在紅外光譜區均有有吸收。吸收。n除光學異構體，某些高分子量的高聚物以及在除光學異構體，某些高分子量的高聚物以及在分子量上只有微小差異的化合物外，凡具有結構分子量上只有微小差異的化合物外，凡具有結構不同的兩個化合物，一定不會有相同的紅外光譜。不同的兩個化合物，一定不會有相同的紅外光譜。一、概一、概 述述n紅外吸收帶的波數位置、波峰的數目以及吸收

9、譜紅外吸收帶的波數位置、波峰的數目以及吸收譜帶的強度反映了分子結構上的特點，可以用來鑒帶的強度反映了分子結構上的特點，可以用來鑒定未知物的結構組成或確定其化學基團；定未知物的結構組成或確定其化學基團；而吸收而吸收譜帶的吸收強度與分子組成或化學基團的含量有譜帶的吸收強度與分子組成或化學基團的含量有關，可用以進行定量分析和純度鑒定關，可用以進行定量分析和純度鑒定。n由于紅外光譜分析特征性強，氣體、液體、固體樣品都由于紅外光譜分析特征性強，氣體、液體、固體樣品都可測定，并具有用量少，分析速度快，不破壞樣品的特點?？蓽y定，并具有用量少，分析速度快，不破壞樣品的特點。因此，紅外光譜法不僅與其它許多分析方

10、法一樣，能進行因此，紅外光譜法不僅與其它許多分析方法一樣，能進行定性和定量分析，而且是鑒定化合物和測定分子結構的用定性和定量分析，而且是鑒定化合物和測定分子結構的用效方法之一。效方法之一。二、基本原理二、基本原理1.產生紅外吸收的條件產生紅外吸收的條件 輻射光子具有的能量與發生振動躍遷所需的輻射光子具有的能量與發生振動躍遷所需的躍遷能量相等躍遷能量相等n 紅外紅外吸收光譜是分子振動能級躍遷產生的。為吸收光譜是分子振動能級躍遷產生的。為討論方便，以討論方便，以雙原子分子振動光譜雙原子分子振動光譜為例，說明紅為例，說明紅外光譜產生的條件。外光譜產生的條件。m1m2伸伸縮二、基本原理二、基本原理n若

11、把若把雙原子分子（雙原子分子（A-B）的兩個原子看作兩個）的兩個原子看作兩個小球，把連結它們的化學鍵看成質量可以忽略不小球，把連結它們的化學鍵看成質量可以忽略不計的彈簧，則兩個原子間的伸縮振動，可近似地計的彈簧，則兩個原子間的伸縮振動，可近似地看成沿鍵軸方向的簡諧振動。看成沿鍵軸方向的簡諧振動。n由量子力學可以證明，該由量子力學可以證明，該分子的振動總能量分子的振動總能量(E )為：為： E = （ +1/2）h （ =0，1，2，）式中式中 為振動量子數（為振動量子數（ =0，1，2，）；）；E 是與振動是與振動量子數量子數 相應的體系能量；相應的體系能量； 為分子振動的頻率。為分子振動的頻

12、率。 二、基本原理二、基本原理n在室溫時，分子處于基態（在室溫時，分子處于基態（ = 0） E = 1/2 h n此時，伸縮振動的頻率很小。此時，伸縮振動的頻率很小。n當有紅外輻射照射到分子時，若紅外輻當有紅外輻射照射到分子時，若紅外輻射的光子（射的光子（ L）所具有的能量（）所具有的能量（EL）恰）恰好好等于分子振動能級的能量差（等于分子振動能級的能量差（Ev）時，則分子將吸收紅外輻射而躍遷至激時，則分子將吸收紅外輻射而躍遷至激發態，導致振幅增大。發態，導致振幅增大。二、基本原理二、基本原理n 分子振動能級的能量差為分子振動能級的能量差為 Ev =h n 又光子能量為又光子能量為 EL=h

13、Ln 于是可得產生于是可得產生紅外吸收光譜的第一條件紅外吸收光譜的第一條件為：為： EL =Ev 即即 L= 二、基本原理二、基本原理n 只有當紅外輻射頻率等于振動量子數的差值與分子振動只有當紅外輻射頻率等于振動量子數的差值與分子振動頻率的乘積時，分子才能吸收紅外輻射，產生紅外吸收頻率的乘積時，分子才能吸收紅外輻射，產生紅外吸收光譜。光譜。n分子吸收紅外輻射后，分子吸收紅外輻射后，由基態振動能級（由基態振動能級（ =0）躍遷至）躍遷至第一振動激發態（第一振動激發態（ =1）時，所產生的吸收峰稱為）時，所產生的吸收峰稱為基基頻峰頻峰。因為因為 =1時，時， L= ，所以，所以 基頻峰的位置基頻峰

14、的位置（ L）等于分等于分子的振動頻率。子的振動頻率。n在紅外吸收光譜上除基頻峰外，還有振動能級由基態在紅外吸收光譜上除基頻峰外，還有振動能級由基態（ =0）躍遷至第二激發態（）躍遷至第二激發態（ =2）、第三激發態（）、第三激發態（ =3），所產生的吸收峰稱為，所產生的吸收峰稱為倍頻峰倍頻峰。二、基本原理二、基本原理n由由 =0躍遷至躍遷至 =2時，時，（振動量子數的差值振動量子數的差值） =2，則則 L=2 ，即吸收的紅外線譜線（，即吸收的紅外線譜線（ L）是分子振）是分子振動頻率的二倍，產生的吸收峰稱為二倍頻峰。動頻率的二倍，產生的吸收峰稱為二倍頻峰。n由由 =0躍遷至躍遷至 =3時，時

15、， =3，則，則 L=3 ，即吸，即吸收的紅外線譜線（收的紅外線譜線（ L）是分子振動頻率的三倍，）是分子振動頻率的三倍，產生的吸收峰稱為三倍頻峰。其它類推。產生的吸收峰稱為三倍頻峰。其它類推。n在倍頻峰中，二倍頻峰還比較強。三倍頻峰以在倍頻峰中，二倍頻峰還比較強。三倍頻峰以上，因躍遷幾率很小，一般都很弱，常常不能測上，因躍遷幾率很小，一般都很弱，常常不能測到。到。二、基本原理二、基本原理n由于分子非諧振性質，各倍頻峰并非正好是基頻峰的整由于分子非諧振性質，各倍頻峰并非正好是基頻峰的整數倍，而是略小一些。以數倍，而是略小一些。以HCl為例：為例：基頻峰（基頻峰（ 01） 2885.9 cm-1

16、 最強最強二倍頻峰（二倍頻峰（ 02 ） 5668.0 cm-1 較弱較弱三倍頻峰（三倍頻峰（ 03 ） 8346.9 cm-1 很弱很弱四倍頻峰（四倍頻峰（ 04 ） 10923.1 cm-1 極弱極弱五倍頻峰（五倍頻峰（ 05 ） 13396.5 cm-1 極弱極弱 除此之外，還有除此之外，還有合頻峰合頻峰（ 1+ 2，2 1+ 2，），），差頻峰差頻峰（ 1- 2，2 1- 2， ）等，這些峰多數很弱，）等，這些峰多數很弱，一般不容易辨認。一般不容易辨認。倍頻峰、合頻峰和差頻峰統稱為泛頻倍頻峰、合頻峰和差頻峰統稱為泛頻峰峰。二、基本原理二、基本原理輻射與物質之間有耦合作用輻射與物質之間有

17、耦合作用n為滿足這個條件，分子振動必須伴隨偶極矩的變為滿足這個條件，分子振動必須伴隨偶極矩的變化。化。紅外躍遷是偶極矩誘導的，即能量轉移的機紅外躍遷是偶極矩誘導的，即能量轉移的機制是通過振動過程所導致的偶極矩的變化和交變制是通過振動過程所導致的偶極矩的變化和交變的電磁場（紅外線）相互作用發生的。的電磁場（紅外線）相互作用發生的。二、基本原理二、基本原理n當偶極子處在電磁輻射電場時，該電場作周期性反轉，當偶極子處在電磁輻射電場時，該電場作周期性反轉，偶極子將經受偶極子將經受交替的作用力而使偶極矩增加或減少。由交替的作用力而使偶極矩增加或減少。由于偶極子具有一定的原有振動頻率，顯然，只有當輻射于偶

18、極子具有一定的原有振動頻率，顯然，只有當輻射頻率與偶極子頻率相匹時，分子才與輻射相互作用（振頻率與偶極子頻率相匹時，分子才與輻射相互作用（振動耦合）而增加它的振動能，使振幅增大，即分子由原動耦合）而增加它的振動能，使振幅增大，即分子由原來的基態振動躍遷到較高振動能級。來的基態振動躍遷到較高振動能級。n因此，并非所有的振動都會產生紅外吸收，因此，并非所有的振動都會產生紅外吸收，只有發生偶只有發生偶極矩變化（極矩變化（ 0）的振動才能）的振動才能引起可觀測的紅外吸收光引起可觀測的紅外吸收光譜，該分子稱之為譜，該分子稱之為紅外活性的；紅外活性的； =0=0的分子振動不能產的分子振動不能產生紅外振動吸

19、收，稱為非紅外活性的。生紅外振動吸收，稱為非紅外活性的。 紅外產生的條件二、基本原理二、基本原理2.雙原子分子的振動雙原子分子的振動n由經典力學可導出該體系的由經典力學可導出該體系的基本振動頻率基本振動頻率計算公式計算公式 式中式中k為化學鍵的力常數，為化學鍵的力常數，定義為定義為將兩原子由平衡位將兩原子由平衡位置伸長單位長度時的恢復力置伸長單位長度時的恢復力（單位為（單位為N cm-1）。）。二、基本原理二、基本原理n單鍵、雙鍵和單鍵、雙鍵和三鍵的力常數分別近似為三鍵的力常數分別近似為5、10和和15 N cm-1；c為光速（為光速（2.998 1010cm s-1），）， 為折合為折合質量

20、，單位為質量，單位為g，且，且根據小球的質量和相對原子質量之間的關系根據小球的質量和相對原子質量之間的關系，上式可，上式可寫成：寫成：Ar 為折合相對原子質量。為折合相對原子質量。二、基本原理二、基本原理n影響基本振動頻率的直接原因是影響基本振動頻率的直接原因是相對原子質量相對原子質量和和化學鍵的力常數化學鍵的力常數。化學鍵的力常數化學鍵的力常數k越大，折合相對原子質量越大，折合相對原子質量Ar 越小，則越小，則化學鍵的振動頻率越高，吸收峰將出現在高波數區；反之，化學鍵的振動頻率越高，吸收峰將出現在高波數區；反之，則出現在低數區。則出現在低數區。 CC 、 C C 、 C C 三種碳碳鍵的質量

21、相同，鍵力三種碳碳鍵的質量相同，鍵力常數的順序是三鍵常數的順序是三鍵 雙鍵雙鍵 單鍵。因此在紅外光譜中，單鍵。因此在紅外光譜中， C C 的吸收峰出現在的吸收峰出現在2222 cm-1，而，而 C C 約在約在1667 cm-1 ， C-C 在在1429 cm-1。二、基本原理二、基本原理n 對于相同對于相同化學鍵的基團，波數與相對原子質量平方根成化學鍵的基團，波數與相對原子質量平方根成反比。例如反比。例如C-C、C-O、C-N鍵的力常數相近，但相對鍵的力常數相近，但相對折合質量不同，其大小順序為折合質量不同，其大小順序為C-C C-N 100 非常強峰（非常強峰（vs） 20 100 強峰（

22、強峰（s） 10 20 中強峰（中強峰（m） 1 98%或符或符合商業規格，才便于與純物質的標準光譜進行對照。多合商業規格，才便于與純物質的標準光譜進行對照。多組份試樣應在測定前盡量預先用分餾、萃取、重結晶或組份試樣應在測定前盡量預先用分餾、萃取、重結晶或色譜法進行分離提純，否則各組份光譜相互色譜法進行分離提純，否則各組份光譜相互重疊，難于重疊，難于判斷。判斷。五、試樣的處理和制備五、試樣的處理和制備（2）試樣中不應含有）試樣中不應含有游離水游離水。水本身有紅外吸收，會嚴。水本身有紅外吸收，會嚴重干擾樣品譜，而且會侵蝕吸收池的鹽窗。重干擾樣品譜，而且會侵蝕吸收池的鹽窗。（3）試樣的）試樣的濃度

23、和濃度和測試厚度測試厚度應選擇適當，以使光譜圖中應選擇適當，以使光譜圖中的大多數吸收峰的透射比處于的大多數吸收峰的透射比處于10%80%范圍內。范圍內。2.制樣的方法制樣的方法氣體樣品氣體樣品n可在玻璃氣槽內進行測定，它的兩端粘有紅外透光的可在玻璃氣槽內進行測定，它的兩端粘有紅外透光的NaCl或或KBr窗片。先將氣槽抽真空，再將試樣注入。窗片。先將氣槽抽真空，再將試樣注入。五、試樣的處理和制備五、試樣的處理和制備 液體和溶液試樣液體和溶液試樣a.液體池法液體池法n 沸點較低，揮發性較大的試樣，可注入沸點較低，揮發性較大的試樣，可注入封閉液體池封閉液體池中，中，液層厚度一般為液層厚度一般為0.0

24、11mm。b.液膜法液膜法n 沸點較高的試樣，直接滴在沸點較高的試樣，直接滴在兩片鹽片之間兩片鹽片之間，形成液膜。，形成液膜。n 對于一些吸收很強的液體，當用調整厚度的方法仍然對于一些吸收很強的液體，當用調整厚度的方法仍然得不到滿意的譜圖時，可用適當的溶劑配成稀溶液進行得不到滿意的譜圖時，可用適當的溶劑配成稀溶液進行測定。測定。五、試樣的處理和制備五、試樣的處理和制備n一些固體也可以溶液的形式進行測定。一些固體也可以溶液的形式進行測定。n常用的紅外光譜溶劑應在所測光譜區內本身沒有強烈的常用的紅外光譜溶劑應在所測光譜區內本身沒有強烈的吸收，不侵蝕鹽窗，對試樣沒有強烈的溶劑化效應等。吸收，不侵蝕鹽

25、窗，對試樣沒有強烈的溶劑化效應等。固體試樣固體試樣a.壓片法壓片法n 將將12mg試樣與試樣與200mg純純KBr研細均勻，置于模具中，研細均勻，置于模具中，用（用（510） 107Pa壓力在油壓機上壓成透明薄片，即可壓力在油壓機上壓成透明薄片，即可用于測定。用于測定。試樣和試樣和KBr都應經干燥處理，研磨到粒度小于都應經干燥處理，研磨到粒度小于2微米，以免散射光影響微米，以免散射光影響。五、試樣的處理和制備五、試樣的處理和制備b.石蠟糊法石蠟糊法n 將干燥處理后的試樣研細，與液體石蠟或全氟代烴混合，將干燥處理后的試樣研細，與液體石蠟或全氟代烴混合，調成糊狀，夾在鹽片中測定。調成糊狀，夾在鹽片

26、中測定。c.薄膜法薄膜法n 主要用于高分子化合物的測定。可將它們直接主要用于高分子化合物的測定?？蓪⑺鼈冎苯蛹訜崛廴诩訜崛廴诤笸恐苹驂褐瞥赡ず笸恐苹驂褐瞥赡ぁＲ部蓪⒃嚇尤芙庠诘头悬c的易揮發。也可將試樣溶解在低沸點的易揮發溶劑中，涂在鹽片上，待溶劑揮發后成膜測定。溶劑中，涂在鹽片上，待溶劑揮發后成膜測定。n 當樣品量特別少或樣品面積特別小時，采用光束聚光當樣品量特別少或樣品面積特別小時，采用光束聚光器，并配有微量液體池、微量固體池和微量氣體池，采器，并配有微量液體池、微量固體池和微量氣體池，采用全反射系統或用帶有鹵化堿透鏡的反射系統進行測量用全反射系統或用帶有鹵化堿透鏡的反射系統進行測量。紅外吸

27、收光譜的特點優點：（1）特征性高。幾乎很少有兩個不同的化合物具有相同的紅外光譜。（2）無機、有機、高分子等氣、液、固均可測定。（3）所需樣品少，幾毫克到幾微克。（4）操作方便、速度快、重復性好。（5）已有的標準圖譜較多，便于查閱。（1）靈敏度和精度不夠高，含量小于1難于測出。（2）多用于定性分析，定量分析的準確度和靈敏度低于可見和紫外吸收光譜。（3）有些物質不能產生紅外吸收光譜。例如原子（Ar、Ne、He等），單原子離子（K+、Na+、Ca2+等），同質雙原子分子（H2、O2、N2等）。（4）有些吸收峰的理論解釋難度大。六、紅外光譜法的應用六、紅外光譜法的應用n 紅外光譜法廣泛用于有機化合物的

28、定性鑒定和結紅外光譜法廣泛用于有機化合物的定性鑒定和結構分析。構分析。（一）定性分析（一）定性分析 1已知物的鑒定已知物的鑒定n 將試樣的譜圖與標準的譜圖進行對照，或者與文獻上的譜將試樣的譜圖與標準的譜圖進行對照，或者與文獻上的譜圖進行對照圖進行對照。n如果兩張譜圖各吸收峰的位置和形狀完全相同，峰的相對如果兩張譜圖各吸收峰的位置和形狀完全相同，峰的相對強度一樣，就可以認為樣品是該種標準物。如果兩張譜圖不強度一樣，就可以認為樣品是該種標準物。如果兩張譜圖不一樣，或峰位不一致，則說明兩者不為同一化合物，或樣品一樣，或峰位不一致，則說明兩者不為同一化合物，或樣品有雜質。如用計算機譜圖檢索，則采用相似

29、度來判別。使用有雜質。如用計算機譜圖檢索，則采用相似度來判別。使用文獻上的譜圖應當注意試樣的物態、結晶狀態、溶劑、測定文獻上的譜圖應當注意試樣的物態、結晶狀態、溶劑、測定條件以及所用儀器類型均應與標準譜圖相同。條件以及所用儀器類型均應與標準譜圖相同。六、紅外光譜法的應用六、紅外光譜法的應用2.未知物結構的測定未知物結構的測定n 測定未知物的結構，是紅外光譜法定性分析的測定未知物的結構，是紅外光譜法定性分析的一個重要用途。如果未知物不是新化合物，可以一個重要用途。如果未知物不是新化合物，可以通過兩種方式利用標準譜圖進行查對：通過兩種方式利用標準譜圖進行查對：查閱標準譜圖的譜帶索引，與尋找試樣光譜

30、吸查閱標準譜圖的譜帶索引，與尋找試樣光譜吸收帶相同的標準譜圖；收帶相同的標準譜圖；進行光譜解析，判斷試樣的可能結構，然后在進行光譜解析，判斷試樣的可能結構，然后在由化學分類索引查找標準譜圖對照核實。由化學分類索引查找標準譜圖對照核實。六、紅外光譜法的應用六、紅外光譜法的應用譜圖的解析譜圖的解析n根據實驗所測繪的紅外光譜圖的吸收峰位置、根據實驗所測繪的紅外光譜圖的吸收峰位置、強度和形狀，利用基團振動頻率與分子結構的強度和形狀，利用基團振動頻率與分子結構的關系，確定吸收帶的歸屬，確認分子中所含的關系，確定吸收帶的歸屬，確認分子中所含的基團或鍵，進而推定分子的結構?；鶊F或鍵，進而推定分子的結構。n簡

31、單地說，就是根據紅外光譜所提供的信息，簡單地說，就是根據紅外光譜所提供的信息，正確地把化合物的結構正確地把化合物的結構 “翻譯翻譯”出來。往往出來。往往還需結合其他實驗資料，如相對分子質量、物還需結合其他實驗資料，如相對分子質量、物理常數、紫外光譜、核磁共振波譜及質譜等數理常數、紫外光譜、核磁共振波譜及質譜等數據才能正確判斷其結構。據才能正確判斷其結構。六、紅外光譜法的應用六、紅外光譜法的應用準備工作準備工作n在進行未知物光譜解析之前，必須對樣品有透徹的了在進行未知物光譜解析之前，必須對樣品有透徹的了解解樣品的來源、外觀，根據樣品存在的形態，選擇適當樣品的來源、外觀，根據樣品存在的形態，選擇適

32、當的制樣方法；的制樣方法；注意視察樣品的顏色、氣味等注意視察樣品的顏色、氣味等判斷未知物結構的判斷未知物結構的佐證；佐證；還應注意樣品的純度以及樣品的元素分析及其它物理還應注意樣品的純度以及樣品的元素分析及其它物理常數的測定結果。常數的測定結果。 元素分析元素分析推斷未知樣品結構的另一依據；推斷未知樣品結構的另一依據； 樣品的相對分子質量、沸點、熔點、折光率、旋光樣品的相對分子質量、沸點、熔點、折光率、旋光率等物理常數率等物理常數光譜解釋的旁證，且有助于縮小化光譜解釋的旁證，且有助于縮小化合物的范圍。合物的范圍。六、紅外光譜法的應用六、紅外光譜法的應用確定未知物的不飽和度確定未知物的不飽和度

33、n由元素分析的結果可求出化合由元素分析的結果可求出化合 物的經驗式，物的經驗式，由相對分子質量可求出其化學式，并求出不飽由相對分子質量可求出其化學式，并求出不飽和度。和度。 從不飽和度可推出化合物可能的范圍。從不飽和度可推出化合物可能的范圍。n不飽和度是表示有機分子中碳原子的不飽和程不飽和度是表示有機分子中碳原子的不飽和程度。計算不度。計算不飽和度飽和度 的經驗公式為：的經驗公式為： =1+n4+(n3-n1)/2 式中式中n4、n3、n1分別為分子中所含分別為分子中所含的四價、的四價、三價和一價元素原子的數目。三價和一價元素原子的數目。 二價二價原子如原子如S、O等不參加計算等不參加計算。六

34、、紅外光譜法的應用六、紅外光譜法的應用當計算得：當計算得：n =0時，表示分子是飽和的，應在時，表示分子是飽和的，應在 鏈狀烴及其不含鏈狀烴及其不含雙鍵的衍生物雙鍵的衍生物。n 當當 =1時，可能有一個時，可能有一個雙鍵或脂環雙鍵或脂環；n 當當 =2時，可能有時，可能有 兩個雙鍵或脂環兩個雙鍵或脂環，也可能有一個，也可能有一個 叁鍵叁鍵；n 當當 =4時，可能有一個時，可能有一個苯環苯環等。等。六、紅外光譜法的應用六、紅外光譜法的應用官能團分析官能團分析 n根據官能團的初步分析可以排除一部分結構的可能性根據官能團的初步分析可以排除一部分結構的可能性n肯定某些可能存在的結構肯定某些可能存在的結

35、構n并初步可以推測化合物的類別并初步可以推測化合物的類別n然后進行紅外的圖譜解析然后進行紅外的圖譜解析 六、紅外光譜法的應用六、紅外光譜法的應用圖譜解析圖譜解析n 主要是靠長期的實踐、經驗的積累，至今仍主要是靠長期的實踐、經驗的積累，至今仍沒有一一個特定的辦法。一般程序是先官能團沒有一一個特定的辦法。一般程序是先官能團區，后指紋區；先強峰后弱峰；先否定后肯定。區，后指紋區；先強峰后弱峰；先否定后肯定。n首先在官能團區（首先在官能團區（40001300cm-1）搜尋官）搜尋官能團的特征伸縮振動，再根據指紋區的能團的特征伸縮振動，再根據指紋區的吸收情吸收情況，進一步確認該基團的存在以及與其它基團況

36、，進一步確認該基團的存在以及與其它基團的結合方式。如果是芳香族化合物，應定出苯的結合方式。如果是芳香族化合物，應定出苯環取代位置。環取代位置。六、紅外光譜法的應用六、紅外光譜法的應用n最后再結合樣品的其它分析資料，綜合判斷分析結果，最后再結合樣品的其它分析資料，綜合判斷分析結果，提出最可能的結構式，然后用已知樣品或標準圖譜對提出最可能的結構式，然后用已知樣品或標準圖譜對照，核對判斷的結果是否正確。照，核對判斷的結果是否正確。n如果樣品為新化合物，則需要結合紫外、質譜、核磁如果樣品為新化合物，則需要結合紫外、質譜、核磁等數據，才能決定所提的結構是否正確。等數據，才能決定所提的結構是否正確。 3.幾種標準譜圖幾種標準譜圖薩特勒（薩特勒（Sadtler）標準紅外光譜圖）標準紅外光譜圖Aldrich紅外譜圖庫紅外譜圖庫Sigma Fourier紅外光譜圖庫紅外光譜圖庫例例5 化合物化合物C8H8O的紅外譜圖的紅外譜圖n不飽和度：不飽和度：(8 2 2 8) 2=5 大于大于4， 一般有苯環一般有苯環;n3000 cm 1以上，不飽和以上，不飽和 C-H 伸縮伸縮 可能為烯，炔，芳香化合物可能為烯，炔，芳香化合物; 1600，1580 cm 1，含有苯環，含有苯環 指紋區指紋區78