第4章 红外光谱分析 (2)PPT讲稿.ppt

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1、第4章 红外光谱分析2022/9/17第1页，共102页，编辑于2022年，星期二分子中基团的振动和转动能级跃迁产生：振分子中基团的振动和转动能级跃迁产生：振-转光谱转光谱introduction辐射辐射分子振动能级跃迁分子振动能级跃迁红外光谱红外光谱官能团官能团分子结构分子结构近红外区近红外区0.78-2.5 m中红外区中红外区2.5-25 m远红外区远红外区25-1000 m第一节第一节 概述概述2022/9/17第2页，共102页，编辑于2022年，星期二能级跃迁 电子能级间跃迁电子能级间跃迁的同时，总伴随有的同时，总伴随有振动和转动能级间振动和转动能级间的跃迁。即电子光的跃迁。即电子光

2、谱中总包含有振动谱中总包含有振动能级和转动能级间能级和转动能级间跃迁产生的若干谱跃迁产生的若干谱线而呈现宽谱带。线而呈现宽谱带。2022/9/17第3页，共102页，编辑于2022年，星期二纵坐标为透过率纵坐标为透过率%，横坐标为波长横坐标为波长（m）或波数或波数1/(单位：单位：cm-1 )。可以用可以用峰数，峰位，峰形，峰强峰数，峰位，峰形，峰强来描述来描述。定性：基团的特征吸收频率；进行有机化合物的结构解析。定性：基团的特征吸收频率；进行有机化合物的结构解析。定量：特征峰的强度；定量：特征峰的强度；红外光谱图红外光谱图2022/9/17第4页，共102页，编辑于2022年，星期二第二节第

3、二节 红外吸收光谱产生的条件红外吸收光谱产生的条件 condition of Infrared absorption spectroscopy (1)(1)辐射应具有能满足物质产生振动跃迁所需的能量；辐射应具有能满足物质产生振动跃迁所需的能量；(2)(2)分子振动时有瞬间偶极矩变化。分子振动时有瞬间偶极矩变化。红外活性红外活性 infrared active有有偶偶极极矩矩变变化化，有有红红外外活活性性。如如H2O，HCl,CO2(动画动画)非红外活性非红外活性 infrared inactive没有偶极矩变化，辐射不能引起共没有偶极矩变化，辐射不能引起共振，无红外活性。振，无红外活性。如：如

4、：N2、O2、Cl2 等。等。2022/9/17第5页，共102页，编辑于2022年，星期二例例2CO2分子分子（有一种振动无红外活性）（有一种振动无红外活性）(动画动画)2022/9/17第6页，共102页，编辑于2022年，星期二一一.分子振动方程式分子振动方程式分子的振动能级（量子化）分子的振动能级（量子化）双原子分子的简谐振动及其频率双原子分子的简谐振动及其频率化学键的振动类似于连接两个小球的弹簧化学键的振动类似于连接两个小球的弹簧2022/9/17第7页，共102页，编辑于2022年，星期二 任意两个相邻的能级间的能量差为：任意两个相邻的能级间的能量差为：K 化学键的力常数（化学键的

5、力常数（force constant），），与键能和键长有关与键能和键长有关，为双原子的为双原子的折合质量（折合质量（reduced mass）=m1m2/（m1+m2）发生振动能级跃迁需要能量的大小取决于发生振动能级跃迁需要能量的大小取决于键两端原键两端原子子的折合质量和键的力常数，即取决于分子的结构特的折合质量和键的力常数，即取决于分子的结构特征。征。2022/9/17第8页，共102页，编辑于2022年，星期二表表 某些键的伸缩力常数（毫达因某些键的伸缩力常数（毫达因/埃）埃）键类型键类型 C C C=C C C 力常数力常数 15 17 9.5 9.9 4.5 5.6峰位峰位 4.5

6、m 6.0 m 7.0 m 化学键键强越强（即键的力常数化学键键强越强（即键的力常数 K 越大）原子折合质量越小，越大）原子折合质量越小，化学键的振动频率越大，吸收峰将出现在高波数区。化学键的振动频率越大，吸收峰将出现在高波数区。2022/9/17第9页，共102页，编辑于2022年，星期二 例题例题:由表中查知由表中查知C=C键的键的K=9.5 9.9,令其为令其为9.6,计计算波数值。算波数值。正己烯中C=C键伸缩振动频率实测值为1652 cm-12022/9/17第10页，共102页，编辑于2022年，星期二二、分子中基团的基本振动形式二、分子中基团的基本振动形式 basic vibra

7、tion of the group in molecule1 1两类基本振动形式两类基本振动形式伸缩振动伸缩振动：不对称伸缩不对称伸缩 对称伸缩对称伸缩变形振动：变形振动：面内变形面内变形in plane 面外变形面外变形out-of-plane 亚甲基亚甲基(动画动画)2022/9/17第11页，共102页，编辑于2022年，星期二简正振动简正振动 简正振动的振动状态是分子质心保持简正振动的振动状态是分子质心保持不变，整体不转动，每个原子都在其平不变，整体不转动，每个原子都在其平衡位置附近做简谐振动，其振动频率和衡位置附近做简谐振动，其振动频率和相位都相同，即每个原子都在同一瞬间相位都相同，

8、即每个原子都在同一瞬间通过其平衡位置，而且同时达到其最大通过其平衡位置，而且同时达到其最大位移值。分子中任何位移值。分子中任何一个复杂振动都可以一个复杂振动都可以看成这些简正振动的线性组合。看成这些简正振动的线性组合。2022/9/17第12页，共102页，编辑于2022年，星期二简正振动的基本形式简正振动的基本形式 一般将振动形式分成两类：一般将振动形式分成两类：伸缩振动伸缩振动和变形振动。和变形振动。（1 1）伸缩振动）伸缩振动 原子沿键轴方向伸缩，键长发生变化而键角不变的原子沿键轴方向伸缩，键长发生变化而键角不变的振动称为伸缩振动振动称为伸缩振动，用符号，用符号 表示。它又可以分为对表示

9、。它又可以分为对称伸缩振动（称伸缩振动（s s）和不对称伸缩振动（）和不对称伸缩振动（asas ）。）。对同一基团，不对称伸缩振动的频率要稍高于对称伸对同一基团，不对称伸缩振动的频率要稍高于对称伸缩振动。缩振动。2022/9/17第13页，共102页，编辑于2022年，星期二（2 2）变形振动（又称弯曲振动或变角振动）变形振动（又称弯曲振动或变角振动）基团键角发生周期变化而键长不变的振动称为基团键角发生周期变化而键长不变的振动称为变形振动，用符号变形振动，用符号 表示表示。变形振动又分为面内变形和面外变形振动。变形振动又分为面内变形和面外变形振动。面内变形振动又分为面内变形振动又分为剪式（以剪

10、式（以 表示表示）和平面和平面摇摆振动（以摇摆振动（以 表示表示）。）。面外变形振动又分为面外变形振动又分为非平面摇摆非平面摇摆（以（以 表示表示）和扭曲振动（以和扭曲振动（以 表示表示）。）。2022/9/17第14页，共102页，编辑于2022年，星期二(3)(3)基本振动的理论数基本振动的理论数 简正振动的数目称为振动自由度简正振动的数目称为振动自由度，每个振动自由度相当于红外光谱图上每个振动自由度相当于红外光谱图上一个一个基频吸收带基频吸收带。2022/9/17第15页，共102页，编辑于2022年，星期二w设分子由设分子由n n个原子组成，每个原子在个原子组成，每个原子在空间都有空间

11、都有3 3个自由度，原子在空间的个自由度，原子在空间的位置可以用直角坐标中的位置可以用直角坐标中的3 3个坐标个坐标x x、y y、z z表示，因此，表示，因此，n n个原子组成的个原子组成的分子总共应有分子总共应有3 3n n个自由度，即个自由度，即3 3n n种种运动状态。运动状态。2022/9/17第16页，共102页，编辑于2022年，星期二w但在这但在这3 3n n种运动状态中，包括种运动状态中，包括3 3个整个个整个分子的质心沿分子的质心沿x x、y y、z z方向平移运动和方向平移运动和3 3个整个分子绕个整个分子绕x x、y y、z z轴的转动运动。轴的转动运动。这这6 6种运

12、动都不是分子振动，因此，种运动都不是分子振动，因此，振动振动形式应有（形式应有（3 3n-6n-6）种种。2022/9/17第17页，共102页，编辑于2022年，星期二w但对于但对于直线型分子直线型分子，若贯穿所，若贯穿所有原子的轴是在有原子的轴是在x x方向，则整个方向，则整个分子只能绕分子只能绕y y、z z轴转动，因此，轴转动，因此，直线性分子的振动形式为（直线性分子的振动形式为（3 3n-n-5 5）种种。2022/9/17第18页，共102页，编辑于2022年，星期二w每种简正振动都有其特定的振动频每种简正振动都有其特定的振动频率，似乎都应有相应的红外吸收带。率，似乎都应有相应的红

13、外吸收带。实际上，实际上，绝大多数化合物在红外光绝大多数化合物在红外光谱图上出现的峰数远小于理论上计谱图上出现的峰数远小于理论上计算的振动数算的振动数，这是由如下原因引，这是由如下原因引起的：起的：2022/9/17第19页，共102页，编辑于2022年，星期二（1 1）没有偶极矩变化的振动，不产生）没有偶极矩变化的振动，不产生红外吸收；红外吸收；（2 2）相同频率的振动吸收重叠，即简并；）相同频率的振动吸收重叠，即简并；（3 3）仪器不能区别频率十分接近的）仪器不能区别频率十分接近的振动，或吸收带很弱，仪器无法检测振动，或吸收带很弱，仪器无法检测（4 4）有些吸收带落在仪器检测范围之）有些吸

14、收带落在仪器检测范围之外。外。2022/9/17第20页，共102页，编辑于2022年，星期二甲基的振动形式甲基的振动形式伸缩振动伸缩振动Stretching vibration 变形振动变形振动 Deformation vibration 对称对称s s(CH(CH3 3)1380)1380-1-1 不不对称对称asas(CH(CH3 3)1460)1460-1-1对称对称 不对称不对称s s(CH(CH3 3)asas(CH(CH3 3)2870 2870-1-1 2960 2960-1-12022/9/17第21页，共102页，编辑于2022年，星期二醇的振动形式2022/9/17第22

15、页，共102页，编辑于2022年，星期二例水分子例水分子（非对称分子）（非对称分子）（1）峰位）峰位 化学键的力常数 K 越大，原子折合质量越小，键的振动频率越大，吸收峰将出现在高波数区（短波长区）；反之，出现在低波数区（高波长区）。（2）峰数）峰数 峰数与分子振动自由度有关。无瞬间偶极距变化时，无红外吸收。峰位、峰数与峰强峰位、峰数与峰强2022/9/17第23页，共102页，编辑于2022年，星期二（3）峰强）峰强 intensity of Infrared absorption问题问题：C=O 强；强；C=C 弱；为什么？弱；为什么？吸收峰强度吸收峰强度 偶极矩变化值的平方偶极矩变化值的

16、平方偶极矩变化又与结构对称性有关；偶极矩变化又与结构对称性有关；对称性差对称性差 偶极矩变化大偶极矩变化大 吸收峰强度大吸收峰强度大符号：符号：s(强强)；m(中中)；w(弱弱)红外吸收峰强度比紫外吸收峰小红外吸收峰强度比紫外吸收峰小23个数量级；个数量级；2022/9/17第24页，共102页，编辑于2022年，星期二B.不对称伸缩不对称伸缩 对称伸缩对称伸缩 变形振动变形振动C.由基态跃迁到第一激发态，产生一个强的吸收峰，基频峰；由由基态跃迁到第一激发态，产生一个强的吸收峰，基频峰；由基态直接跃迁到第二激发态，产生一个弱的吸收峰，倍频峰；基态直接跃迁到第二激发态，产生一个弱的吸收峰，倍频峰

17、；一般规律：一般规律：A.瞬间偶极距变化大，吸收峰强；键两端原子电负性相差越大（极瞬间偶极距变化大，吸收峰强；键两端原子电负性相差越大（极性越大），吸收峰越强；性越大），吸收峰越强；2022/9/17第25页，共102页，编辑于2022年，星期二 （CH3）2930 cm-1，2850cm-1 （CH3）1460 cm-1，1375 cm-1C2H4O1730cm-11165cm-12720cm-1HHHHOCC2022/9/17第26页，共102页，编辑于2022年，星期二第第4章章 红外吸收光谱红外吸收光谱分析分析一一、红外光谱的基团频率、红外光谱的基团频率group frequency

18、in IR二、分子结构与吸收峰二、分子结构与吸收峰molecular structure and absorption peaks三、影响峰位移的因素三、影响峰位移的因素factors influenced peak shift 四、不饱和度四、不饱和度degree of unsaturation第三节第三节 红外光谱与分子结构红外光谱与分子结构infrared absorption spec-troscopy，IRinfrared spectroscopy and molecular structure 2022/9/17第27页，共102页，编辑于2022年，星期二第三节第三节 IR光谱与

19、分子结构光谱与分子结构一、基团的特征频率一、基团的特征频率 group frequency in IR 与一定结构单元相联系的、在一定范围内出现的化学键的振动频率与一定结构单元相联系的、在一定范围内出现的化学键的振动频率基团特征频率（特征峰）；基团特征频率（特征峰）；例：例：2800 3000 cm-1 CH3 特征峰；特征峰；1600 1850 cm-1 C=O 特征峰；特征峰；基团所处化学环境不同，特征峰出现位置变化：基团所处化学环境不同，特征峰出现位置变化：CH2COCH2 1715 cm-1 酮酮CH2COO 1735 cm-1 酯酯CH2CONH 1680 cm-1 酰胺酰胺2022

20、/9/17第28页，共102页，编辑于2022年，星期二1 1内部因素内部因素（1）诱导效应）诱导效应：吸电子基团使吸收峰向高频方向移动（兰移）二、影响基团特征频率的因素二、影响基团特征频率的因素化学键的振动频率不仅与其性质有关，还受分子的内部结构和外部因素影响。相同基团的特征吸收并不总在一个固定频率上。R-COR C=0 1715cm-1 ;R-CH O C=0 1730cm-1；R-COCl C=0 1802cm-1 ;R-COF C=0 1920cm-1 ;F-COF C=0 1928cm-1 ;2022/9/17第29页，共102页，编辑于2022年，星期二(1)诱导效应诱导效应常见取

21、代基的电负性次序：常见取代基的电负性次序：F OAr Cl OCH3 OR Br Ar SAr SR H CH3 R2022/9/17第30页，共102页，编辑于2022年，星期二（2）共轭效应）共轭效应cm-1cm-1cm-1cm-1R-CONH2 C=0 1680cm-1 ;2022/9/17第31页，共102页，编辑于2022年，星期二（3）空间效应）空间效应C H3060-3030 cm-12900-2800 cm-1C HC HC HC H1576cm-11611cm-11644cm-11781cm-11678cm-11657cm-11651cm-12222 环张力（ring str

22、ain）；空间位阻（steric inhibition）；2022/9/17第32页，共102页，编辑于2022年，星期二HC1385cm-11370 0cm-1CH3CH3CH3 s s C CC C骨架振动骨架振动 1:11:111551155cmcm-1-111701170cmcm-1-1CCH3CH3CH31395cm-11365cm-11:21:21250 1250 cmcm-1-1(4)振动的偶合（vibrational coupling）当两个振动频率相同或相近的基团连接在同一个原子上时，当两个振动频率相同或相近的基团连接在同一个原子上时，其振动频率相互作用，其结果是分裂为两个峰

23、，其振动频率相互作用，其结果是分裂为两个峰，一个高于原一个高于原频率，一个低于原频率。频率，一个低于原频率。2022/9/17第33页，共102页，编辑于2022年，星期二酸酐的酸酐的C=O 双吸收峰：双吸收峰：18201750 cm-1 ，两个羰基振动偶，两个羰基振动偶合裂分；合裂分；线性酸酐线性酸酐：两吸收峰：两吸收峰高度接近高度接近，高高波数峰波数峰稍强稍强；环形结构环形结构：低低波数峰波数峰强强；2022/9/17第34页，共102页，编辑于2022年，星期二衣糠酸酐2022/9/17第35页，共102页，编辑于2022年，星期二丙酸酐的红外光谱图丙酸酐的红外光谱图2022/9/17第

24、36页，共102页，编辑于2022年，星期二（5 5）氢键效应（）氢键效应（hydrogen bondinghydrogen bonding）(分子内氢键；分子间氢键分子内氢键；分子间氢键)：对：对峰位峰位，峰强，峰形峰强，峰形产生极产生极明显影响，明显影响，使伸缩振动频率向低波数方向移动，弯使伸缩振动频率向低波数方向移动，弯曲振动向高波数方向移动，曲振动向高波数方向移动，峰形变宽。峰形变宽。cm-1 cm-1 cm-1 cm-12022/9/17第37页，共102页，编辑于2022年，星期二羧酸羧酸羧酸的羧酸的C=O 游离态游离态 18201750 cm-1，氢键，二分子缔合体氢键，二分子缔

25、合体 1700 cm-1 2022/9/17第38页，共102页，编辑于2022年，星期二衣糠酸2022/9/17第39页，共102页，编辑于2022年，星期二3515cm-10 00101M M01M025M10M3640cm-13350cm-1 乙醇在四氯化碳中不同浓度的乙醇在四氯化碳中不同浓度的IR图图2950cm-12895 cm-1羟基受氢键的影响2022/9/17第40页，共102页，编辑于2022年，星期二2.外部因素（1）试样的状态）试样的状态w对同一种物质，其吸收频率：气态对同一种物质，其吸收频率：气态 液液态态固态固态（2）溶剂的极性（相当与氢键的影响）溶剂的极性（相当与氢

26、键的影响）w对同一种物质，其吸收频率：在非极性对同一种物质，其吸收频率：在非极性溶剂中溶剂中 极性溶剂极性溶剂2022/9/17第41页，共102页，编辑于2022年，星期二三、特征基团频率的划分三、特征基团频率的划分 常见的有机化合物基团频率出现的范围：常见的有机化合物基团频率出现的范围：4000 400cm-1依据谱带反映的信息，又将其分为依据谱带反映的信息，又将其分为(3)1900 1200 cm-1 双键伸缩振动区双键伸缩振动区 官能团区官能团区4000-1200 cm-1（functional group region）指纹区指纹区1200-400 cm-1（fingerprint

27、region）便于记忆，依据基团的振动形式，又分为四个区：便于记忆，依据基团的振动形式，又分为四个区：(1)4000 2500 cm-1 XH伸缩振动区（伸缩振动区（X=O，N，C，S）(2)2500 1900 cm-1 三键，累积双键三键，累积双键伸缩振动区伸缩振动区(4)1650(4)1650 400 400 cmcm-1 -1 X XY Y伸缩，伸缩，X XH H变形振动区变形振动区2022/9/17第42页，共102页，编辑于2022年，星期二1 XH伸缩振动区（伸缩振动区（4000 2500 cm-1）（1）OH 3650 3200 cm-1 确定确定 醇、酚、酸醇、酚、酸 在非极性

28、溶剂中，浓度较小（稀溶液）时，峰形尖锐，强吸收；当浓在非极性溶剂中，浓度较小（稀溶液）时，峰形尖锐，强吸收；当浓度较大时，发生缔合作用，峰形较宽。度较大时，发生缔合作用，峰形较宽。注意区分注意区分NH伸缩振动：伸缩振动：3500 3100 cm-1 2022/9/17第43页，共102页，编辑于2022年，星期二 CH 3300 cm-1 苯环上的苯环上的CH 3030 cm-1 =CH 3010 3100 cm-1 （2）不饱和碳原子上的）不饱和碳原子上的=CH（CH）3000 cm-1 以上以上 CH3 2960 cm-1 反对称伸缩振动反对称伸缩振动 2 2870 cm-1 对称伸缩振动

29、对称伸缩振动 CH2 2930 cm-1 反对称伸缩振动反对称伸缩振动 2850 cm-1 对称伸缩振动对称伸缩振动 CH 2890 cm-1 弱吸收弱吸收3000 cm-1 以下以下3000 cm-1（3）饱和碳原子上的）饱和碳原子上的CH2022/9/17第44页，共102页，编辑于2022年，星期二2叁键及累积双键伸缩振动区叁键及累积双键伸缩振动区（2500 1900 cm-1）（1）三键）三键 RC CH （2100 2140 cm-1）RC CR （2190 2260 cm-1）R=R 时，无红外活性时，无红外活性非共轭非共轭 2240 2260 cm-1 共轭共轭 2210 223

30、0 cm-1RC N （2260 2200 cm-1）（2）累积双键）累积双键 N=C=O（2240-2275 cm-1），），N=C=S（2085 cm-1）C=C=C（1915-2000 cm-1），），N=C=N（2120-2155 cm-1）2022/9/17第45页，共102页，编辑于2022年，星期二3 双键伸缩振动区（双键伸缩振动区（1900 1200 cm-1）（1）RC=CR 1620 1680 cm-1 强度弱，强度弱，R=R（对称）时，对称）时，无红外活性。无红外活性。（2）单核芳烃）单核芳烃 的的C=C键伸缩振动（键伸缩振动（1600、1500 cm-1）2022/9/

31、17第46页，共102页，编辑于2022年，星期二苯衍生物的苯衍生物的C=C 苯衍生物在苯衍生物在 1650 2000 cm-1 出现出现 C-H和和C=C键的面内变形振动键的面内变形振动的泛频吸收（强度弱），可用来判断取代基位置。的泛频吸收（强度弱），可用来判断取代基位置。200016002022/9/17第47页，共102页，编辑于2022年，星期二（3）C=O（1850 1600 cm-1）碳氧双键的特征峰，强度大，峰尖锐。碳氧双键的特征峰，强度大，峰尖锐。饱和醛饱和醛(酮酮)1740-1720 cm-1；强、尖；不饱和向低波移动；强、尖；不饱和向低波移动；醛，酮的区分？（费米共振）醛，

32、酮的区分？（费米共振）2022/9/17第48页，共102页，编辑于2022年，星期二4.XY伸缩振动，伸缩振动，XH 变形振动区变形振动区 3000 cmcm-1-1)3080 cmcm-1-1 3030 cmcm-1-1 3080 cmcm-1-1 3030 cmcm-1-1 3300 cmcm-1-1 （C-HC-H）3080-3030 cmcm-1-1 2900-2800 cmcm-1-1 3000 cmcm-1-1 2022/9/17第59页，共102页，编辑于2022年，星期二b)C=C 伸缩振动伸缩振动(1680-1630 cmcm-1-1 )1660cmcm-1-1 分界线分界

33、线（C=CC=C）反式烯反式烯三取代烯三取代烯四取代烯四取代烯1680-1665 cmcm-1-1 弱，尖弱，尖顺式烯顺式烯乙烯基烯乙烯基烯亚乙烯基烯亚乙烯基烯1660-1630cmcm-1-1 中强，尖中强，尖2022/9/17第60页，共102页，编辑于2022年，星期二 分界线分界线1660cmcm-1-1 顺强，反弱顺强，反弱 四取代（四取代（不与不与O，N等相连等相连）无）无（C=CC=C）峰峰 端烯的强度大端烯的强度大 共轭使共轭使（C=CC=C）下降下降20-30 cmcm-1-1 2140-2100cmcm-1-1 （弱）（弱）2260-2190 cmcm-1-1 （弱）（弱）

34、总结总结2022/9/17第61页，共102页，编辑于2022年，星期二c)C-H 变形振动变形振动(1000-700 cmcm-1-1 )面内变形（=C-H）1400-1420 cmcm-1-1 （弱）弱）面外变形（=C-H）1000-700 cmcm-1-1 （有价值）有价值）（=C-H）970 cmcm-1-1（强）强）790-850 cmcm-1-1 （820 cmcm-1-1）610-700 cmcm-1-1（强）强）2：1375-1225 cmcm-1-1弱）弱）（=C-H）800-650 cmcm-1-1（690 690 cm-cm-1 1）990 cmcm-1-1910910

35、cmcm-1-1 （强）强）2：1850-1780 cmcm-1-1 890 cmcm-1-1（强）强）2：1800-1780 cmcm-1-1 2022/9/17第62页，共102页，编辑于2022年，星期二1-己烯谱图己烯谱图2022/9/17第63页，共102页，编辑于2022年，星期二对比对比烯烃顺反异构体烯烃顺反异构体2022/9/17第64页，共102页，编辑于2022年，星期二壬烯2022/9/17第65页，共102页，编辑于2022年，星期二a)-OH 伸缩振动伸缩振动b)碳氧伸缩振动碳氧伸缩振动游离醇，酚伯伯-OH 3640cmcm-1 1仲仲-OH 3630cmcm-1 1

36、叔叔-OH 3620cmcm-1 1酚酚-OH 3610cmcm-1-1（OH）（C-OC-O）1050 cmcm-1-11100 cmcm-1-11150 cmcm-1-11250 cmcm-1-13.醇（醇（OH）2022/9/17第66页，共102页，编辑于2022年，星期二OH基团特性基团特性 双分子缔合（二聚体）双分子缔合（二聚体）3550-3450 cmcm-1-1多分子缔合（多聚体）多分子缔合（多聚体）3400-3200 cmcm-1-1分子内氢键：分子内氢键：分子间氢键：分子间氢键：多元醇（如多元醇（如1，2-二醇二醇）3600-3500 cmcm-1-1螯合键（和螯合键（和C

37、=O，NO2等）等）3200-3500 cmcm-1-1多分子缔合（多聚体）多分子缔合（多聚体）3400-3200 cmcm-1-1分子间氢键随浓度而变，分子间氢键随浓度而变，而分子内氢键不随浓度而分子内氢键不随浓度而变。而变。水（溶液）水（溶液）3710 cmcm-1-1水（固体）水（固体）33003300cm-1cm-1结晶水结晶水 3600-3450 3600-3450 cmcm-1-1羟基2022/9/17第67页，共102页，编辑于2022年，星期二3515cm-10 00101M M01M025M10M3640cm-13350cm-1 乙醇在四氯化碳中不同浓度的乙醇在四氯化碳中不同

38、浓度的IR图图2950cm-12895 cm-1羟基受氢键的影响2022/9/17第68页，共102页，编辑于2022年，星期二2022/9/17第69页，共102页，编辑于2022年，星期二醇2022/9/17第70页，共102页，编辑于2022年，星期二纤维素2022/9/17第71页，共102页，编辑于2022年，星期二脂族和环的脂族和环的C-O-C asas 1150-1070cmcm-1-1 芳族和乙烯基的芳族和乙烯基的=C-O-Casas 1275-1200cmcm-1-1（1250cmcm-1-1）s s 1075-1020cmcm-1-1脂族脂族 R-OCH3 s s(CH3)

39、2830-2815cmcm-1-1 芳族芳族 Ar-OCH3 s s(CH3)2850cmcm-1-1 4.醚（醚（COC）2022/9/17第72页，共102页，编辑于2022年，星期二5.醛和酮醛和酮 C=O（1850 1600 cm-1）碳氧双键的特征峰，强度大，峰尖锐。碳氧双键的特征峰，强度大，峰尖锐。饱和醛饱和醛(酮酮)1740-1720 cm-1；强、尖；不饱和向低波移动；强、尖；不饱和向低波移动；2022/9/17第73页，共102页，编辑于2022年，星期二醛醛2022/9/17第74页，共102页，编辑于2022年，星期二2022/9/17第75页，共102页，编辑于2022

40、年，星期二羧酸的红外光谱图羧酸的红外光谱图6 6羧酸及其衍生物羧酸及其衍生物2022/9/17第76页，共102页，编辑于2022年，星期二壬酸2022/9/17第77页，共102页，编辑于2022年，星期二葵二酸二正辛酯2022/9/17第78页，共102页，编辑于2022年，星期二邻苯二甲酸二丁酯2022/9/17第79页，共102页，编辑于2022年，星期二酰胺的红外光谱图酰胺的红外光谱图2022/9/17第80页，共102页，编辑于2022年，星期二2022/9/17第81页，共102页，编辑于2022年，星期二不同酰胺吸收峰数据不同酰胺吸收峰数据2022/9/17第82页，共102页

41、，编辑于2022年，星期二酰氯的红外光谱图酰氯的红外光谱图2022/9/17第83页，共102页，编辑于2022年，星期二2022/9/17第84页，共102页，编辑于2022年，星期二氰基化合物的氰基化合物的红外光谱图红外光谱图CNCN=2275-2220cm=2275-2220cm-1-1氰2022/9/17第85页，共102页，编辑于2022年，星期二AS AS（N=ON=O）=1565-1545cm=1565-1545cm-1-1S S（N=ON=O）=1385-1350cm=1385-1350cm-1-1脂肪族脂肪族芳香族芳香族S S（N=ON=O）=1365-1290cm=1365

42、-1290cm-1-1AS AS（N=ON=O）=1550-1500cm=1550-1500cm-1-1硝基化合物硝基化合物2022/9/17第86页，共102页，编辑于2022年，星期二二、未知物结构确定二、未知物结构确定structure determination of compounds1.未知物2022/9/17第87页，共102页，编辑于2022年，星期二2.推测推测C4H8O2的结构的结构解：解：1）=1-8/2+4=1 2）峰归属峰归属 3）可能的结构）可能的结构2022/9/17第88页，共102页，编辑于2022年，星期二3.推测推测C8H8纯液体纯液体解：解：1）=1-n

43、1/2+n3/2+n4=1-8/2+8=52）峰归属峰归属 3）可能的结构）可能的结构 2022/9/17第89页，共102页，编辑于2022年，星期二4.C8H7N，确定结构确定结构解：解：1）=1-（1-7）/2+8=6 2）峰归属峰归属 3）可能的结构）可能的结构2022/9/17第90页，共102页，编辑于2022年，星期二Co(NH3)5(ONO)Cl2和Co(NH3)5(NO2)Cl22022/9/17第91页，共102页，编辑于2022年，星期二Co(NH3)6SO4Br和Co(NH3)6（SO4）3.5H2O2022/9/17第92页，共102页，编辑于2022年，星期二第第4

44、章章 红外吸收光谱分红外吸收光谱分析析一、仪器类型与结构一、仪器类型与结构types and structure of instruments二、制样方法二、制样方法sampling methods第四节第四节 红外光谱仪红外光谱仪infrared absorption spectrometerinfrared absorption spec-troscopy，IR2022/9/17第93页，共102页，编辑于2022年，星期二一、仪器类型与结构一、仪器类型与结构 types and structure of instruments两种类型：色散型 干涉型（傅立叶变换红外光谱仪FT-IR）20

45、22/9/17第94页，共102页，编辑于2022年，星期二1.内部结构内部结构Nicolet公司的AVATAR 360 FT-IR2022/9/17第95页，共102页，编辑于2022年，星期二2.傅里叶变换红外光谱仪结构框图傅里叶变换红外光谱仪结构框图干涉仪干涉仪光源光源样品室样品室检测器检测器显示器显示器绘图仪绘图仪计算机计算机干涉图干涉图光谱图光谱图FTS（动画动画）2022/9/17第96页，共102页，编辑于2022年，星期二傅里叶变换红外光谱仪工作原理图傅里叶变换红外光谱仪工作原理图2022/9/17第97页，共102页，编辑于2022年，星期二3.傅立叶变换红外光谱仪的原理与特

46、点傅立叶变换红外光谱仪的原理与特点 光源发出的辐射经干涉仪干涉仪转变为干涉光，通过试样后，包含的光信息需要经过数学上的傅立叶变换解析成普通的谱图。特点：特点：(1)扫描速度极快(1s)；适合仪器联用；(2)不需要分光，信号强，灵敏度很高；(3)仪器小巧。2022/9/17第98页，共102页，编辑于2022年，星期二4.红外光谱仪主要部件红外光谱仪主要部件(1)光源光源 能斯特灯能斯特灯：氧化锆、氧化钇和氧化钍烧结制成的中空或实心圆棒，直径1-3 mm，长20-50mm；室温下，非导体，使用前预热到800 C；特点：发光强度大；寿命0.5-1年；硅碳棒硅碳棒：两端粗，中间细；直径5 mm，长2

47、0-50mm；不需预热；两端需用水冷却；(2)单色器单色器 光栅；傅立叶变换红外光谱仪不需要分光；2022/9/17第99页，共102页，编辑于2022年，星期二(3)检测器检测器 真空热电偶；不同导体构成回路时的温差电现象涂黑金箔接受红外辐射；傅立叶变换红外光谱仪采用热释电(TGS)和碲镉汞(MCT)检测器；TGS：硫酸三苷肽单晶为热检测元件；极化效应与温度有关，温度高表面电荷减少(热释电)；响应速度快；高速扫描；2022/9/17第100页，共102页，编辑于2022年，星期二二、制样方法二、制样方法 sampling methods1）气体）气体气体池气体池2）液体：）液体：液膜法液膜法难挥发液体（难挥发液体（BP 80 C）溶液法溶液法液体池液体池溶剂：溶剂：CCl4，CS2常用。常用。3)固体固体:研糊法（液体石腊法）研糊法（液体石腊法）KBr压片法压片法薄膜法薄膜法2022/9/17第101页，共102页，编辑于2022年，星期二三、联用技术三、联用技术GC/FTIR（气相色谱红外光谱联用）气相色谱红外光谱联用）LC/FTIR（液相色谱红外光谱联用）液相色谱红外光谱联用）PAS/FTIR（光声红外光谱）光声红外光谱）MIC/FTIR（显微红外光谱）显微红外光谱）微量及微区分析微量及微区分析2022/9/17第102页，共102页，编辑于2022年，星期二