红外光谱（ir）的原理及其谱图的分析

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1、红外光谱一、基本原理二、红外光谱仪及样品制备技术三、影响振动频率的因素四、各类有机化合物的红外特征吸收五、红外谱图解析及应用一、基本原理1.1近红外、中红外和远红外波段名称波长μ波数（cm-1）近红外0.75—2.513300－4000中红外2.5－254000－400远红外25－1000400－101.2红外光谱的产生：用频率4000~400cm-1(波长2.5~25m)的光波照射样品,引起分子内振动和转动能级跃迁所产生的吸收光谱。1.3波长和波数电磁波的波长（）、频率（v）、能量（E）之间的关系：横

2、坐标：波数()400～4000cm-1；表示吸收峰的位置。纵坐标：透过率（T%），表示吸收强度。T越小，吸收越好，曲线低谷表示是一个好的吸收带。1.4红外光谱的表示方法I：透过光的强度I0：入射光的强度1.5分子振动与红外光谱1.5.1分子的振动方式：伸缩振动，弯曲振动(1)伸缩振动：(2)弯曲振动：同一键型：反对称伸缩振动的频率大于对称伸缩振动的频率；伸缩振动频率远大于弯曲振动的频率；面内弯曲振动的频率大于面外弯曲振动的频率。vas＞vs＞＞δ面内＞δ面外以上振动产生的吸收峰叫基频峰。基频峰：分子吸收光子

3、后从一个能级跃迁到相邻的高一能级产生的吸收。01倍频峰：指02的振动吸收带，出现在强的基频峰的大约2倍处(实际比两倍低)。一般为弱吸收峰。羰基伸缩振动频率在1715cm-1左右，在3400cm-1附近倍频峰，通常与羟基的伸缩振动吸收峰重叠。合频峰：出现在两个或多个基频峰之和（组频1+2）或差(1-2）处。合频峰均为弱峰。振动偶合：当分子中两个或两个以上相同的基团与同一个原子连接时，其振动吸收峰常发生裂分，形成双峰，这种现象叫振动偶合。伸缩振动偶合、弯曲振动偶合、伸缩与弯曲振动偶合C-H弯

4、曲振动：1380、1370cm-1丙酸酐C=O伸缩振动：1845、1775cm-1两个羰基反对称振动的偶合谱带两个羰基对称振动的偶合谱带Fermi（费米）共振：当强度很弱的倍频带或合频带位于某一强基频带附近时，弱的倍频带或合频带和基频带之间发生偶合，产生费米共振，吸收强度大大加强。-CHO的C-H伸缩振动2830~2695cm-1与C-H弯曲振动1390cm-1的倍频2780cm-1发生费米共振，结果产生2820、2720cm-1二个吸收峰。1.5.2振动自由度和选律分子振动时,分子中各原子之间的相对位置称

5、为该分子的振动自由度.分子中每一个原子都可以沿x、y、z轴方向移动，有三个自由度。含n个原子的分子，有3n个自由度。其中，平动自由度：3个转动自由度：非线性分子：3个线性分子：2个振动自由度：非线性分子：3n–6个线性分子：3n–5个理论上每个振动自由度在IR中可产生1个吸收峰，实际上IR光谱中的峰数少于基本振动自由度。转动平动峰数目减少的原因：IR选律：只有偶极矩(μ)发生变化的振动，才能有红外吸收。H2、O2、N2电荷分布均匀，振动不引起红外吸收。H―C≡C―H、R―C≡C―R，其C≡C（三键）振动也不

6、能引起红外吸收。频率完全相同的吸收峰，彼此峰重叠强、宽峰覆盖相近的弱、窄峰有些峰落在中红外区之外吸收峰太弱，检测不出来例：二氧化碳的IR光谱O=C=OO=C=OO=C=OO=C=O对称伸缩振动反对称伸缩振动面内弯曲振动面外弯曲振动不产生吸收峰2349667667因此O=C=O的IR光谱只有2349和667cm-1二个吸收峰H2O有3种振动形式，相应的呈现3个吸收谱带。结论：2.只有引起分子偶极矩发生变化的振动才能产生红外吸收光谱。1.红外辐射光的频率与分子振动的频率相等，才能发生振动能

7、级跃迁，产生吸收吸收光谱。产生红外光谱的必要条件是：1.6IR光谱得到的结构信息1峰位：吸收峰的位置（吸收频率）2峰强：吸收峰的强度vs(verystrong),s(strong),m(medium),w(weak),vw(veryweak),b(broad),sh(sharp)3峰形：吸收峰的形状(尖峰、宽峰、肩峰)1.峰位分子内各种官能团的特征吸收峰只出现在红外光波谱的一定范围，如：C=O的伸缩振动一般在1700cm-1左右。υC=O1650cm-1υC=O1715cm-1υC=O1780cm-1

8、吸电子效应：高波数移动；推电子效应：低波数移动2.峰强峰的强度取决于分子振动时偶极矩的变化。偶极矩的变化越小，谱带强度越弱。极性大的基团，吸收强度大。C=O比C=C强，CN比CC强使基团极性降低的诱导效应，吸收强度减小，使基团极性增大的诱导效应，吸收强度增加。共轭效应使π电子离域程度增大，极化度增大，吸收强度增加.形成氢键使振动吸收峰变强变宽。振动耦合使吸收增大。费米振动使倍频或组频的吸收强度显著增加。3.峰