光譜分析四紅外分析第一頁，共一百三十三頁，2022年，8月28日2

第三節紅外光譜分析

一、概述1、紅外光譜起源2、紅外光譜定義3、紅外光區劃分4、紅外譜的參數5、紅外光譜特點6、紅外光譜的主要缺點返回

第二頁，共一百三十三頁，2022年，8月28日3

1、紅外光譜起源1800年英國天文學家Hershl用溫度計測量太陽光可見區內外的溫度時，發現紅色光以外的黑暗部分溫度比可見光部分高，從而認識到在可見光光波長波方向末端還有一個紅外光區。紅外光發現以后，逐步應用到各個方面，例如紅外檢測器、紅外瞄準鏡、紅外理療儀等。而許多化學家則致力于研究各種物質對各種不同波長紅外光的吸收程度，用于推斷物質分子的組成和結構。第三節紅外光譜分析

§一概述第三頁，共一百三十三頁，2022年，8月28日4

1892年發現，凡是含有甲基的物質都會強烈地吸收波長3.4m的紅外光，從而推斷凡是在該波長處產生強烈吸收的物質都含有甲基。這種利用樣品對不同波長紅外光的吸收程度研究物質的分子組成和結構的方法，稱為紅外分子吸收光譜法。到1905年前后，人們已系統研究了數百種化合物的紅外吸收光譜，并總結了一些物質分子基團與其紅外吸收帶之間的關系。1930年有人用群論和量子力學方法計算了許多簡單分子的基頻和鍵力常數，發展了紅外光譜的理論研究。

第三節紅外光譜分析

§一概述返回

第四頁，共一百三十三頁，2022年，8月28日5

2、紅外光譜的定義：紅外光譜又稱分子振動轉動光譜，屬分子吸收光譜。樣品受到頻率連續變化的紅外光照射時，分子吸收其中一些頻率的輻射，分子振動或轉動引起偶極矩的凈變化，使振-轉能級從基態躍遷到激發態，相應于這些區域的透射光強減弱，記錄百分透過率T%對波數或波長的曲線，即紅外光譜。主要用于化合物鑒定及分子結構表征，亦可用于定量分析。第三節紅外光譜分析

§一概述第五頁，共一百三十三頁，2022年，8月28日6

紅外光譜是以波長或波數作為橫坐標，縱坐標常用百分透光度表示，即以T~或T~

來表示，下圖為苯酚的紅外光譜。T(%)圖一苯酚的紅外光譜第三節紅外光譜分析

§一概述返回

第六頁，共一百三十三頁，2022年，8月28日7

紅外光譜(0.75~1000m)遠紅外(轉動區)(25-1000m)中紅外(振動區)(2.5~25m)4000~400cm-1近紅外(泛頻）(0.75~2.5m)OH、NH及CH倍頻分子振動轉動分子轉動分區及波長范圍躍遷類型（常用區）3、紅外光區的劃分

第三節紅外光譜分析

§一概述返回

第七頁，共一百三十三頁，2022年，8月28日8

4、紅外光譜的參數

紅外譜是樣品對紅外光的吸收隨光的波數變化的曲線。紅外譜最主要的參數是各吸收峰的位置，用cm-1表示。

第三節紅外光譜分析

§一概述返回

例：λ=5μm的紅外線，它的波數為：ν=104/5=2000cm-1第八頁，共一百三十三頁，2022年，8月28日9

5、紅外光譜的特點（1）紅外吸收只有振-轉躍遷，能量低；（2）應用范圍廣：除單原子分子及單核分子外，幾乎所有有機物均有紅外吸收；（3）分子結構更為精細的表征：通過IR譜的波數位置、波峰數目及強度確定分子基團、分子結構；（4）定量分析；（5）固、液、氣態樣均可用，且用量少、不破壞樣品；（6）分析速度快。（7）與色譜等聯用（GC-FTIR）具有強大的定性功能。第三節紅外光譜分析

§一概述返回

第九頁，共一百三十三頁，2022年，8月28日10

6、紅外光譜的主要缺點（1）與磁共振等高分辨率波譜學方法相比分辨率較低。目前主要的解決辦法包括同位素標記、定點突變等，二維紅外譜目前也有進展。(2)

水的吸收對紅外譜的干擾十分嚴重。

第三節紅外光譜分析

§一概述返回

第十頁，共一百三十三頁，2022年，8月28日11

1、紅外吸收的產生

2、產生紅外吸收的條件

3、分子振動

4、譜帶強度

5、振動頻率

6、影響基團頻率的因素

返回

第三節紅外光譜分析

§二原理第十一頁，共一百三十三頁，2022年，8月28日12

1、紅外吸收的產生：

紅外光譜是分子直接吸收外來的電磁輻射、振動能級發生改變時形成的。從經典力學的觀點來看，當分子振動伴隨著偶極矩的改變時，偶極子的振動會產生電磁波，它和入射的電磁波發生相互作用，產生光的吸收，所吸收光的頻率即為分子的振動頻率。這種電磁輻射的能量比電子能級躍遷時吸收的能量小得多。吸收能量后振動能級將提高，即分子被激發到較高的振動能級(其中也包含不同的轉動能級)，從而形成紅外吸收光譜。第三節紅外光譜分析

§二原理第十二頁，共一百三十三頁，2022年，8月28日13

返回

第十三頁，共一百三十三頁，2022年，8月28日14

2、產生紅外吸收的條件：

分子吸收輻射產生振轉躍遷必須滿足兩個條件：條件一：輻射光子的能量應與振動躍遷所需能量相等。根據量子力學原理，分子振動能量Ev是量子化的，即EV=（V+1/2）h

為分子振動頻率，V為振動量子數，其值取0，1，2，…分子中不同振動能級差為EV=Vh

也就是說，只有當EV=Ea或者a=V時，才可能發生振轉躍遷。例如當分子從基態（V=0）躍遷到第一激發態（V=1），此時V=1，即a=

第三節紅外光譜分析

§二原理第十四頁，共一百三十三頁，2022年，8月28日15

條件二：輻射與物質之間必須有耦合作用

磁場電場交變磁場

分子固有振動a偶極矩變化（能級躍遷）耦合不耦合紅外吸收無偶極矩變化無紅外吸收圖三輻射與物質之間的耦合作用第三節紅外光譜分析

§二原理返回

第十五頁，共一百三十三頁，2022年，8月28日16

（1）、雙原子分子振動

（2）、多原子分子

3、分子振動形式：

第三節紅外光譜分析

§二原理返回

第十六頁，共一百三十三頁，2022年，8月28日17

分子的兩個原子以其平衡點為中心，以很小的振幅（與核間距相比）作周期性“簡諧”振動，其振動可用經典剛性振動描述：（1）、雙原子分子振動：第三節紅外光譜分析

§二原理式中：C——光速（2.998×1010cm/s）μ——兩個小球（即兩個原子）的折合質量（單位g)第十七頁，共一百三十三頁，2022年，8月28日k為化學鍵的力常數（N/cm=mdyn/?），為雙原子折合質量根據小球的質量和相對原子質量之間的關系式得NA——阿伏加德羅常數（6.022×1023）M——折合相對原子的質量，如兩原子的相對原子質量為M1和M2第十八頁，共一百三十三頁，2022年，8月28日19

a)、影響基本振動躍遷的波數或頻率的直接因素為化學鍵力常數k和雙原子折合質量。k大，化學鍵的振動波數高，如kCC(2222cm-1)>kC=C(1667cm-1)>kC-C(1429cm-1)（質量相近）質量大，化學鍵的振動波數低，如

C-C(1430cm-1)<

C-N(1330cm-1)<

C-O(1280cm-1)(力常數相近）第三節紅外光譜分析

§二原理第十九頁，共一百三十三頁，2022年，8月28日20

b)、經典力學導出的波數計算式為近似式。因為振動能量變化是量子化的，分子中各基團之間、化學鍵之間會相互影響，即分子振動的波數與分子結構（內因）和所處的化學環境（外因）有關。例如：C-H鍵基頻振動的計算值為2920cm-1，而實測值為2915cm-1返回

第三節紅外光譜分析

§二原理第二十頁，共一百三十三頁，2022年，8月28日21

多原子分子的振動更為復雜（原子多、化學鍵多、空間結構復雜），但可將其分解為多個簡正振動來研究。a)、簡正振動

b)、簡正振動基本形式

c)、理論振動數（峰數）

(2)、多原子分子：返回

第三節紅外光譜分析

§二原理第二十一頁，共一百三十三頁，2022年，8月28日22

a)、簡正振動：

※簡正振動定義:整個分子質心不變、整體不轉動、各原子在原地作簡諧振動且頻率及位相相同。此時分子中的任何振動可視為所有上述簡諧振動的線性組合。※簡正振動基本形式：①伸縮振動：原子沿鍵軸方向伸縮，鍵長變但化鍵角不變的振動。②變形或彎曲振動：基團鍵角發生周期性變化，但鍵長不變的振動。又稱彎曲振動或變角振動。返回

第三節紅外光譜分析

§二原理＊對稱伸縮振動νs＊反對稱伸縮振動νas面內變形振動δ：剪式振動δ；面內搖擺振動ρ面外變形振動γ：面外搖擺振動ω；扭曲變形振動τ。第二十二頁，共一百三十三頁，2022年，8月28日23

b)、簡正振動基本形式（以甲基和亞甲基為例）。返回

圖四甲基和亞甲基的基本振動形式及紅外吸收第三節紅外光譜分析

§二原理第二十三頁，共一百三十三頁，2022年，8月28日24

※對線型分子，理論振動數=3n-5如CO2分子，其理論振動數為3×3-5=4圖六第三節紅外光譜分析

§二原理第二十四頁，共一百三十三頁，2022年，8月28日※對非線型分子，理論振動數=3n-6

如HO2分子，其理論振動數為3×3-6=3第二十五頁，共一百三十三頁，2022年，8月28日26

理論上，多原子分子的振動數應與譜峰數相同，但實際上，譜峰數常常少于理論計算出的振動數，這是因為：a）偶極矩的變化=0的振動，不產生紅外吸收；b）譜線簡并（振動形式不同，但其頻率相同）；c）儀器分辨率或靈敏度不夠，有些譜峰觀察不到。

第三節紅外光譜分析

§二原理第二十六頁，共一百三十三頁，2022年，8月28日27

吸收峰以上介紹了基本振動所產生的譜峰即基頻峰（V=±1允許躍遷）。在紅外光譜中還可觀察到其它峰躍遷禁阻峰：

倍頻峰：由基態向第二、三….振動激發態的躍遷（V=±2、±3.）。合頻峰：分子吸收光子后，同時發生頻率為1，2的躍遷，此時產生的躍遷為

1+2的譜峰。差頻峰：當吸收峰與發射峰相重疊時產生的峰

1-2。泛頻峰可以觀察到，但很弱，可提供分子的“指紋”。返回

泛頻峰第三節紅外光譜分析

§二原理第二十七頁，共一百三十三頁，2022年，8月28日28

分子對稱度高，振動偶極矩小，產生的譜帶就弱；反之則強。如C=C，C-C因對稱度高，其振動峰強度小；而C=X，C-X，因對稱性低，其振動峰強度就大。峰強度可用很強（vs）、強（s）、中（m）、弱（w）、很弱（vw）等來表示。摩爾消光系數（ε）

強度

符號

＞200

很強

VS

75~200

強

S

25~75

中等

M

5~25

弱

W

0~5

很弱

VW

4、譜帶強度:

表一紅外吸收強度及其表示符號第三節紅外光譜分析

§二原理第二十八頁，共一百三十三頁，2022年，8月28日29

圖10-7第三節紅外光譜分析

§二原理返回

第二十九頁，共一百三十三頁，2022年，8月28日30

名稱氫鍵區

三鍵區

雙鍵區

單鍵區

（指紋區）波數范圍4000~25002500~20002000~15001500~400通常類型C-HN-HO-HCNCCC=C=CC=0,C=CC-C,C-O-C,C-N2）紅外光譜圖分區：

表二紅外光譜的分區第三節紅外光譜分析

§二原理第三十頁，共一百三十三頁，2022年，8月28日31

表三氫鍵的伸縮振動吸收第三十一頁，共一百三十三頁，2022年，8月28日32

三鍵區：表四各類三鍵和累積雙鍵伸縮振動吸收位置第三節紅外光譜分析

§二原理第三十二頁，共一百三十三頁，2022年，8月28日33

雙鍵區：

C=O

1900

-

1650

強峰。是判斷酮、醛、

C=C

1680

1620

苯

生

物

頻

2000

1650

-

和

2

-

4

衍

的

泛

-

-

H

外

、

C=C

面

內

很

，

特征吸收峰，其中酸酐因振動偶合而具

有雙峰。

峰較弱（對稱性較高）。在

附近有

個峰（苯環骨架振動），用于

識別分子中是否有芳環。

C

面

但

很

特

征

（

可

用

于

取

代

表

酸、酯及酸酐的

1600

1500

變形

振動

，

弱

類型

的

征

）

。

表五各類雙鍵的特征吸收第三節紅外光譜分析

§二原理第三十三頁，共一百三十三頁，2022年，8月28日34

在紅外分析中，通常一個基團有多個振動形式，同時產生多個譜峰（基團特征峰及指紋峰），各類峰之間相互依存、相互佐證。通過一系列的峰才能準確確定一個基團的存在。

指紋區（可分為兩個區）表六指紋區吸收第三節紅外光譜分析

§二原理第三十四頁，共一百三十三頁，2022年，8月28日35

6、影響基團頻率的因素：

基團頻率主要由化學鍵的力常數決定。但分子結構和外部環境因素也對其頻率有一定的影響。（1）電子效應：引起化學鍵電子分布不均勻的效應。包括：誘導效應、共軛效應和中介效應

（2）氫鍵效應

（3）振動耦合

（4）費米共振

（5）空間效應

（6）物質狀態及制樣方法

（7）溶劑效應

第三節紅外光譜分析

§二原理返回

第三十五頁，共一百三十三頁，2022年，8月28日36

（１）、電子效應：

※誘導效應(Inductioneffect)

取代基電負性—靜電誘導—電子分布改變—k增加—特征頻率增加（移向高波數）。返回

第三節紅外光譜分析

§二原理第三十六頁，共一百三十三頁，2022年，8月28日表10-7誘導效應對ν（C=O）的影響（純品）第三十七頁，共一百三十三頁，2022年，8月28日38

定義：電子云密度均化—鍵長變長—k降低—特征頻率減小（移向低波數）。※共軛效應(Conjugatedeffect)第三節紅外光譜分析

§二原理返回

第三十八頁，共一百三十三頁，2022年，8月28日表10-8共軛效應對不飽和鍵振動波數的影響（純物質）第三十九頁，共一百三十三頁，2022年，8月28日40

定義：孤對電子與多重鍵相連產生的p-

共軛，結果類似于共軛效應。

當誘導與共軛兩種效應同時存在時，振動頻率的位移和程度取決于它們的凈效應。※中介效應(Mesomericeffect)：第三節紅外光譜分析

§二原理返回

第四十頁，共一百三十三頁，2022年，8月28日41

（2）、氫鍵效應（X-H）：形成氫鍵使電子云密度平均化（締合態），使體系能量下降，基團伸縮振動頻率降低，其強度增加但峰形變寬。如羧酸RCOOH(C=O=1760cm-1，O-H=3550cm-1);(RCOOH)2(C=O=1700cm-1，O-H=3250-2500cm-1)如乙醇：CH3CH2OH（O=H=3640cm-1）(CH3CH2OH)2（O=H=3515cm-1）(CH3CH2OH)n（O=H=3350cm-1）第三節紅外光譜分析

§二原理返回

第四十一頁，共一百三十三頁，2022年，8月28日42

當兩個振動頻率相同或相近的基團相鄰并由同一原子相連時，兩個振動相互作用（微擾）產生共振，譜帶一分為二（高頻和低頻）。如羧酸酐分裂為C=O（

as1820、

s1760cm-1）（3）、振動耦合（Coupling）：第三節紅外光譜分析

§二原理返回

第四十二頁，共一百三十三頁，2022年，8月28日43

當一振動的倍頻與另一振動的基頻接近（2A=B）時，二者相互作用而產生強吸收峰或發生裂分的現象。Ar-C()=880-860cm-1C=O(as)=1774cm-11773cm-1

1736cm-1（4）、費米共振：第三節紅外光譜分析

§二原理返回

第四十三頁，共一百三十三頁，2022年，8月28日44

定義：由于空間阻隔，分子平面與雙鍵不在同一平面，此時共軛效應下降，紅外峰移向高波數。（5）、空間效應：第三節紅外光譜分析

§二原理第四十四頁，共一百三十三頁，2022年，8月28日表10-9空間位阻對ν（C=C）和ν（C=O）的影響第四十五頁，共一百三十三頁，2022年，8月28日46

空間效應的另一種情況是張力效應：四元環>五元環>六元環。隨環張力增加，紅外峰向高波數移動。第三節紅外光譜分析

§二原理返回

第四十六頁，共一百三十三頁，2022年，8月28日47

通常，物質由固態向氣態變化，其波數將增加。如丙酮在液態時，C=O=1718cm-1;氣態時C=O=1742cm-1，因此在查閱標準紅外圖譜時，應注意試樣狀態和制樣方法。

（6）、物質狀態及制樣方法:第三節紅外光譜分析

§二原理

返回

第四十七頁，共一百三十三頁，2022年，8月28日48

極性基團的伸縮振動頻率通常隨溶劑極性增加而降低。如羧酸中的羰基C=O：氣態時：C=O=1780cm-1

非極性溶劑：C=O=1760cm-1

乙醚溶劑：C=O=1735cm-1

乙醇溶劑：C=O=1720cm-1因此紅外光譜通常需在非極性溶劑中測量。

（7）、溶劑效應:第三節紅外光譜分析

§二原理

返回

第四十八頁，共一百三十三頁，2022年，8月28日49

目前有兩類紅外光譜儀：

1、色散型

2、傅立葉變換型（FourierTransfer,FT）返回

第三節紅外光譜分析

§三紅外光譜儀第四十九頁，共一百三十三頁，2022年，8月28日50

是指在儀器中采用棱鏡或光柵等色散元件與狹縫組成單色器，把光源發出的連續光譜分開，再用檢測器不同頻率處化合物的吸收情況。與雙光束UV-Vis儀器類似，是利用雙光束自動平衡原理。但部件材料和順序不同。光源、吸收池、單色器和檢測器及記錄儀

1、色散型：第三節紅外光譜分析

§三紅外光譜儀第五十頁，共一百三十三頁，2022年，8月28日色散型紅外光譜儀光路圖第五十一頁，共一百三十三頁，2022年，8月28日52

常用的紅外光源有Nernst燈和硅碳棒。（1）、光源：

表一0紅外光源的類型和特點第三節紅外光譜分析

§三紅外光譜儀第五十二頁，共一百三十三頁，2022年，8月28日53

紅外吸收池使用可透過紅外的材料制成窗片；不同的樣品狀態（固、液、氣態）使用不同的樣品池，固態樣品可與晶體混合壓片制成。（2）、吸收池：表一1吸收池的材料及透光范圍第三節紅外光譜分析

§三紅外光譜儀第五十三頁，共一百三十三頁，2022年，8月28日54

由色散元件、準直鏡和狹縫構成。其中可用幾個光柵來增加波數范圍，狹縫寬度應可調。狹縫越窄，分辨率越高，但光源到達檢測器的能量輸出減少，這在紅外光譜分析中尤為突出。為減少長波部分能量損失，改善檢測器響應，通常采取程序增減狹縫寬度的辦法，即隨輻射能量降低，狹縫寬度自動增加，保持到達檢測器的輻射能量的恒定。（3）、單色器：第三節紅外光譜分析

§三紅外光譜儀第五十四頁，共一百三十三頁，2022年，8月28日55

以光柵為分光元件的紅外光譜儀不足之處：a）、需采用狹縫，光能量受到限制；b）、掃描速度慢，不適于動態分析及和其它儀器聯用；c）、不適于過強或過弱的吸收信號的分析。返回

第三節紅外光譜分析

§三紅外光譜儀第五十五頁，共一百三十三頁，2022年，8月28日56

它是利用光的相干性原理而設計的干涉型紅外分光光度儀。儀器組成為紅外光源擺動的凹面鏡擺動的凹面鏡邁克爾遜干擾儀檢測器樣品池參比池同步擺動干涉圖譜計算機解析紅外譜圖還原M1BSIIIM2D2、傅立葉紅外光譜儀：

圖10-9傅立葉變換紅外光譜儀方塊圖第三節紅外光譜分析

§三紅外光譜儀第五十六頁，共一百三十三頁，2022年，8月28日第五十七頁，共一百三十三頁，2022年，8月28日58

單色光單色光二色光多色光單、雙及多色光的干涉示意圖圖一0第三節紅外光譜分析

§三紅外光譜儀第五十八頁，共一百三十三頁，2022年，8月28日59

圖一1多色干涉光經樣品吸收后的干涉圖(a)及其Fourier變換后的紅外光譜圖(b)第三節紅外光譜分析

§三紅外光譜儀第五十九頁，共一百三十三頁，2022年，8月28日60

FTIR光譜儀的優點:

（1）光學部件簡單，只有一個動鏡在實驗中運動，不易磨損。（2）測量波長范圍寬，其波長范圍可達到45000~6cm-1

（3）精度高，光通量大，所有頻率同時測量，檢測靈敏度高。（4）掃描速度快，可作快速反應動力學研究，并可與GC、LC聯用。（5）雜散光不影響檢測。（6）對溫度濕度要求不高。返回

第三節紅外光譜分析

§三紅外光譜儀第六十頁，共一百三十三頁，2022年，8月28日61

1、對試樣的要求：（1）、試樣應為“純物質”（>98%），通常在分析前，樣品需要純化；對于GC-FTIR則無此要求。（2）、試樣不含有水（水可產生紅外吸收且可侵蝕鹽窗）；（3）、試樣濃度或厚度應適當，以使T在合適范圍。2、制樣方法：液體或溶液試樣

（1）、沸點低易揮發的樣品：液體池法。（2）、高沸點的樣品：液膜法（夾于兩鹽片之間）。（3）、固體樣品可溶于CS2或CCl4等無強吸收的溶液中。第三節紅外光譜分析

§四試樣制備返回

第六十一頁，共一百三十三頁，2022年，8月28日62

固體試樣：（1）、壓片法：1~2mg樣+200mgKBr——干燥處理——研細：粒度小于2m（散射小）——混合壓成透明薄片——直接測定；（2）、石蠟糊法：試樣——磨細——與液體石蠟混合——夾于鹽片間；石蠟為高碳數飽和烷烴，因此該法不適于研究飽和烷烴。（3）、薄膜法：高分子試樣——加熱熔融——涂制或壓制成膜；高分子試樣——溶于低沸點溶劑——涂漬于鹽片——揮發除溶劑返回

第三節紅外光譜分析

§四試樣制備第六十二頁，共一百三十三頁，2022年，8月28日壓片模具第六十三頁，共一百三十三頁，2022年，8月28日第六十四頁，共一百三十三頁，2022年，8月28日溶液法：溶液法適用于揮發性液體樣品的測定。使用固定液池，將樣品溶于適當溶劑中配成一定濃度的溶液(一般以10%w/w左右為宜)，用注射器注入液池中進行測定。第六十五頁，共一百三十三頁，2022年，8月28日第六十六頁，共一百三十三頁，2022年，8月28日67

1、飽和烴2、不飽和烴3、醇、酚和醚4、含羰基化合物5、含氮化合物6、金屬有機化合物7、高分子化合物

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第三節紅外光譜分析

§五各種有機化合物的紅外光譜第六十七頁，共一百三十三頁，2022年，8月28日68

1、飽和烴：(1)C-H伸縮振動：對稱伸縮振動（νs）和反對稱伸縮振動（νas），在2800-3000cm-1之間，νas較νs在較高頻率。(2)C-H彎曲振動：1475-700cm-1，甲基的對稱變形振動出現在1375cm-1處，對于異丙基和叔丁基，吸收峰發生分裂。(3)碳碳骨架振動：750-720cm-1為-(CH2)2-的骨架振動，1253-1000cm-1為分叉甲基的骨架振動。第三節紅外光譜分析

§五各種有機化合物的紅外光譜返回

第六十八頁，共一百三十三頁，2022年，8月28日69

表一3烷烴的特征吸收位置第六十九頁，共一百三十三頁，2022年，8月28日70

返回

圖一22，2，4-三甲基戊烷的紅外光譜圖第七十頁，共一百三十三頁，2022年，8月28日71

２、不飽和烴:（1）、烯烴

（2）、炔烴

（3）、芳香烴

第三節紅外光譜分析

§五各種有機化合物的紅外光譜返回

第七十一頁，共一百三十三頁，2022年，8月28日72

表一4第三節紅外光譜分析

§五各種有機化合物的紅外光譜（1）、烯烴第七十二頁，共一百三十三頁，2022年，8月28日73

圖一31-己烯的紅外譜圖第三節紅外光譜分析

§五各種有機化合物的紅外光譜1、=C–H伸縮振動；2、–C–H伸縮振動；3、C=C伸縮振動；4、C-H彎曲振動第七十三頁，共一百三十三頁，2022年，8月28日74

烯烴類型

CH面外彎曲振動吸收位置（cm-1）

R1CH=CH2

995-985，910-905

R1R2C=CH2

895-885

R1CH=CHR2(順)

730-650

R1CH=CHR2(反）

980-965

R1R2C=CHR3

840-790

返回

表一5=CH的面外彎曲振動第三節紅外光譜分析

§五各種有機化合物的紅外光譜第七十四頁，共一百三十三頁，2022年，8月28日75

（2）、炔烴化合物：C-H伸縮振動：3340-3300厘米-1，波數高于烯烴和芳香烴，峰形尖銳。C-C叁鍵伸縮振動：2100厘米-1，峰形尖銳，強度中到弱。干擾少，位置特征。末端炔基該吸收強。分子對稱性強時，該吸收較弱。腈類化合物，C-N叁鍵伸縮振動出現在2300-2220厘米-1，波數比炔烴略高，吸收強度大。第三節紅外光譜分析

§五各種有機化合物的紅外光譜返回

第七十五頁，共一百三十三頁，2022年，8月28日76

~3340cm-1：叁鍵C—H伸縮振動，~3020cm-1:苯環=C—H伸縮振動~2115cm-1:伸縮振動圖一4苯基乙炔的紅外光譜圖第七十六頁，共一百三十三頁，2022年，8月28日77

圖一51-己炔紅外光譜第三節紅外光譜分析

§五各種有機化合物的紅外光譜第七十七頁，共一百三十三頁，2022年，8月28日78

圖一6正丁腈的紅外譜圖第三節紅外光譜分析

§五各種有機化合物的紅外光譜第七十八頁，共一百三十三頁，2022年，8月28日79

丙二烯類：兩個雙鍵共用中間碳原子，耦合強烈，1600cm-1無吸收，在2000-1915cm-1和1100-1000cm-1附近有不對稱和對稱身下廝守，兩峰相距900cm-1，前者為中強峰，后者為弱峰。

第三節紅外光譜分析

§五各種有機化合物的紅外光譜返回

第七十九頁，共一百三十三頁，2022年，8月28日80

振動類型

波數（cm-1）

說明

芳環C-H伸縮振動

3050±50

強度不定

骨架振動

1650~1450

峰形尖銳，通常為4個峰，但不一定同時出現

C-H彎曲振動（面外）

910~650

隨取代情況改變

表一6芳香烴的特征吸收

（3）、芳香烴：第三節紅外光譜分析

§五各種有機化合物的紅外光譜返回

第八十頁，共一百三十三頁，2022年，8月28日81

表一7取代苯的C-H面外彎曲振動吸收峰位置取代類型

C-H面外彎曲振動吸收峰位置（cm-1）

苯

670

單取代

770-730，710-690

二取代

1，2-

770-735

1，3-

810-750，710-690

1，4-

833-810

三取代

1，2，3-

780-760，745-705

1，2，4-

885-870，825-805

1，3，5-

865-810，730-675

四取代

1，2，3，4-

810-800

1，2，3，5-

850-840

1，2，4，5-

870-855

五取代

870

第三節紅外光譜分析

§五各種有機化合物的紅外光譜第八十一頁，共一百三十三頁，2022年，8月28日82

圖一7各類取代苯的倍頻吸收和面外彎曲振動吸收第八十二頁，共一百三十三頁，2022年，8月28日83

圖一8甲苯的紅外光譜圖

第八十三頁，共一百三十三頁，2022年，8月28日84

圖一9苯乙烯的紅外光譜圖

~1630cm-1:C=C伸縮振動；~1600，1580，1450cm-1:苯環骨架振動第八十四頁，共一百三十三頁，2022年，8月28日85

圖二0α-甲基萘的紅外光譜圖

返回

第八十五頁，共一百三十三頁，2022年，8月28日86

醇和酚存在三個特征吸收：羥基OH伸縮振動和彎曲振動，C-O伸縮振動。

基團

吸收位置（cm-1）

說明

υO—H

3650~3580（游離）

3550~3450（二聚體）

3400~3200（多聚體）

3600-2500（分子內締合）

尖

中強，較尖

強，寬

寬，散

δC—O

1050（伯）

1100（仲）

1150（叔）

1200（酚）

強，有時發生裂分

δH—O

1500~1250

650

面內彎曲，強，寬

面外彎曲，寬

3、醇、酚和醚：表一8醇和酚的特征吸收第三節紅外光譜分析

§五各種有機化合物的紅外光譜返回

第八十六頁，共一百三十三頁，2022年，8月28日87

圖二1正丁醇的紅外光譜

~3450cm-1：締合O—H伸縮振動；~1350cm-1：O—H面內彎曲振動

第八十七頁，共一百三十三頁，2022年，8月28日88

圖二2苯酚的紅外光譜圖第八十八頁，共一百三十三頁，2022年，8月28日89

圖二3乙醇在CCl4中濃度變化對紅外吸收的影響

第八十九頁，共一百三十三頁，2022年，8月28日90

濃度對羥基吸收峰的影響：返回

圖二4第三節紅外光譜分析

§五各種有機化合物的紅外光譜第九十頁，共一百三十三頁，2022年，8月28日91

（1）、醛酮

（2）、羧酸、羧酸鹽

（3）、酯

（4）、酸酐

（5）、酰鹵

（6）、酰胺

返回

4、羰基化合物：第三節紅外光譜分析

§五各種有機化合物的紅外光譜91

（1）、醛酮

（2）、羧酸、羧酸鹽

（3）、酯

（4）、酸酐

（5）、酰鹵

（6）、酰胺

返回

4、羰基化合物：第三節紅外光譜分析

§五各種有機化合物的紅外光譜第九十一頁，共一百三十三頁，2022年，8月28日92

表一9羰基化合物的C=O伸縮振動吸收化合物類型

吸收峰位置（cm-1）

醛

1735-1715

酮

1720-1710

酸

1770-1750

酯

1745-1720

酰胺

1700-1680酸酐

1820和1760

第三節紅外光譜分析

§五各種有機化合物的紅外光譜第九十二頁，共一百三十三頁，2022年，8月28日93

（1）、醛酮：

醛和酮的C=O伸縮振動吸收位置是差不多的(圖二5~圖二7),雖然醛的羰基吸收位置比相應的酮高10~15cm-1,單這一區別不足以區分兩類化合物,然而醛氫伸縮振動：2900-2700厘米-1有尖銳的小吸收峰出現，根據此峰可以判斷醛的存在。

第三節紅外光譜分析

§五各種有機化合物的紅外光譜第九十三頁，共一百三十三頁，2022年，8月28日94

~2720cm-1:醛基C—H伸縮振動，特征；~1730cm-1：—C=O伸縮振動

圖二5正丁醛紅外光譜圖第三節紅外光譜分析

§五各種有機化合物的紅外光譜第九十四頁，共一百三十三頁，2022年，8月28日95

圖二6苯甲醛紅外光譜圖第三節紅外光譜分析

§五各種有機化合物的紅外光譜第九十五頁，共一百三十三頁，2022年，8月28日96

苯異丙基酮：

-1694cm-1：C=O伸縮振動，羰基與苯環共軛，吸收移向低波數；-1580cm-1：苯環骨架振動，與羰基共軛，移向低波數圖二7苯基異丙基的紅外光譜圖第九十六頁，共一百三十三頁，2022年，8月28日97

表二0羧酸和羧酸鹽的特征吸收CO2-的對稱伸縮振動，1650-1540，最強峰，反對稱伸縮振動，1420-1300，強峰

（2）、羧酸、羧酸鹽第九十七頁，共一百三十三頁，2022年，8月28日98

圖20-282-甲基丙酸紅外光譜圖

3300~2500cm-1：羧酸二聚體的O—H伸縮振動，峰形寬，散；1710cm-1：C=O伸縮振動第九十八頁，共一百三十三頁，2022年，8月28日99

圖20-29苯甲酸紅外光譜圖

第九十九頁，共一百三十三頁，2022年，8月28日100

圖三0乙酸鉛紅外光譜圖

~1550cm-1：—COO—反對稱伸縮振動；~1405cm-1：—COO—對稱伸縮振動

第一百頁，共一百三十三頁，2022年，8月28日101

（3）、酯

圖三1乙酸甲酯~1740cm-1：C=O伸縮振動；~1190cm-1：C-O-C非對稱伸縮振動，第一吸收

第一百零一頁，共一百三十三頁，2022年，8月28日102

圖三2苯甲酸甲酯紅外譜圖第一百零二頁，共一百三十三頁，2022年，8月28日103

（4）、酸酐：有兩個羰基伸縮振動，相差60厘米-1，反對稱伸縮位于高頻區，對稱伸縮振動位于低頻區。開鏈酸酐的高波數峰比低波數峰強，有張力的環狀酸酐兩峰的相對強度正好相反，強度差別比開鏈酸酐懸殊。

第三節紅外光譜分析

§五各種有機化合物的紅外光譜返回

第一百零三頁，共一百三十三頁，2022年，8月28日104

圖三3丙酐的紅外光譜第一百零四頁，共一百三十三頁，2022年，8月28日105

圖三4三甲基乙酸酐紅外譜圖第一百零五頁，共一百三十三頁，2022年，8月28日106

圖三5鄰苯二甲酸酐紅外譜圖第一百零六頁，共一百三十三頁，2022年，8月28日107

（5）、酰鹵：鹵素原子直接與羰基相連，強誘導效應使羰基伸縮振動大大升高。脂肪族位于1800厘米-1附近。C-X伸縮振動：脂肪族1000-910厘米-1，峰形寬大，芳香族1250-1110厘米-1，通常分裂為數個峰。C-X彎曲振動：1340厘米-1第三節紅外光譜分析

§五各種有機化合物的紅外光譜返回

第一百零七頁，共一百三十三頁，2022年，8月28日108

圖三6金剛烷酰氯紅外譜圖第一百零八頁，共一百三十三頁，2022年，8月28日109

（6）、酰胺：N-H伸縮振動：3540-3125厘米-1，伯酰胺為強度相近的雙峰，相距120厘米-1，仲酰胺為單峰，叔酰胺無此峰。羰基伸縮振動：1690-1620厘米-1（酰胺I峰）N-H彎曲振動+C-N伸縮振動：1650-1580厘米-1（酰胺II峰）C-N伸縮振動：1430-1400（酰胺III峰）第三節紅外光譜分析

§五各種有機化合物的紅外光譜返回

第一百零九頁，共一百三十三頁，2022年，8月28日110

圖三7吡嗪酰胺（抗結核病藥）紅外譜圖第一百一十頁，共一百三十三頁，2022年，8月28日111

表二1第三節紅外光譜分析

§五各種有機化合物的紅外光譜返回

第一百一十一頁，共一百三十三頁，2022年，8月28日112

表二2含氮化合物（胺、亞胺和胺鹽）吸收峰特征

特征吸收

化合物

吸收峰位置(cm-1)

吸收峰特征

NH伸縮振動

伯胺類

3500-3300

兩個峰，強度中

仲胺類

3500-3300

一個峰，強度中

亞胺類

3400-3300

一個峰，強度中

NH彎曲振動

伯胺類

1650-1590

強度強，中

仲胺類

1650-1550

強度極弱

C-N振動

芳香胺

伯

1340-1250

強度強

仲

1350-1280

強度強

叔

1360-1310

強度強

脂肪胺

1220-1020

強度中，弱

1410

強度弱

5、含氮化合物第一百一十二頁，共一百三十三頁，2022年，8月28日113

~1590cm-1NH2剪式振動；~1185cm-1：C—N伸縮振動

圖三82-戊胺紅外譜圖第一百一十三頁，共一百三十三頁，2022年，8月28日114

~3310cm-1：弱峰，N—H伸縮振動；~1460cm-1：CH2剪式振動+CH3反對稱變形振動；~1110Cm-1：C—N伸縮振動；~715cm-1：N—H非平面搖擺振動圖三9二己胺紅外譜圖第一百一十四頁，共一百三十三頁，2022年，8月28日115

圖四0三乙胺紅外譜圖第一百一十五頁，共一百三十三頁，2022年，8月28日116

6、金屬有機化合物

圖四1三苯基砷的紅外光譜圖

3078cm-1：苯基C-H伸縮振動；1607cm-1:苯基C=C伸縮振動；1488，1432cm-1苯環骨架振動；734，694cm-1：單取代苯的C-H彎曲振動

第一百一十六頁，共一百三十三頁，2022年，8月28日117

7、高分子化合物：

圖四2聚異戊二烯的紅外光譜圖

1652cm-1:C=C伸縮振動；1438cm-1：甲基反對稱變形振動和亞甲基剪式振動重疊；1369cm-1：甲基對稱變形振動

第一百一十七頁，共一百三十三頁，2022年，8月28日118

1、先行工作

2、譜圖采集

3、譜圖解析

4、示例

返回

第三節紅外光譜分析

§六樣品紅外分析步驟第一百一十八頁，共一百三十三頁，2022年，8月28日119

（1）、該化合物的信息收集：試樣來源、熔點、沸點、折光率、旋光率、狀態、用途、是否混合物等；（2）、樣品的分離與純化（化學、物理方法與計算機差譜）；（3）、應用其他的分離分析方法1、先行工作返回

第三節紅外光譜分析

§六樣品紅外分析步驟第一百一十九頁，共一百三十三頁，2022年，8月28日120

（1）、制樣方法的選擇（壓片、涂膜等）；（2）、掃描樣品得樣品紅外圖（扣除背景）。2、譜圖采集：第三節紅外光譜分析

§六樣品紅外分析步驟返回

第一百二十頁，共一百三十三頁，2022年，8月28日121

（1）、確定化合物的類型

（2）、查找特征基團頻率，推測分子可能的基團

（3）、查找紅外指紋區，進一步驗證基團的相關峰

（4）、能過其它定性方法進一步確證：

UV-Vis、MS、NMR、Raman等。(略)（5）、不飽和度的計算（已知分子式）

3、譜圖解析：第三節紅外光譜分析

§六樣品紅外分析步驟返回

第一百二十一頁，共一百三十三頁，2022年，8月28日122

a）、區分無機物和有機物

b）、區別飽和與不飽和化合物（3000cm-1前有峰為飽和C-H峰，后有峰可能有不飽和C-H峰）c）、區分脂肪族和芳香族化合物（1）、確定化合物的類型：返回

第三節紅外光譜分析

§六樣品紅外分析步驟第一百二十二頁，共一百三十三頁，2022年，8月28日123

氫鍵區：4000~2500cm-1

三鍵區：2500~2000cm-1

雙鍵區：2000~1500cm-1

（2）、查找特征基團頻率，推測分子可能的基團第三節紅外光譜分析

§六樣品紅外分析步驟返回

第一百二十三頁，共一百三十三頁，2022年，8月28日124

（3）、查找紅外指紋區，進一步驗證基團的相關峰：a）1460cm-1和；1380cm-1：b）900~650cm-1強峰，，判斷芳烴取代類型；c）10