1、波譜原理及解析電子教案波譜原理及解析電子教案本章概要本章概要3.1 引言引言3.2 紅外光譜的基本原理紅外光譜的基本原理3.3 紅外光譜儀紅外光譜儀3.4 試樣的調(diào)制試樣的調(diào)制3.5 有機(jī)化合物基團(tuán)的特征吸收有機(jī)化合物基團(tuán)的特征吸收3.6 無機(jī)物及配位化合物的紅外光譜無機(jī)物及配位化合物的紅外光譜3.7 影響基團(tuán)吸收頻率的因素影響基團(tuán)吸收頻率的因素3.8 紅外定量分析紅外定量分析3.9 紅外光譜圖的解析紅外光譜圖的解析3.10 拉曼光譜法簡介拉曼光譜法簡介紅外光譜與紫外光譜比較紅外光譜與紫外光譜比較共同點(diǎn)：都是吸收光譜共同點(diǎn)：都是吸收光譜紫外紫外-可見可見紅紅 外外吸收能量吸收能量紫外可見光紫外

2、可見光200 800 nm紅外光紅外光800 nm 1 mm主要：中紅外區(qū)主要：中紅外區(qū) （2.5 25 m） 躍遷類型躍遷類型電子能級躍遷電子能級躍遷振動與轉(zhuǎn)動能級躍遷振動與轉(zhuǎn)動能級躍遷3.1.1 紅外光譜的發(fā)展紅外光譜的發(fā)展 紅外光譜紅外光譜(Infrared Spectroscopy, 簡稱簡稱IR)和拉曼和拉曼光譜光譜(Raman)都屬于分子振動光譜。兩者得到的信息都屬于分子振動光譜。兩者得到的信息可以互補(bǔ)。可以互補(bǔ)。3.1 引言引言 十九世紀(jì)初發(fā)現(xiàn)了紅外線。十九世紀(jì)初發(fā)現(xiàn)了紅外線。 1892 年有人利用巖鹽棱鏡和測熱輻射計(jì)年有人利用巖鹽棱鏡和測熱輻射計(jì)(電阻溫度電阻溫度計(jì)計(jì))測定了測

3、定了20 多種有機(jī)化合物的紅外光譜。多種有機(jī)化合物的紅外光譜。 發(fā)現(xiàn)：含甲基的化合物在發(fā)現(xiàn)：含甲基的化合物在3.45 m (2899 cm-1)都有都有吸收。吸收。 1905 年科伯倫茨發(fā)表了年科伯倫茨發(fā)表了128 種有機(jī)和無機(jī)化合物種有機(jī)和無機(jī)化合物的紅外光譜，紅外光譜與分子結(jié)構(gòu)間的特定聯(lián)系才被的紅外光譜，紅外光譜與分子結(jié)構(gòu)間的特定聯(lián)系才被確認(rèn)。確認(rèn)。 此后，人們陸續(xù)測定了含羰基、羥基等官能團(tuán)的此后，人們陸續(xù)測定了含羰基、羥基等官能團(tuán)的化合物的紅外光譜。化合物的紅外光譜。 1930 年前后，隨著量子理論的提出和發(fā)展，紅年前后，隨著量子理論的提出和發(fā)展，紅外光譜的研究得到了全面深入的開展，并且

4、依據(jù)測得外光譜的研究得到了全面深入的開展，并且依據(jù)測得的大量物質(zhì)的紅外光譜對吸收帶中基頻譜帶的歸屬作的大量物質(zhì)的紅外光譜對吸收帶中基頻譜帶的歸屬作了研究。了研究。 1947年第一臺實(shí)用的雙光束自動記錄的紅外分光年第一臺實(shí)用的雙光束自動記錄的紅外分光光度計(jì)問世。這是一臺光度計(jì)問世。這是一臺以棱鏡作為色散元件的第一代以棱鏡作為色散元件的第一代紅外分光光度計(jì)紅外分光光度計(jì)。 二十世紀(jì)五十年代初，相繼發(fā)表了特征吸收譜帶二十世紀(jì)五十年代初，相繼發(fā)表了特征吸收譜帶頻率表及頻率表及復(fù)雜分子的紅外光譜復(fù)雜分子的紅外光譜一書。一書。 二十世紀(jì)六十年代，用光柵代替棱鏡作分光器的二十世紀(jì)六十年代，用光柵代替棱鏡作分

5、光器的第二代紅外光譜儀投入了使用。這種第二代紅外光譜儀投入了使用。這種計(jì)算機(jī)化的光柵計(jì)算機(jī)化的光柵為分光部件的第二代紅外分光光度計(jì)為分光部件的第二代紅外分光光度計(jì)仍然是應(yīng)用很廣仍然是應(yīng)用很廣的機(jī)型。的機(jī)型。立體光柵立體光柵 七十年代后期，七十年代后期，干涉型傅里葉變換紅外光譜儀干涉型傅里葉變換紅外光譜儀(FT-IR)投入了使用，這就是所謂的投入了使用，這就是所謂的第三代紅外分光第三代紅外分光光度計(jì)光度計(jì)。 這種光度計(jì)這種光度計(jì)靈敏度高靈敏度高，分辨率高分辨率高，掃描速度很快掃描速度很快，再加上，再加上配合計(jì)算機(jī)的應(yīng)用，使得紅外光譜的應(yīng)用越來越廣，一些原來配合計(jì)算機(jī)的應(yīng)用，使得紅外光譜的應(yīng)用越來

6、越廣，一些原來無法研究的反應(yīng)動力學(xué)課題有了解決的工具。無法研究的反應(yīng)動力學(xué)課題有了解決的工具。 近來，已采用可調(diào)激光器作為光源來代替單色器，近來，已采用可調(diào)激光器作為光源來代替單色器，研制成功了研制成功了激光紅外分光光度計(jì)，即第四代紅外分光激光紅外分光光度計(jì)，即第四代紅外分光光度計(jì)光度計(jì)，它具有更高的分辨率和更廣的應(yīng)用范圍，但，它具有更高的分辨率和更廣的應(yīng)用范圍，但目前還未普及。目前還未普及。3.1.2 紅外光譜法的特點(diǎn)紅外光譜法的特點(diǎn)（1）依據(jù)樣品在紅外光區(qū)）依據(jù)樣品在紅外光區(qū)(一般指一般指2.5 25m波長區(qū)波長區(qū)間間)吸收譜帶的吸收譜帶的位置、強(qiáng)度、形狀、個(gè)數(shù)位置、強(qiáng)度、形狀、個(gè)數(shù)，來推

7、測分，來推測分子的空間構(gòu)型，求化學(xué)鍵的力常數(shù)、鍵長和鍵角，子的空間構(gòu)型，求化學(xué)鍵的力常數(shù)、鍵長和鍵角，推測分子中某種官能團(tuán)的存在與否，推測官能團(tuán)的推測分子中某種官能團(tuán)的存在與否，推測官能團(tuán)的鄰近基團(tuán)，確定化合物結(jié)構(gòu)。鄰近基團(tuán)，確定化合物結(jié)構(gòu)。 （2） 紅外光譜紅外光譜不破壞樣品不破壞樣品，并且對任何樣品的存在，并且對任何樣品的存在狀態(tài)都適用，如氣體、液體、可研細(xì)的固體或薄膜狀態(tài)都適用，如氣體、液體、可研細(xì)的固體或薄膜似的固體都可以分析。測定方便，制樣簡單。似的固體都可以分析。測定方便，制樣簡單。 （5）所需樣品用量少，且可以回收所需樣品用量少，且可以回收。紅外光譜分析一。紅外光譜分析一次用樣量

8、約次用樣量約1 5 mg，有時(shí)甚至可以只用幾十微克。，有時(shí)甚至可以只用幾十微克。（4）分析時(shí)間短分析時(shí)間短。一般紅外光譜做一個(gè)樣可在。一般紅外光譜做一個(gè)樣可在10 30分鐘內(nèi)完成。如果采用傅里葉變換紅外光譜儀在一分鐘內(nèi)完成。如果采用傅里葉變換紅外光譜儀在一秒鐘以內(nèi)就可完成掃描。為快速分析的動力學(xué)研究提秒鐘以內(nèi)就可完成掃描。為快速分析的動力學(xué)研究提供了十分有用的工具。供了十分有用的工具。（3）紅外光譜）紅外光譜特征性高特征性高。由于紅外光譜信息多，可以。由于紅外光譜信息多，可以對不同結(jié)構(gòu)的化合物給出特征性的譜圖，從對不同結(jié)構(gòu)的化合物給出特征性的譜圖，從“指紋區(qū)指紋區(qū)”就可以確定化合物的異同。所以

9、人們也常把紅外光譜就可以確定化合物的異同。所以人們也常把紅外光譜叫叫“分子指紋光譜分子指紋光譜”。3.1.3 紅外光譜譜圖紅外光譜譜圖鄰二甲苯的紅外光譜圖鄰二甲苯的紅外光譜圖譜圖縱坐標(biāo)譜圖縱坐標(biāo): 百分透過率百分透過率T% T % = I / I0100% I 輻輻射的透過強(qiáng)度射的透過強(qiáng)度 I0為入射強(qiáng)度為入射強(qiáng)度橫坐標(biāo)橫坐標(biāo)表示方法：表示方法： 譜圖的譜圖的上方的橫坐標(biāo)是波長上方的橫坐標(biāo)是波長，單位，單位m 譜圖的譜圖的下方的橫坐標(biāo)是波數(shù)下方的橫坐標(biāo)是波數(shù)(用用 表示，不少地表示，不少地方也直接用方也直接用表示表示), 單位是單位是cm-1。_輻射光透過樣品的百分率輻射光透過樣品的百分率(c

10、m-1) = 1/(cm) = 104 /(m)波數(shù)波數(shù): 波長的倒數(shù)波長的倒數(shù) 單位長度單位長度(cm)光中所含光波的數(shù)目。光中所含光波的數(shù)目。 2.5m，對應(yīng)的波數(shù)值：，對應(yīng)的波數(shù)值： = 104 / 2.5 (cm-1) = 4000 cm-1_近紅外區(qū)近紅外區(qū) 0.75 2.5m 13333 4000 cm-1 中紅外區(qū)中紅外區(qū) 2.5 25 m 4000 400 cm-1遠(yuǎn)紅外區(qū)遠(yuǎn)紅外區(qū) 25 1000m 400 10 cm-1一般掃描范圍在一般掃描范圍在4000 400 cm-13.2.1 化學(xué)鍵的振動與頻率化學(xué)鍵的振動與頻率 原原 子子: 質(zhì)量為質(zhì)量為m1和和m2兩個(gè)小球兩個(gè)小球

11、 化學(xué)鍵化學(xué)鍵: 無重量的連接兩個(gè)小球的彈簧無重量的連接兩個(gè)小球的彈簧 分子吸收紅外光時(shí)，兩個(gè)原子將在連接的軸線上分子吸收紅外光時(shí)，兩個(gè)原子將在連接的軸線上作振動。作振動。3.2 紅外光譜基本原理紅外光譜基本原理虎克定律虎克定律：振動頻率、原子質(zhì)量和鍵力常數(shù)：振動頻率、原子質(zhì)量和鍵力常數(shù)最簡單的雙原子分子中化學(xué)鍵的振動可按諧振子處理最簡單的雙原子分子中化學(xué)鍵的振動可按諧振子處理鍵力常數(shù)鍵力常數(shù)K: 兩個(gè)原子由平衡位置伸長兩個(gè)原子由平衡位置伸長0.1 nm (l )后后的回復(fù)力的回復(fù)力(單位單位: 105 牛頓牛頓/cm 或或 達(dá)因達(dá)因/cm)。 折合質(zhì)量折合質(zhì)量?： ? = m1m2 /（m1

12、+m2） (m原子絕對質(zhì)量原子絕對質(zhì)量)用波數(shù)取代振動頻率用波數(shù)取代振動頻率 m1 = M1 / N, m2 = M2 / N(M為原子量，為原子量，N為阿佛加德羅常數(shù)為阿佛加德羅常數(shù)) 將將、c和和N的數(shù)值代入，并指定將鍵力常數(shù)中的的數(shù)值代入，并指定將鍵力常數(shù)中的105 (表表3-1)代入代入cN21051307 1307(cm-1)為折合原子量為折合原子量 M MMM1212=原子質(zhì)量用相對原子量代替原子質(zhì)量用相對原子量代替表表3-1 化學(xué)鍵的力常數(shù)化學(xué)鍵的力常數(shù)例例: 已知羰基的鍵力常數(shù)已知羰基的鍵力常數(shù)K = l2l05 達(dá)因達(dá)因/cm，求，求 C=O解解: =1307 =1725 (

13、cm-1) 1212161216 分子吸收紅外光發(fā)生躍遷時(shí)要滿足一定的選律，分子吸收紅外光發(fā)生躍遷時(shí)要滿足一定的選律，即即振動能級是量子化振動能級是量子化的，可能存在的能級要滿足下式：的，可能存在的能級要滿足下式：振動能級不止一種激發(fā)態(tài)振動能級不止一種激發(fā)態(tài)E = (V+1/2)h H：普朗克常數(shù)；：普朗克常數(shù)； ：振動頻率；：振動頻率；V：振動量子數(shù)：振動量子數(shù) (0, 1, 2) 常溫下分子處于最低振動常溫下分子處于最低振動能級，即基態(tài)，能級，即基態(tài)，V = 0 當(dāng)分子收一定波長的紅當(dāng)分子收一定波長的紅外光后，從基態(tài)躍遷到第一外光后，從基態(tài)躍遷到第一激發(fā)態(tài)激發(fā)態(tài)V=1，V0V1的躍遷的躍遷

14、產(chǎn)生的吸收帶較強(qiáng)，叫產(chǎn)生的吸收帶較強(qiáng)，叫基頻基頻或基峰或基峰。 倍頻倍頻吸收吸收: 從基態(tài)躍遷到第二激發(fā)態(tài)從基態(tài)躍遷到第二激發(fā)態(tài)V0V2, 第第三激發(fā)態(tài)三激發(fā)態(tài) V0V3 躍遷產(chǎn)生的吸收帶依次減弱躍遷產(chǎn)生的吸收帶依次減弱 表示表示: 2 1, 2 2 3.2.2 分子振動與紅外光譜分子振動與紅外光譜 在在N個(gè)原子所組成的分子里，每個(gè)原子在空間的位個(gè)原子所組成的分子里，每個(gè)原子在空間的位置要有置要有3個(gè)坐標(biāo)來確定，由個(gè)坐標(biāo)來確定，由N個(gè)原子組成的分子就需要個(gè)原子組成的分子就需要3N個(gè)坐標(biāo)，也就是有個(gè)坐標(biāo)，也就是有3N個(gè)運(yùn)動自由度。個(gè)運(yùn)動自由度。 分子振動自由度的數(shù)目等于分子振動自由度的數(shù)目等于3

15、N-6個(gè)個(gè), 線性分子的線性分子的振動自由度為振動自由度為3N-5個(gè)。個(gè)。1個(gè)原子個(gè)原子3個(gè)坐標(biāo)個(gè)坐標(biāo)3個(gè)運(yùn)動自由度個(gè)運(yùn)動自由度N個(gè)原子個(gè)原子3N個(gè)坐標(biāo)個(gè)坐標(biāo)3N個(gè)運(yùn)動自由度個(gè)運(yùn)動自由度 并非并非每一個(gè)振動都可產(chǎn)生紅外吸收譜帶，每一個(gè)振動都可產(chǎn)生紅外吸收譜帶，只有只有那些可以產(chǎn)生瞬間偶極矩變化的振動才能產(chǎn)生紅外那些可以產(chǎn)生瞬間偶極矩變化的振動才能產(chǎn)生紅外吸收吸收。 沒有偶極矩變化而有分子極化率變化的振動產(chǎn)沒有偶極矩變化而有分子極化率變化的振動產(chǎn)生拉曼光譜。生拉曼光譜。每一個(gè)振動每一個(gè)振動一個(gè)能級的變化一個(gè)能級的變化 有紅外吸收稱為有紅外吸收稱為紅外活性紅外活性。 在光譜圖上能量相同的峰因發(fā)生簡

16、并，使譜帶重合。在光譜圖上能量相同的峰因發(fā)生簡并，使譜帶重合。 由于儀器分辨率的限制，使能量接近的振動峰區(qū)分由于儀器分辨率的限制，使能量接近的振動峰區(qū)分不開。能量太小的振動可能儀器檢測不出來。不開。能量太小的振動可能儀器檢測不出來。 有些吸收非紅外活性有些吸收非紅外活性分子的振動是否是分子的振動是否是紅外活性與分子的對稱類型有關(guān)紅外活性與分子的對稱類型有關(guān)中心對稱的分子的全對稱振動中心對稱的分子的全對稱振動 紅外光譜中不產(chǎn)生吸收，但具有拉曼光譜活性紅外光譜中不產(chǎn)生吸收，但具有拉曼光譜活性 原因原因：偶極矩是一個(gè)矢量，中心對稱的全對稱：偶極矩是一個(gè)矢量，中心對稱的全對稱 振動總的偶極矩變化為零。

17、振動總的偶極矩變化為零。譜圖中紅外的基峰可能少于振動自由度譜圖中紅外的基峰可能少于振動自由度例例: CO2分子。分子。N=3的直線型分子。的直線型分子。OCOOCOOOCOCO三個(gè)振動有偶極矩變化，有紅外吸收三個(gè)振動有偶極矩變化，有紅外吸收兩個(gè)振動能量相同發(fā)生簡并兩個(gè)振動能量相同發(fā)生簡并只有兩個(gè)紅外基頻譜帶只有兩個(gè)紅外基頻譜帶不對稱伸縮振動不對稱伸縮振動 2349cm -1對稱伸縮振動對稱伸縮振動 無紅外吸收無紅外吸收 有拉曼吸收有拉曼吸收縱面彎曲振動縱面彎曲振動橫面彎曲振動橫面彎曲振動能量相同能量相同 簡并簡并667cm-1有有3N-5個(gè)基本振動，即個(gè)基本振動，即3 3-5=4個(gè)振動個(gè)振動

18、伸縮振動伸縮振動: 沿原子核之間的軸線作振動，鍵長沿原子核之間的軸線作振動，鍵長有變化而鍵角不變有變化而鍵角不變 用字母用字母表示表示 變形振動變形振動: 鍵長不變而鍵角改變的振動方式鍵長不變而鍵角改變的振動方式 用字母用字母表示表示 分為面內(nèi)變形振動和面外變形振動分為面內(nèi)變形振動和面外變形振動 伸縮振動按振動方式是否具有一定的對稱性而伸縮振動按振動方式是否具有一定的對稱性而分為不對稱伸縮振動分為不對稱伸縮振動as和對稱伸縮振動和對稱伸縮振動s。 分子的振動分為伸縮振動和變形振動兩類。分子的振動分為伸縮振動和變形振動兩類。 譜帶的位置譜帶的位置 由能級變化的大小確定由能級變化的大小確定(2)

19、能級躍遷的幾率，躍遷的幾率大，吸收峰也就強(qiáng)。能級躍遷的幾率，躍遷的幾率大，吸收峰也就強(qiáng)。 基頻基頻(V0V1): 躍遷幾率大，吸收較強(qiáng)躍遷幾率大，吸收較強(qiáng); 倍頻倍頻(V0V2): 偶極矩變化大，躍率幾率低，峰弱偶極矩變化大，躍率幾率低，峰弱。 能級變化大能級變化大: 出峰在高頻區(qū)，波數(shù)值大出峰在高頻區(qū)，波數(shù)值大 能級變化小能級變化小: 出峰在低頻區(qū)，波數(shù)值小出峰在低頻區(qū)，波數(shù)值小譜帶的強(qiáng)度譜帶的強(qiáng)度 主要由兩個(gè)因素決定主要由兩個(gè)因素決定:(1) 振動中偶極矩變化的程度振動中偶極矩變化的程度 瞬間偶極矩變化越大，吸收峰越強(qiáng)瞬間偶極矩變化越大，吸收峰越強(qiáng)譜帶的位置和強(qiáng)度譜帶的位置和強(qiáng)度：能級變化

20、：能級變化： V as V s 影響偶極矩變化的因素影響偶極矩變化的因素 化學(xué)鍵兩端的原子之間電負(fù)性差別越大，其伸縮化學(xué)鍵兩端的原子之間電負(fù)性差別越大，其伸縮振動引起的紅外吸收越強(qiáng)。振動引起的紅外吸收越強(qiáng)。 吸收峰強(qiáng)度吸收峰強(qiáng)度:O-HC-HC-C (電負(fù)性電負(fù)性:O, 3.44; C, 2.55; H, 2.20) 相同基團(tuán)的各種振動振動方式不同，分子的電荷相同基團(tuán)的各種振動振動方式不同，分子的電荷分布將不同，偶極矩變化也不同。分布將不同，偶極矩變化也不同。 反對稱伸縮振動反對稱伸縮振動的吸收強(qiáng)度的吸收強(qiáng)度 對稱伸縮振動對稱伸縮振動的的吸收強(qiáng)度吸收強(qiáng)度 變形振動變形振動的吸收強(qiáng)度。的吸收強(qiáng)度

21、。（1）原子的電負(fù)性差）原子的電負(fù)性差（2）振動方式）振動方式 與極性基團(tuán)共軛使吸收峰增強(qiáng)。如與極性基團(tuán)共軛使吸收峰增強(qiáng)。如C=C、CC等基團(tuán)的伸縮等基團(tuán)的伸縮 振動吸收很弱。但是，如果它們振動吸收很弱。但是，如果它們與與C=O或或CN共軛，吸收強(qiáng)度會大大增強(qiáng)。共軛，吸收強(qiáng)度會大大增強(qiáng)。(4) 其它因素其它因素 氫鍵氫鍵的形成使有關(guān)的吸收峰的形成使有關(guān)的吸收峰變寬變強(qiáng)變寬變強(qiáng)。 對稱性差的振動偶極矩變化大，吸收峰強(qiáng)。對稱性差的振動偶極矩變化大，吸收峰強(qiáng)。 結(jié)構(gòu)為中心對稱的分子，若其振動也以中心對稱，結(jié)構(gòu)為中心對稱的分子，若其振動也以中心對稱，則此振動的偶極矩變化為零則此振動的偶極矩變化為零。如

22、。如CO2的對稱伸縮振的對稱伸縮振動沒有紅外活性。動沒有紅外活性。(3) 分子的對稱性分子的對稱性紅外吸收有基頻、倍頻，還有組合頻紅外吸收有基頻、倍頻，還有組合頻組合頻組合頻為基頻及倍頻的和或差為基頻及倍頻的和或差 費(fèi)米共振費(fèi)米共振：當(dāng)一個(gè)振動的倍頻或組合頻與某一：當(dāng)一個(gè)振動的倍頻或組合頻與某一個(gè)強(qiáng)的基頻有接近的頻率時(shí)，這兩個(gè)振動相互作用個(gè)強(qiáng)的基頻有接近的頻率時(shí)，這兩個(gè)振動相互作用發(fā)生偶合，弱的倍頻或組合頻被強(qiáng)化，這兩個(gè)偶合發(fā)生偶合，弱的倍頻或組合頻被強(qiáng)化，這兩個(gè)偶合的振動頻率常在比基頻高一點(diǎn)和低一點(diǎn)的地方出現(xiàn)的振動頻率常在比基頻高一點(diǎn)和低一點(diǎn)的地方出現(xiàn)兩個(gè)譜帶。兩個(gè)譜帶。兩譜帶中均含有基頻和

23、倍頻的成份，倍兩譜帶中均含有基頻和倍頻的成份，倍頻和組合頻明顯被加強(qiáng)頻和組合頻明顯被加強(qiáng)，這種現(xiàn)象叫費(fèi)米共振。，這種現(xiàn)象叫費(fèi)米共振。 費(fèi)米共振費(fèi)米共振費(fèi)米共振以二氧化碳為例：費(fèi)米共振以二氧化碳為例：OOC彎曲振動：彎曲振動：667.3 cm-1倍頻：倍頻：1334.6 cm-1（弱峰）（弱峰）CO對稱伸縮振動：對稱伸縮振動：1336.4 cm-1（強(qiáng)峰）（強(qiáng)峰）費(fèi)米費(fèi)米共振結(jié)果共振結(jié)果1388.3 cm-1（強(qiáng)峰）（強(qiáng)峰） 1285.5 cm-1（強(qiáng)峰）（強(qiáng)峰） l00，峰很強(qiáng)，用，峰很強(qiáng)，用vs表示。表示。 在在 20 100，強(qiáng)峰，用，強(qiáng)峰，用s表示。表示。 在在l0 20，中強(qiáng)峰，用，中

24、強(qiáng)峰，用m表示。表示。 在在l l0，弱峰，用，弱峰，用w表示。表示。 b 表示寬峰，表示寬峰，sh表示大峰邊的小肩峰。表示大峰邊的小肩峰。 為摩爾吸收系數(shù)；為摩爾吸收系數(shù)； C為樣品濃度，為樣品濃度，mol/L；L為吸收池厚度，為吸收池厚度，cm； T0為入射光強(qiáng)度；為入射光強(qiáng)度；T為出射光強(qiáng)度。為出射光強(qiáng)度。用用摩爾吸收系數(shù)摩爾吸收系數(shù)表示的紅外光譜的峰強(qiáng)表示的紅外光譜的峰強(qiáng)3.3 紅外光譜儀紅外光譜儀第一代第一代: 人工晶體人工晶體棱鏡棱鏡作為色散元件作為色散元件第二代第二代: 光柵光柵作為分光元件作為分光元件第三代第三代: 以以干涉儀干涉儀為分光器的傅里葉變換紅外分為分光器的傅里葉變換

25、紅外分 光光度計(jì)光光度計(jì)第四代第四代: 可調(diào)激光光源可調(diào)激光光源 第三代與第二代儀器都在用第三代與第二代儀器都在用 以第三代為主以第三代為主, 第四代還不多見。第四代還不多見。 按分光器將紅外分光光度計(jì)分為四代按分光器將紅外分光光度計(jì)分為四代3.3.1 雙光束紅外分光光度計(jì)的工作原理雙光束紅外分光光度計(jì)的工作原理1. 光源光源: 光源的作用是產(chǎn)生高強(qiáng)度、連續(xù)的紅外光。光源的作用是產(chǎn)生高強(qiáng)度、連續(xù)的紅外光。 (1) 硅碳棒硅碳棒。由硅碳砂加壓成型并經(jīng)鍛燒做成。工。由硅碳砂加壓成型并經(jīng)鍛燒做成。工作溫度作溫度1300 1500 ，工作壽命，工作壽命1000 小時(shí)。硅碳棒小時(shí)。硅碳棒不需要預(yù)熱，壽命

26、也較長。價(jià)格便宜。不需要預(yù)熱，壽命也較長。價(jià)格便宜。 (2) 能斯特?zé)裟芩固責(zé)簟Ｓ上⊥两饘傺趸锛訅撼尚秃笤诟摺Ｓ上⊥两饘傺趸锛訅撼尚秃笤诟邷叵聼Y(jié)而成。要點(diǎn)亮這種燈要預(yù)熱到溫下燒結(jié)而成。要點(diǎn)亮這種燈要預(yù)熱到700 以上。以上。能斯特?zé)魤勖L、穩(wěn)定性好，但價(jià)格較貴，操作不能斯特?zé)魤勖L、穩(wěn)定性好，但價(jià)格較貴，操作不如硅碳棒方便。如硅碳棒方便。3.3.2 紅外分光光度計(jì)的主要部件紅外分光光度計(jì)的主要部件2. 分光系統(tǒng)分光系統(tǒng)(單色器單色器)將通過樣品池和參比池后的將通過樣品池和參比池后的復(fù)式光分解成單色光復(fù)式光分解成單色光。（1）狹縫）狹縫（2）反射鏡）反射鏡（3）色散元件。）色散元件。變復(fù)式

27、光為單色光的部件變復(fù)式光為單色光的部件。 第一代色散元件第一代色散元件: 棱鏡，用透紅外光的棱鏡，用透紅外光的 KBr、NaF、CaF2 和和LiF等鹽的單晶制成。等鹽的單晶制成。 第二代色散元件第二代色散元件: 衍射光柵。衍射光柵。 第三代色散元件第三代色散元件: 邁克遜干涉儀，不用狹縫邁克遜干涉儀，不用狹縫(傅里葉變換傅里葉變換紅外分光光度計(jì)紅外分光光度計(jì))。3. 檢測器檢測器 檢測器是測量紅外光強(qiáng)度的大小并將其變?yōu)殡娪嵦柕难b置。檢測器是測量紅外光強(qiáng)度的大小并將其變?yōu)殡娪嵦柕难b置。3.3.3 傅里葉變換紅外分光光度計(jì)傅里葉變換紅外分光光度計(jì)光源分束器樣品檢測器M1M2M3M4 傅里葉變換紅

28、外分光光度計(jì)傅里葉變換紅外分光光度計(jì)不用狹縫機(jī)構(gòu)不用狹縫機(jī)構(gòu)，使得，使得在任何測量時(shí)間內(nèi)都能夠獲得輻射源的所有頻率的全在任何測量時(shí)間內(nèi)都能夠獲得輻射源的所有頻率的全部信息，同時(shí)又消除了狹縫對光譜能量的限制，使光部信息，同時(shí)又消除了狹縫對光譜能量的限制，使光能的利用率大大提高。能的利用率大大提高。邁克遜干涉儀邁克遜干涉儀傅里葉變換紅外分光光度計(jì)傅里葉變換紅外分光光度計(jì)特點(diǎn)特點(diǎn):(1) 分辨率高分辨率高，可達(dá)，可達(dá)0.l cm-1，波數(shù)準(zhǔn)確度高達(dá)，波數(shù)準(zhǔn)確度高達(dá)0.0l cm-1。(2) 掃描時(shí)間短掃描時(shí)間短，在一秒鐘以內(nèi)可以得到一張分辨率高、低噪，在一秒鐘以內(nèi)可以得到一張分辨率高、低噪音的紅外光

29、譜圖，可用于快速化學(xué)反應(yīng)的追蹤。音的紅外光譜圖，可用于快速化學(xué)反應(yīng)的追蹤。(3) 極高的靈敏度極高的靈敏度,由于它可以在短時(shí)間內(nèi)進(jìn)行多次掃描，使由于它可以在短時(shí)間內(nèi)進(jìn)行多次掃描，使樣品信號累加、貯存。可平滑噪音，提高了靈敏度。可以用樣品信號累加、貯存。可平滑噪音，提高了靈敏度。可以用于痕量分析。樣品量可以少到于痕量分析。樣品量可以少到10-9 10-11g。可以與。可以與GC連用，連用，GC-FTIR。 (4) 測量范圍寬測量范圍寬, 可以研究可以研究10000 l0 cm-1范圍的紅外光譜。范圍的紅外光譜。(5) 價(jià)格貴，操作較復(fù)雜，環(huán)境要求高。價(jià)格貴，操作較復(fù)雜，環(huán)境要求高。3.3.4 氣

30、相色譜氣相色譜- 傅里葉變換紅外分光光度計(jì)聯(lián)用傅里葉變換紅外分光光度計(jì)聯(lián)用 （GC-FTIR） 色譜分離得不到分子的結(jié)構(gòu)信息。色譜分離得不到分子的結(jié)構(gòu)信息。 紅外光譜是分子結(jié)構(gòu)測定的有力手段，但是對混紅外光譜是分子結(jié)構(gòu)測定的有力手段，但是對混合物中各個(gè)組分的結(jié)構(gòu)測定無能為力。合物中各個(gè)組分的結(jié)構(gòu)測定無能為力。 若把兩者結(jié)合，可以互相取長補(bǔ)短，組成一種有若把兩者結(jié)合，可以互相取長補(bǔ)短，組成一種有用的分析工具。用的分析工具。 FT-IR掃描速度快、靈敏度高，可以對每個(gè)流出掃描速度快、靈敏度高，可以對每個(gè)流出峰做出檢測。峰做出檢測。3.3.5 紅外顯微鏡紅外顯微鏡 紅外顯微鏡主要用來進(jìn)紅外顯微鏡主要

31、用來進(jìn)行行樣品的微區(qū)分析樣品的微區(qū)分析。正是由。正是由于它能夠進(jìn)行樣品的微區(qū)分于它能夠進(jìn)行樣品的微區(qū)分析大大擴(kuò)展了紅外光譜的用析大大擴(kuò)展了紅外光譜的用途，它將廣泛地應(yīng)用于法庭途，它將廣泛地應(yīng)用于法庭的證據(jù)分析、電子工業(yè)上固的證據(jù)分析、電子工業(yè)上固態(tài)電子裝置分析、以及化工態(tài)電子裝置分析、以及化工和制藥業(yè)產(chǎn)品的細(xì)微區(qū)域雜和制藥業(yè)產(chǎn)品的細(xì)微區(qū)域雜質(zhì)和污染物的分析、地質(zhì)樣質(zhì)和污染物的分析、地質(zhì)樣品的微區(qū)分析等等方面。品的微區(qū)分析等等方面。優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：(1) 測量靈敏度高。一般檢測限量為測量靈敏度高。一般檢測限量為10-9 g (ng) 有時(shí)能達(dá)到有時(shí)能達(dá)到pg級，測試的微小區(qū)域面積為級，測試的微小區(qū)域

32、面積為10m10m。(2) 可用于樣品的微區(qū)分析。可用于樣品的微區(qū)分析。 (3) 多數(shù)情況下不需要制樣。多數(shù)情況下不需要制樣。(4) 使用紅外顯微鏡作分析是無損檢測。使用紅外顯微鏡作分析是無損檢測。將紅外顯微鏡與傅里葉變換紅外光譜儀相連接，將紅外顯微鏡與傅里葉變換紅外光譜儀相連接，便組成顯微探針紅外光譜儀。便組成顯微探針紅外光譜儀。顯微探針紅外光譜儀可以在顯微探針紅外光譜儀可以在透射式透射式和和反射式反射式兩種模式下兩種模式下工作。當(dāng)在工作。當(dāng)在透射光模式透射光模式下操作時(shí)，光線是先通過樣品，然后下操作時(shí)，光線是先通過樣品，然后再到檢測器，這是顯微探針紅外光譜儀的傳統(tǒng)模式，它對樣再到檢測器，這

33、是顯微探針紅外光譜儀的傳統(tǒng)模式，它對樣品的厚度有一些限制。品的厚度有一些限制。反射式反射式用于分析樣品的表面或樣品中用于分析樣品的表面或樣品中的雜質(zhì)及一些不透光物質(zhì)。的雜質(zhì)及一些不透光物質(zhì)。3.4 試樣的調(diào)制試樣的調(diào)制 1. 樣品純度。一般要求純樣品，否則要提純樣品純度。一般要求純樣品，否則要提純(用紅用紅外光譜作定量分析不要求純度外光譜作定量分析不要求純度)。對含水份和。對含水份和溶劑的樣品要作干燥處理。溶劑的樣品要作干燥處理。 2. 根據(jù)樣品的物態(tài)和理化性質(zhì)選擇制樣方法。如根據(jù)樣品的物態(tài)和理化性質(zhì)選擇制樣方法。如果樣品不穩(wěn)定，則應(yīng)避免使用壓片法。果樣品不穩(wěn)定，則應(yīng)避免使用壓片法。 3. 制

34、樣過程要注意制樣過程要注意避免空氣中水份、避免空氣中水份、CO2等污染等污染物混入樣品物混入樣品。3.4.1 制樣注意問題制樣注意問題 根據(jù)試樣的根據(jù)試樣的狀態(tài)及性質(zhì)狀態(tài)及性質(zhì)、分析目的分析目的、測定、測定裝置裝置等條件選擇制樣方法等條件選擇制樣方法3.4.2 固體樣品的制樣方法固體樣品的制樣方法 1. 壓片法：最常用壓片法：最常用。取。取1 3 mg試樣，加試樣，加100 300 mg特殊處理過的特殊處理過的KBr或或KCl在研缽中研細(xì)，使粒在研缽中研細(xì)，使粒度小于度小于2.5 m，放入壓片機(jī)一面抽真空，一面加壓，放入壓片機(jī)一面抽真空，一面加壓，便樣品與便樣品與KBr的混合物形成一個(gè)薄片，的

35、混合物形成一個(gè)薄片，外觀上透明外觀上透明。 適用于可以研細(xì)的固體樣品。但對不穩(wěn)定的化合適用于可以研細(xì)的固體樣品。但對不穩(wěn)定的化合物，如發(fā)生分解、異構(gòu)化、升華等變化的化合物則不物，如發(fā)生分解、異構(gòu)化、升華等變化的化合物則不宜使用壓片法。壓片法測試后的樣品可以回收。由于宜使用壓片法。壓片法測試后的樣品可以回收。由于KBr易吸收水份，所以制樣過程要盡量避免水份的影易吸收水份，所以制樣過程要盡量避免水份的影響。響。 可用于定量分析可用于定量分析, 準(zhǔn)確性和精確度不如溶液法。準(zhǔn)確性和精確度不如溶液法。2. 糊狀法糊狀法：選用與樣品折射率相近，出峰少且不干擾：選用與樣品折射率相近，出峰少且不干擾樣品吸收譜

36、帶的液體混合后研磨成糊狀，通常選用的樣品吸收譜帶的液體混合后研磨成糊狀，通常選用的液體有石蠟油、六氯丁二烯及氟化煤油。研磨后的糊液體有石蠟油、六氯丁二烯及氟化煤油。研磨后的糊狀物夾在兩個(gè)窗片之間或轉(zhuǎn)移到可拆液體池窗片上作狀物夾在兩個(gè)窗片之間或轉(zhuǎn)移到可拆液體池窗片上作測試。測試。 不可用于定量分析不可用于定量分析。3. 溶液法溶液法：溶液法是將固體樣品溶解在溶劑中，然后：溶液法是將固體樣品溶解在溶劑中，然后注入液體池進(jìn)行測定的方法。可拆池由于重復(fù)性差不注入液體池進(jìn)行測定的方法。可拆池由于重復(fù)性差不可用于定量分析。可用于定量分析。固定池可用于定量分析固定池可用于定量分析。 幾種常用溶劑的強(qiáng)吸收峰位

37、置幾種常用溶劑的強(qiáng)吸收峰位置(cm-1 )： 氯仿：氯仿：3010 2990, 1240 1200, 815 650 二硫化碳：二硫化碳：2220 2120, 1630 1420 石蠟油：石蠟油：2920 2710, 1470 1410，1380 1350 六氟丁二烯：六氟丁二烯：1200 1140, 1010 760 四氯化碳：四氯化碳：820 725 在溶劑吸收特別強(qiáng)的區(qū)域，不能真實(shí)地記錄溶在溶劑吸收特別強(qiáng)的區(qū)域，不能真實(shí)地記錄溶質(zhì)的吸收，形成了所謂的質(zhì)的吸收，形成了所謂的“死區(qū)死區(qū)”，記錄下的譜線在，記錄下的譜線在此區(qū)域?yàn)槠教沟那€。在選擇溶劑時(shí)不要讓觀察的吸此區(qū)域?yàn)槠教沟那€。在選擇溶

38、劑時(shí)不要讓觀察的吸收峰落入收峰落入“死區(qū)死區(qū)”。選擇溶劑注意其它影響：氫鍵的形成；化學(xué)反應(yīng)選擇溶劑注意其它影響：氫鍵的形成；化學(xué)反應(yīng)5. 衰減全反射測定法衰減全反射測定法(ATR): 一些不溶、不熔且難粉一些不溶、不熔且難粉碎的試樣及不透明表面的涂層可以采用此法測定。碎的試樣及不透明表面的涂層可以采用此法測定。4. 薄膜法薄膜法： 一些高分子膜常常可直接用來測試，而更多一些高分子膜常常可直接用來測試，而更多的情況是要將樣品制成膜的情況是要將樣品制成膜 (熔融法、溶液成膜法、切片熔融法、溶液成膜法、切片成膜法成膜法)。適于焦油、油膏、漆膠、涂料適于焦油、油膏、漆膠、涂料塑料、高聚物薄膜、橡膠、織

39、物、紙張塑料、高聚物薄膜、橡膠、織物、紙張催化劑表面性質(zhì)、表面涂層催化劑表面性質(zhì)、表面涂層3.4.4 氣體樣品氣體樣品 氣體樣品一般使用氣體樣品一般使用氣體池氣體池進(jìn)行測定。進(jìn)行測定。3.4.3 液體樣品液體樣品 1. 溶液法溶液法：使用適當(dāng)?shù)娜軇瑢⒁后w樣品配成溶液，：使用適當(dāng)?shù)娜軇瑢⒁后w樣品配成溶液，注入液體池進(jìn)行測試注入液體池進(jìn)行測試 2. 液膜法液膜法：在兩個(gè)窗片之間，滴上：在兩個(gè)窗片之間，滴上12滴液體試樣，滴液體試樣，使之形成一層薄的液膜用于測定。使之形成一層薄的液膜用于測定。 操作方便，沒有干擾操作方便，沒有干擾, 只適用于高沸點(diǎn)液體只適用于高沸點(diǎn)液體3.5 有機(jī)化合物基團(tuán)的特

40、征吸收有機(jī)化合物基團(tuán)的特征吸收化合物紅外光譜是各種基團(tuán)紅外吸收的疊加化合物紅外光譜是各種基團(tuán)紅外吸收的疊加 有機(jī)化合物的各種基團(tuán)在紅外光譜的特定區(qū)域有機(jī)化合物的各種基團(tuán)在紅外光譜的特定區(qū)域會出現(xiàn)對應(yīng)的吸收帶，位置大致固定。雖然受化學(xué)會出現(xiàn)對應(yīng)的吸收帶，位置大致固定。雖然受化學(xué)結(jié)構(gòu)和外部條件的影響，吸收帶會發(fā)生位移，但綜結(jié)構(gòu)和外部條件的影響，吸收帶會發(fā)生位移，但綜合吸收峰合吸收峰位置位置、譜帶、譜帶強(qiáng)度強(qiáng)度、譜帶、譜帶形狀形狀及及相關(guān)峰相關(guān)峰的存的存在，仍可以從譜帶信息中反映出各種基團(tuán)的存在與在，仍可以從譜帶信息中反映出各種基團(tuán)的存在與否。否。官能團(tuán)區(qū)官能團(tuán)區(qū) (3700 1333 cm-1)：

41、官能團(tuán)的特征吸收：官能團(tuán)的特征吸收中紅外區(qū)中紅外區(qū) 4000 400 cm-1指紋區(qū)指紋區(qū) (1333 650 cm-1) 幾何異構(gòu)、同分異構(gòu)幾何異構(gòu)、同分異構(gòu)/m2.525官能團(tuán)區(qū)：官能團(tuán)區(qū)： 峰較少！峰較少！指紋區(qū)：指紋區(qū)：峰復(fù)雜、多樣！峰復(fù)雜、多樣！1333cm-13.5.1 烷烴烷烴(1) CH的伸縮振動：基本在的伸縮振動：基本在2975 2845 cm-1之間，之間，包括甲基、亞甲基和次甲基的對稱及不對稱伸包括甲基、亞甲基和次甲基的對稱及不對稱伸縮振動。縮振動。 (2) CH的變形振動：在的變形振動：在1460附近、附近、1380附近及附近及720 810 cm-1會出現(xiàn)有關(guān)吸收。會

42、出現(xiàn)有關(guān)吸收。(3) C-C的骨架振動的骨架振動: 在在720 1250 cm-1。1. 烷烴的特征譜帶烷烴的特征譜帶三大塊三大塊2. 甲基甲基(CH3) 2960 士士 15 cm-1 (s), 2870 士士 l0 cm-1 (sm) 1465 士士 l0 cm-1 (m), 1380 cm-1左右左右 a as sCs sCHa as sC CH Hs sC CH H(2) 當(dāng)當(dāng)CH3連接于不同基團(tuán)上后，吸收帶發(fā)生位移，連接于不同基團(tuán)上后，吸收帶發(fā)生位移，強(qiáng)度也會有變化。連接在強(qiáng)度也會有變化。連接在N原子上的原子上的CH3，其伸縮，其伸縮振動吸收在振動吸收在2810 cm-1，并且強(qiáng)度增

43、強(qiáng)。見表，并且強(qiáng)度增強(qiáng)。見表3-3。 (1) 甲基主要具有下列吸收甲基主要具有下列吸收 一個(gè)碳原子上有兩個(gè)甲基一個(gè)碳原子上有兩個(gè)甲基 CH(CH3)2 (即諧二甲即諧二甲基基) 時(shí)，時(shí)，分裂成二個(gè)強(qiáng)度大體相等的吸收分裂成二個(gè)強(qiáng)度大體相等的吸收，一個(gè)在，一個(gè)在1385 cm-1附近，一個(gè)在附近，一個(gè)在1375 cm-1附近。附近。 C(CH3)3結(jié)構(gòu)的甲基分裂成結(jié)構(gòu)的甲基分裂成強(qiáng)度不等的兩個(gè)峰強(qiáng)度不等的兩個(gè)峰 1395 cm-1(m), 1365 cm-1(s)。(4) 當(dāng)甲基與雜原子相連時(shí)，當(dāng)甲基與雜原子相連時(shí)， 的吸收位置為：的吸收位置為：CHsP-CH3 1300 cm-1 Si-CH3

44、1255 cm-1 S-CH3 1312 cm-1CHs(3) CH3的的 隨著結(jié)構(gòu)變化也有變化。隨著結(jié)構(gòu)變化也有變化。1380CH3(CH2)3CH3 1368138613661393136413861378136813791362139213793. 亞甲基亞甲基 (CH2)(2) 在具有在具有-(CH2)n-結(jié)構(gòu)的鏈中，結(jié)構(gòu)的鏈中，CH2的面內(nèi)搖擺在的面內(nèi)搖擺在720 810 cm-1之間變化，其數(shù)值與之間變化，其數(shù)值與n的數(shù)值有關(guān)。的數(shù)值有關(guān)。 n值越大，其值越大，其CH2的面內(nèi)搖擺振動越接近的面內(nèi)搖擺振動越接近720 cm-1 2925士士10 cm-1 (s), 2850士士10

45、cm-1 (s), CH 1465士士20 cm-1 CHasCHs(1) 亞甲基主要有如下吸收亞甲基主要有如下吸收(3) 無無1380 cm-1的峰。的峰。 次甲基在兩處有弱的吸收，并常被其他吸收所掩次甲基在兩處有弱的吸收，并常被其他吸收所掩蓋。蓋。 2890士士l0 cm-1 (w), CH 1340cm-1 (w)CHs4. 次甲基次甲基(CH)n = 1764n = 2741正十二烷正十二烷n = 107213.5.2 烯烴烯烴 烯烴有三個(gè)特征吸收烯烴有三個(gè)特征吸收 區(qū)區(qū) (1) 3100 3000 cm-1 ， =CH 用于判斷烯鍵的存在用于判斷烯鍵的存在 (2) 1680 1620

46、 cm-1 ， C=C (1)和和(2)用于判斷烯鍵的存在用于判斷烯鍵的存在 (3) l000 650 cm-1，面外搖擺振動，面外搖擺振動 =CH 用于判斷烯碳上取代類型及順反異構(gòu)用于判斷烯碳上取代類型及順反異構(gòu) =CH 3000 cm-1，不飽和碳不飽和碳上質(zhì)子與飽和碳上質(zhì)子與飽和碳上質(zhì)子的重要區(qū)別，上質(zhì)子的重要區(qū)別，飽和碳上質(zhì)子飽和碳上質(zhì)子 CH 3000 cm-1。 在在 650 1000 cm-1區(qū)域，根據(jù)區(qū)域，根據(jù)烯氫被取代的個(gè)烯氫被取代的個(gè)數(shù)、取代位置及順反異構(gòu)的不同，出峰個(gè)數(shù)、吸數(shù)、取代位置及順反異構(gòu)的不同，出峰個(gè)數(shù)、吸收峰波數(shù)及強(qiáng)度收峰波數(shù)及強(qiáng)度有區(qū)別，可用于有區(qū)別，可用于判

47、別烯碳上的取判別烯碳上的取代情況及順反異構(gòu)代情況及順反異構(gòu)。不同類型烯烴的特征頻率不同類型烯烴的特征頻率 (表表3-5見下頁見下頁)表表3-5 不同類型烯烴特征頻率表不同類型烯烴特征頻率表 (cm-1) 乙烯基型的乙烯基型的 C=C出現(xiàn)在出現(xiàn)在1640 cm-1附近，隨著烯附近，隨著烯烴烴C上取代基的增多移向高波數(shù)。上取代基的增多移向高波數(shù)。 C=C的位置及強(qiáng)度的位置及強(qiáng)度與烯碳的取代情況及分子對與烯碳的取代情況及分子對稱性稱性密切相關(guān)。密切相關(guān)。有對稱中心時(shí)，有對稱中心時(shí)， C=C看不到。看不到。 烯鍵與烯鍵與C=C、C=O、C N及芳環(huán)等共軛時(shí)，及芳環(huán)等共軛時(shí)， C=C比非共軛烯烴降低比非

48、共軛烯烴降低10 30 cm-1，但強(qiáng)度大大加強(qiáng)。，但強(qiáng)度大大加強(qiáng)。 環(huán)狀烯烴環(huán)狀烯烴中，當(dāng)環(huán)烯的環(huán)變小時(shí)，使中，當(dāng)環(huán)烯的環(huán)變小時(shí)，使 C=C由高由高頻向低頻移動，而烯碳上質(zhì)子的頻向低頻移動，而烯碳上質(zhì)子的 =CH則由低頻向高則由低頻向高頻移動。頻移動。 C=C (cm-1) 1646 1611 1566 1641 =CH (cm-1) 3017 3045 3060 3076 C=C(cm-1) 1641 1658 1674 1685-1677 環(huán)內(nèi)雙鍵環(huán)內(nèi)雙鍵上的質(zhì)子被取代時(shí)，上的質(zhì)子被取代時(shí)， C=C升高。升高。 環(huán)外雙鍵環(huán)外雙鍵，當(dāng)環(huán)變小，張力增大時(shí)，烯烴的雙鍵，當(dāng)環(huán)變小，張力增大時(shí)，烯

49、烴的雙鍵特性增強(qiáng)，特性增強(qiáng)， C=C移向高頻。移向高頻。 C=C(cm-1) 1651 1657 1678 1730可以認(rèn)為是：環(huán)變小，鍵角變小，張力增大，環(huán)可以認(rèn)為是：環(huán)變小，鍵角變小，張力增大，環(huán)內(nèi)電子云擠到環(huán)外。內(nèi)電子云擠到環(huán)外。 C-H鍵電子擠給環(huán)外的雙鍵鍵電子擠給環(huán)外的雙鍵。307930682998295816429919107231822 182691299316433080698966967911100013621386有對稱中心，有對稱中心， C=C看不到，需看不到，需要參考核磁共振等表征手段。要參考核磁共振等表征手段。3.5.3 炔烴炔烴(1) 炔烴特征吸收帶炔烴特征吸收帶

50、(2) CH與與 OH及及 NH有重疊，有重疊， CH 比后兩者比后兩者尖尖 (3) C C與與 C=C類似，強(qiáng)度隨對稱性及共軛的不同而變化。類似，強(qiáng)度隨對稱性及共軛的不同而變化。分分子有中心對稱時(shí)，子有中心對稱時(shí)， C C看不到看不到。共軛時(shí)，。共軛時(shí)， C C 強(qiáng)度大大增強(qiáng)強(qiáng)度大大增強(qiáng) 。如：如： C N 2260 2210 cm-1 (s); C=C=C 1950 1930 cm-1(s) N=C=O 2280 2260 cm-1(s); C=C=O 2150 cm-1(s)(4) X Y，X=Y=Z類化合物與類化合物與 C C有重疊的吸收有重疊的吸收 面外三CH CH 3340 326

51、0 cm-1 (s，尖，尖) C C 2260 2100 cm-1 (mw) 700 610 cm-1 (s, 寬寬)3316212063221103291223521783.5.4 芳香烴芳香烴(1) 苯環(huán)特征吸收：苯環(huán)特征吸收： 3100 3000、2000 1650、1625 1450及及900 650 cm-1(2) 苯環(huán)上質(zhì)子的伸縮振動苯環(huán)上質(zhì)子的伸縮振動 =CH 31003000 cm-1，常常出現(xiàn)在，常常出現(xiàn)在3030 cm-1附近附近 (3) 苯環(huán)的骨架振動苯環(huán)的骨架振動 在在1625 1450 cm-1之間，可能有幾個(gè)吸收之間，可能有幾個(gè)吸收，強(qiáng)弱及個(gè)數(shù)皆，強(qiáng)弱及個(gè)數(shù)皆與結(jié)構(gòu)

52、有關(guān)。以與結(jié)構(gòu)有關(guān)。以 1600 cm-1和和 1500 cm-1兩個(gè)吸收為主。當(dāng)苯兩個(gè)吸收為主。當(dāng)苯環(huán)與其他基團(tuán)共軛時(shí)，環(huán)與其他基團(tuán)共軛時(shí)，1600 cm-1峰分裂為二，峰分裂為二， 1580 cm-1和和 1450 cm-1。(4) 芳環(huán)質(zhì)子的面外變形振動芳環(huán)質(zhì)子的面外變形振動 =CH在在900 650 cm-1，按，按其其位置、吸收峰個(gè)數(shù)及強(qiáng)度可以用來判斷苯環(huán)上取位置、吸收峰個(gè)數(shù)及強(qiáng)度可以用來判斷苯環(huán)上取代基個(gè)數(shù)及取代模式代基個(gè)數(shù)及取代模式。 苯環(huán)上有苯環(huán)上有五五個(gè)鄰接氫：個(gè)鄰接氫：770 730 cm-1(vs)，710 690 cm-1(s) 苯環(huán)上有苯環(huán)上有四四個(gè)鄰接氫：個(gè)鄰接氫：

53、770 735 cm-1 (vs) 苯環(huán)上有苯環(huán)上有三三個(gè)鄰接氫：個(gè)鄰接氫：810 750 cm-1 (vs) 苯環(huán)上有苯環(huán)上有二二個(gè)鄰接氫：個(gè)鄰接氫：860 800 cm-1 (vs) 苯苯 環(huán)環(huán) 上上 有有 孤孤 立立 氫氫： 900 860 cm-1 (s) 苯環(huán)的鄰接氫有下列五種情況，一般情況是苯環(huán)的鄰接氫有下列五種情況，一般情況是鄰鄰接氫的數(shù)目越少，芳環(huán)質(zhì)子頻率越高接氫的數(shù)目越少，芳環(huán)質(zhì)子頻率越高。（5）苯環(huán)質(zhì)子的面外變形振動的倍頻及組合頻在）苯環(huán)質(zhì)子的面外變形振動的倍頻及組合頻在2000 1650 cm-1。一般在使用溶液樣品時(shí)易看到，。一般在使用溶液樣品時(shí)易看到，此區(qū)間此區(qū)間的譜

54、帶也可以用于確定苯環(huán)取代類型的譜帶也可以用于確定苯環(huán)取代類型。 （6）其他）其他 除了上述按鄰接氫判斷在除了上述按鄰接氫判斷在900 650 cm-1的譜帶外，的譜帶外，在這區(qū)域可能還會有另外的吸收出現(xiàn)。在這區(qū)域可能還會有另外的吸收出現(xiàn)。 a. 間位二取代在間位二取代在725 680 cm-1有強(qiáng)吸收。有強(qiáng)吸收。 b. 1,2,3-三取代化合物另外在三取代化合物另外在745 705 cm-1有強(qiáng)吸收。有強(qiáng)吸收。 c. 1,3,5-三取代化合物另外在三取代化合物另外在755 675 cm-1有強(qiáng)吸收。有強(qiáng)吸收。表表征征苯苯環(huán)環(huán)取取代代類類型型的的特特征征吸吸收收帶帶696729740 70274

55、83.5.5 醇和酚醇和酚（1）醇和酚都含有羥基，有三個(gè)特征吸收帶：）醇和酚都含有羥基，有三個(gè)特征吸收帶： OH, OH 和和 C-O。 （2）羥基的伸縮振動）羥基的伸縮振動 OH在在36703230 cm-1(s)。 游離的羥基游離的羥基 OH尖尖, 且且大大于于 3600 cm-1 締合羥基移向低波數(shù)，締合羥基移向低波數(shù)，峰加峰加寬寬，小于，小于3600 cm-1。締。締合程度越大，峰越寬，越移合程度越大，峰越寬，越移向低波數(shù)處。向低波數(shù)處。水和水和NH在此有在此有吸收吸收。 表表3-6 醇酚的醇酚的 OH和和 C-O吸收帶吸收帶 化合物化合物 C-O 伯醇伯醇 13501260 1070

56、1000 仲醇仲醇 13501260 11201030 叔醇叔醇 14101310 11701100 酚酚 14101310 12301140OH面內(nèi)（3）羥基的面內(nèi)變形振動）羥基的面內(nèi)變形振動 ，在，在1420 1260 cm-1。碳氧鍵的伸縮振動碳氧鍵的伸縮振動 C-O在在1250 1000 cm-1。吸收位置。吸收位置與伯、仲、叔醇和酚的類別有關(guān)與伯、仲、叔醇和酚的類別有關(guān)(見表見表3-6)。 OH面內(nèi)醇和酚特征吸收帶醇和酚特征吸收帶OH333714711042336314711381 13651202OHOH322914741234691754OH333114671068CH2OH3.

57、5.6 醚醚 醚的特征吸收為醚的特征吸收為碳氧碳鍵碳氧碳鍵 ，C O CasC O Cs 1) 脂肪族醚脂肪族醚(R-O-R) 太小。太小。 1150 1050 cm-1 (S)C O Cas C O Cs 2) 芳香族醚和乙烯基醚芳香族醚和乙烯基醚 氧原子未共用電子對與苯環(huán)或烯鍵的氧原子未共用電子對與苯環(huán)或烯鍵的p- 共軛共軛，使，使=C-O鍵級升高，鍵長縮短，力常數(shù)增加，伸縮振動頻鍵級升高，鍵長縮短，力常數(shù)增加，伸縮振動頻率升高。率升高。 1310 1020 cm-1 強(qiáng)吸收強(qiáng)吸收 1075 1020 cm-1 強(qiáng)度較弱強(qiáng)度較弱C O Cas C O Cs 1126 3060 cm-1、3

58、030 cm-1 、3000 cm-1苯環(huán)上苯環(huán)上C-H伸縮振動伸縮振動；2950 cm-1 、2835 cm-1為甲基為甲基C-H伸縮振動伸縮振動；1590 cm-1 、1480 cm-1是典型的苯環(huán)伸縮振動是典型的苯環(huán)伸縮振動；1240 cm-1和和1030 cm-1是是C-O-C伸伸縮振動縮振動；740 800 cm-1是苯環(huán)上是苯環(huán)上C-H面外彎曲振動面外彎曲振動；1650 2000 cm-1為倍頻或復(fù)合頻區(qū)。為倍頻或復(fù)合頻區(qū)。苯甲醚苯甲醚123710243) 飽和環(huán)醚飽和環(huán)醚 飽和環(huán)醚與非環(huán)醚譜帶位置相近。環(huán)減小，飽和環(huán)醚與非環(huán)醚譜帶位置相近。環(huán)減小， 降降低，而低，而 頻率升高。頻

59、率升高。C O CasC O Cs1124877注：鏈狀烷烴少一個(gè)注：鏈狀烷烴少一個(gè)-CH3，譜圖變化不大，而環(huán)狀烷烴少，譜圖變化不大，而環(huán)狀烷烴少一個(gè)一個(gè)-CH2-，譜圖會有很大不同，尤其是對于小環(huán)化合物。，譜圖會有很大不同，尤其是對于小環(huán)化合物。109381711849121026968 一般情況下，一般情況下，只用只用IR來判別醚是困難的來判別醚是困難的。 其他一些含氧化合物，如醇、羧酸、酯類都會在其他一些含氧化合物，如醇、羧酸、酯類都會在1100 1250 cm-1范圍有強(qiáng)的范圍有強(qiáng)的 C-O吸收。吸收。4) 環(huán)氧化合物環(huán)氧化合物 環(huán)氧化合物有三個(gè)特征吸收帶，即所謂的環(huán)氧化合物有三個(gè)特

60、征吸收帶，即所謂的8 峰、峰、11 峰、峰、12 峰。峰。 8 峰峰 1280 1240 cm-1(sm) 11 峰峰 950 810 cm-1(sm) 12 峰峰 840 750 cm-1(sm)3.5.7 酮酮 羰基的伸縮振動吸收羰基的伸縮振動吸收 C=O在紅外光譜中很特征，在紅外光譜中很特征，基本上在基本上在1900 1650 cm-1范圍內(nèi)，受其他基團(tuán)吸收范圍內(nèi)，受其他基團(tuán)吸收的干擾少，的干擾少，常常是第一強(qiáng)峰常常是第一強(qiáng)峰。而且。而且 C=O對化學(xué)環(huán)境比對化學(xué)環(huán)境比較敏感，所以對結(jié)構(gòu)分析很有用。較敏感，所以對結(jié)構(gòu)分析很有用。(1) 酮的特征吸收為酮的特征吸收為 C=O，常是第一強(qiáng)峰。