第八章--红外吸收光谱分析法.ppt

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1、生物与化学工程学院生物与化学工程学院仪器分析仪器分析第一节第一节 红外吸收光谱分析法基础红外吸收光谱分析法基础一、红外吸收光谱法概述一、红外吸收光谱法概述二、红外吸收光谱产生的条件二、红外吸收光谱产生的条件四、四、红外光谱吸收峰数目和强度红外光谱吸收峰数目和强度三、分子振动类型三、分子振动类型生物与化学工程学院生物与化学工程学院仪器分析仪器分析第一节第一节 红外吸收光谱分析法基础红外吸收光谱分析法基础一、红外吸收光谱法概述一、红外吸收光谱法概述 利利用用物物质质的的分分子子对对红红外外辐辐射射的的吸吸收收，并并由由其其振振动动或或转转动动引引起起分分子子偶偶极极矩矩的的变变化化，产产生生分分子

2、子的的振振动动能能级级和和转转动动能能级级从从基基态态到到激激发发态态的的跃跃迁迁，所所产生的吸收光谱。产生的吸收光谱。又称分子振动又称分子振动-转动光谱。转动光谱。（一）红外光谱的定义（一）红外光谱的定义作用：作用：特征吸收频率特征吸收频率 基团；基团；特征峰的强度特征峰的强度 定量分析。定量分析。生物与化学工程学院生物与化学工程学院仪器分析仪器分析第一节第一节 红外吸收光谱分析法基础红外吸收光谱分析法基础红外辐射红外辐射振振-转能级跃迁转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生物与化学工程学院生物与化学工程学院仪器分析仪器分析第一节第一节 红外吸收光谱分析法基础红外吸收光谱分

3、析法基础（二）、红外光谱的区的划分（二）、红外光谱的区的划分（0.751000 m）波谱区波谱区近红外光近红外光中红外光中红外光远红外光远红外光波长波长/m0.752.52.550501000波数波数/cm-1133004000400020020010跃迁类型跃迁类型分子振动分子振动分子转动分子转动中红外光谱区：中红外光谱区：分子的振动、转动基频吸收光谱区分子的振动、转动基频吸收光谱区 应用最为广泛的红外光谱区应用最为广泛的红外光谱区生物与化学工程学院生物与化学工程学院仪器分析仪器分析第一节第一节 红外吸收光谱分析法基础红外吸收光谱分析法基础（三）、红外光谱表示方法（三）、红外光谱表示方法纵坐

4、标：透射率纵坐标：透射率(T%)或吸光度或吸光度(A)，横坐标横坐标:波长波长(m)和波数和波数1/单位：单位：cm-1峰位置；峰位置；峰形状；峰形状；峰强度。峰强度。生物与化学工程学院生物与化学工程学院仪器分析仪器分析第一节第一节 红外吸收光谱分析法基础红外吸收光谱分析法基础红外吸收光谱峰形状红外吸收光谱峰形状宽峰宽峰尖峰尖峰肩峰肩峰双峰双峰生物与化学工程学院生物与化学工程学院仪器分析仪器分析第一节第一节 红外吸收光谱分析法基础红外吸收光谱分析法基础二、红外吸收光谱产生的条件二、红外吸收光谱产生的条件（一）、辐射能量与振动跃迁所需的能量相等（一）、辐射能量与振动跃迁所需的能量相等（二）、产生

5、偶极矩的变化（二）、产生偶极矩的变化 0 单原子分子、同核分子单原子分子、同核分子：He、Ne、N2、O2、Cl2、H2 等。没有红外活性等。没有红外活性。生物与化学工程学院生物与化学工程学院仪器分析仪器分析第一节第一节 红外吸收光谱分析法基础红外吸收光谱分析法基础三、分子振动类型三、分子振动类型（一）、双原子分子振动模型（一）、双原子分子振动模型根据经典力学的虎克定律：根据经典力学的虎克定律：k-化学键的力常数化学键的力常数(N/cm)，与键能和键长有关；与键能和键长有关；-双原子的折合原子量双原子的折合原子量:=m1m2/(m1+m2)生物与化学工程学院生物与化学工程学院仪器分析仪器分析第

6、一节第一节 红外吸收光谱分析法基础红外吸收光谱分析法基础（二）、分子振动类型（二）、分子振动类型原子振动形式原子振动形式简正振动简正振动简正振动的数目简正振动的数目振动的自由度振动的自由度组成分子的原子个数组成分子的原子个数N分子的总自由度分子的总自由度3N振动自由度振动自由度(基频吸收带数目基频吸收带数目)线性分子线性分子3N-5非线性分子非线性分子3N-6振动自由度振动自由度=3N-平动自由度平动自由度-转动自由度转动自由度1、振动自由度振动自由度xyz生物与化学工程学院生物与化学工程学院仪器分析仪器分析第一节第一节 红外吸收光谱分析法基础红外吸收光谱分析法基础对称性伸缩振动对称性伸缩振动

7、 V S反对称性伸缩振动反对称性伸缩振动 V aS面内变形振动面内变形振动面外变形振动面外变形振动变形振动变形振动振动类型振动类型非平面摇摆非平面摇摆 扭曲振动扭曲振动剪式振动剪式振动 S平面摇摆平面摇摆 伸缩振动伸缩振动2、振动类型振动类型振动时键长发生变化，键角不变振动时键长发生变化，键角不变振动时键角发生变化，键长不变振动时键角发生变化，键长不变生物与化学工程学院生物与化学工程学院仪器分析仪器分析第一节第一节 红外吸收光谱分析法基础红外吸收光谱分析法基础1.基频基频 01振动能级的跃迁振动能级的跃迁 v 01 2.倍频倍频 0 2、3、4.振动能级振动能级的跃迁的跃迁 v 02、v 03

8、、v 04 3.合频合频基频的和基频的和 v 101+v 201 4.差频：差频：基频的差基频的差 v 101-v 201（三）、红外光谱吸收频率（三）、红外光谱吸收频率生物与化学工程学院生物与化学工程学院仪器分析仪器分析第一节第一节 红外吸收光谱分析法基础红外吸收光谱分析法基础（一）、红外光谱吸收峰数目（一）、红外光谱吸收峰数目（1）存在没有偶极矩变化的振动模式；）存在没有偶极矩变化的振动模式；（2）存在能量简并态的振动模式；）存在能量简并态的振动模式；（3）仪器的分辨率分辨不出的振动模式；）仪器的分辨率分辨不出的振动模式；（4）振动吸收的强度小，检测不到；）振动吸收的强度小，检测不到；（5

9、）某些振动模式所吸收的能量不在中红外光谱区。）某些振动模式所吸收的能量不在中红外光谱区。红外光谱图上的峰数红外光谱图上的峰数振动理论数振动理论数四、四、红外光谱吸收峰数目和强度红外光谱吸收峰数目和强度生物与化学工程学院生物与化学工程学院仪器分析仪器分析第一节第一节 红外吸收光谱分析法基础红外吸收光谱分析法基础摩尔吸光系数摩尔吸光系数峰强度峰强度 200非常强非常强(vs)75 200强强(s)25 75中强中强(m)5 25弱弱(w)05极弱极弱(vw)（二）、红外光谱吸收峰强度划分（二）、红外光谱吸收峰强度划分生物与化学工程学院生物与化学工程学院仪器分析仪器分析第一节第一节 红外吸收光谱分析

10、法基础红外吸收光谱分析法基础A、振动能级的跃迁几率振动能级的跃迁几率基频基频 倍频倍频B、振动过程中偶极矩的变化振动过程中偶极矩的变化化化学学键键两两端端连连接接原原子子的的电电负负性性相相差差越越大大，或或分分子子的的对对称称性性越越差差，伸伸缩缩振振动动时时偶偶极极矩矩的的变变化越化越大，吸收峰也越强。大，吸收峰也越强。（三）、红外光谱吸收峰强度影响因素（三）、红外光谱吸收峰强度影响因素生物与化学工程学院生物与化学工程学院仪器分析仪器分析第二节第二节 红外吸收光谱与分子结构红外吸收光谱与分子结构一、基团特征频率一、基团特征频率三、常见三、常见有机化合物的红外光谱有机化合物的红外光谱四、影响

11、频率位移的因素四、影响频率位移的因素二、二、红外吸收光谱图的分区红外吸收光谱图的分区生物与化学工程学院生物与化学工程学院仪器分析仪器分析第二节第二节 红外吸收光谱与分子结构红外吸收光谱与分子结构一、基团特征频率一、基团特征频率 不不同同的的分分子子中中，相相同同的的基基团团或或化化学学键键均均有有近近似似相相同同的的振振动动频频率率。即即具具有有明明显显的的特征性特征性。（基团特征频率）。（基团特征频率）分子中基团振动形式分子中基团振动形式红外光谱吸收峰红外光谱吸收峰生物与化学工程学院生物与化学工程学院仪器分析仪器分析第二节第二节 红外吸收光谱与分子结构红外吸收光谱与分子结构二、二、红外吸收光

12、谱图的分区红外吸收光谱图的分区官能团区官能团区40001300cm-1X-H伸缩振动区伸缩振动区40002500cm-1三键和积累双键区三键和积累双键区25001900cm-1双键伸缩振动区双键伸缩振动区19001300cm-1指纹区指纹区1300400cm-1C-X (X：O、N、F、P、S)、P-O、Si-O伸缩振动区伸缩振动区1300900cm-1-CH2平面摇摆、平面摇摆、苯环取代苯环取代、-C-H面外变面外变形振动区形振动区900400cm-1生物与化学工程学院生物与化学工程学院仪器分析仪器分析第二节第二节 红外吸收光谱与分子结构红外吸收光谱与分子结构（一）、（一）、X-H伸缩振动区

13、（伸缩振动区（4000 2500 cm-1)C-H、O-H、N-H、S-H 键的伸缩振动频率区。键的伸缩振动频率区。1.C-H 键键A.饱和碳原子上的饱和碳原子上的 C-H（3000 2800 cm-1)-CH3 2960 cm-1 ()m 2870 cm-1 ()m-CH2-2930 cm-1 ()m 2850 cm-1 ()m C-H 2890 cm-1 w判断化合物判断化合物中是否含有中是否含有饱和碳氢基饱和碳氢基团团依据。依据。生物与化学工程学院生物与化学工程学院仪器分析仪器分析第二节第二节 红外吸收光谱与分子结构红外吸收光谱与分子结构B.不饱和碳原子上的不饱和碳原子上的 C-H（30

14、00 cm-1以上以上)=C-H 3010 cm-1 3100 cm-1 m=CH2(苯环上的苯环上的C-H)3085 cm-1 m C-H 3300 cm-1 m判断化合物中是判断化合物中是否含有否含有不饱和碳不饱和碳氢基团氢基团依据。依据。2.O-H 键（键（3200 3650 cm-1)醇、酚中醇、酚中O-H：37003200cm-1 无缔合的无缔合的O-H在高频侧，峰形尖锐在高频侧，峰形尖锐 S缔合的缔合的O-H在低频侧，在低频侧，峰形宽钝峰形宽钝 S羧基中羧基中O-H：36002500 cm-1 无缔合的无缔合的O-H在高频侧，峰形尖锐在高频侧，峰形尖锐 S 缔合可延伸至缔合可延伸至

15、2500 cm-1，峰非常宽钝，峰非常宽钝 S 判断有判断有无醇类、无醇类、酚类、有机酸酚类、有机酸类类的重要依据。的重要依据。生物与化学工程学院生物与化学工程学院仪器分析仪器分析第二节第二节 红外吸收光谱与分子结构红外吸收光谱与分子结构（二）、叁键和累积双键伸缩振动区（二）、叁键和累积双键伸缩振动区(2500 1900 cm-1)CC,CN:伸缩振动伸缩振动CCC,CCO :反对称伸缩振动反对称伸缩振动 （三）、（三）、双键伸缩振动区（双键伸缩振动区（1900 1300 cm-1）CO:1900-1650 cm-1 VSCC,CN,NO :1675-1500 cm-1 W 单单核核芳芳烃烃的

16、的C=C骨骨架架振振动动呈呈现现24个个峰峰(中中等等至至弱弱的的吸吸收收)的的特特征征吸吸收收峰峰，通通常常分分为为两两组组，分分别别出出现现在在1600 cm-1和和1500 cm-1左右。左右。生物与化学工程学院生物与化学工程学院仪器分析仪器分析第二节第二节 红外吸收光谱与分子结构红外吸收光谱与分子结构（四）、指纹区（四）、指纹区XY单键单键伸缩振动伸缩振动:CO,CN,CX,NO等等;XH变形振动变形振动:CH,OH等。等。2.900 cm-1 400 cm-1重原子的伸缩振动区和一些变形振动频率区。重原子的伸缩振动区和一些变形振动频率区。1.1300 cm-1 900 cm-1X=Y

17、变形振动变形振动:C=S,S=O,P=O等。等。重原子单键的伸缩振动和各种变形振动。重原子单键的伸缩振动和各种变形振动。生物与化学工程学院生物与化学工程学院仪器分析仪器分析第二节第二节 红外吸收光谱与分子结构红外吸收光谱与分子结构例：苯环取代类型的确定例：苯环取代类型的确定675 cm-1770-730 cm-1,710-690 cm-1770-730 cm-1810-750 cm-1,725-680 cm-1860-800 cm-1生物与化学工程学院生物与化学工程学院仪器分析仪器分析第二节第二节 红外吸收光谱与分子结构红外吸收光谱与分子结构常见基团的红外吸收带常见基团的红外吸收带特征区特征区

18、指纹区指纹区500100015002000250030003500C-H，N-H，O-HN-HC NC=NS-HP-HN-O N-NC-FC-XO-HO-H（氢键）氢键）C=OC-C，C-N，C-O=C-HC-HC CC=C生物与化学工程学院生物与化学工程学院仪器分析仪器分析第二节第二节 红外吸收光谱与分子结构红外吸收光谱与分子结构三、三、常见有机化合物的红外光谱常见有机化合物的红外光谱自学自学生物与化学工程学院生物与化学工程学院仪器分析仪器分析第二节第二节 红外吸收光谱与分子结构红外吸收光谱与分子结构四、四、影响频率位移的因素影响频率位移的因素影响影响因素因素 外部因素外部因素 内部因素内部

19、因素 电子效应电子效应空间效应空间效应环张力效应环张力效应物理状态及制样方法物理状态及制样方法溶剂效应溶剂效应氢键效应氢键效应振动耦合振动耦合诱导效应诱导效应(I效应效应)中介效应中介效应(M效应效应)共轭效应共轭效应(C效应效应)生物与化学工程学院生物与化学工程学院仪器分析仪器分析第二节第二节 红外吸收光谱与分子结构红外吸收光谱与分子结构（一）、外部因素（一）、外部因素1.物质状态及制样方法物质状态及制样方法 通常，物质由固态向气态变化，其波数将增加。通常，物质由固态向气态变化，其波数将增加。如如:丙酮丙酮 液态时：液态时：C=O=1718 cm-1;气态时：气态时：C=O=1742 cm-

20、1，因此在查阅标准红外图谱时，因此在查阅标准红外图谱时，应注意试样状态和制样方法。应注意试样状态和制样方法。生物与化学工程学院生物与化学工程学院仪器分析仪器分析第二节第二节 红外吸收光谱与分子结构红外吸收光谱与分子结构极性基团的伸缩振动频率通常随溶剂极性增加而降低。极性基团的伸缩振动频率通常随溶剂极性增加而降低。如：如：羧酸中的羧酸中的C=O：气气 态：态：C=O=1780cm-1 非极性溶剂：非极性溶剂：C=O=1760cm-1 乙乙 醚醚 溶溶 剂：剂：C=O=1735cm-1 乙乙 醇醇 溶溶 剂：剂：C=O=1720cm-1 2、溶剂效应溶剂效应红外光谱通常需在非极性溶剂中测量。红外光

21、谱通常需在非极性溶剂中测量。生物与化学工程学院生物与化学工程学院仪器分析仪器分析第二节第二节 红外吸收光谱与分子结构红外吸收光谱与分子结构（二）、内部因素（二）、内部因素1.电子效应电子效应化学键的电子分布不均匀化学键的电子分布不均匀A.诱导效应诱导效应(I效应效应)取代基电负性取代基电负性静电诱导静电诱导电子分布改变电子分布改变k 增增加加特征频率增加特征频率增加(移向高波数移向高波数)。生物与化学工程学院生物与化学工程学院仪器分析仪器分析第二节第二节 红外吸收光谱与分子结构红外吸收光谱与分子结构B.共轭效应共轭效应(C效应效应)共轭共轭 电电子子云云密密度度均均化化键键长长变变长长k减减小

22、小特特征征频率减小频率减小(移向低波数移向低波数)。生物与化学工程学院生物与化学工程学院仪器分析仪器分析第二节第二节 红外吸收光谱与分子结构红外吸收光谱与分子结构C.中介效应中介效应(M效应效应)p 共轭共轭 孤孤对对电电子子与与多多重重键键相相连连产产生生n-共共轭轭，类类似似于于共轭效应。共轭效应。当当诱导与共轭、中介两种效应诱导与共轭、中介两种效应同时存在时，振同时存在时，振动频率的位移取决于它们的动频率的位移取决于它们的净效应净效应。生物与化学工程学院生物与化学工程学院仪器分析仪器分析第二节第二节 红外吸收光谱与分子结构红外吸收光谱与分子结构2.空间效应空间效应 由由于于空空间间阻阻隔

23、隔，分分子子平平面面与与双双键键不不在在同同一一平平面面，此时共轭效应下降，红外峰移向高波数。此时共轭效应下降，红外峰移向高波数。生物与化学工程学院生物与化学工程学院仪器分析仪器分析第二节第二节 红外吸收光谱与分子结构红外吸收光谱与分子结构3.环张力效应环张力效应 形形成成氢氢键键使使电电子子云云密密度度平平均均化化(缔缔合合态态)，使使体体系系能能量量下下降降，基基团团伸伸缩缩振振动动频频率率降降低低，其其强强度度增增加加但峰形变宽。但峰形变宽。4.氢键效应氢键效应生物与化学工程学院生物与化学工程学院仪器分析仪器分析第二节第二节 红外吸收光谱与分子结构红外吸收光谱与分子结构 乙醇在四氯化碳中

24、不同浓度的乙醇在四氯化碳中不同浓度的IR图图0 001M01M01M025M10M3515cm-13640cm-13350cm-12950cm-12895 cm-1生物与化学工程学院生物与化学工程学院仪器分析仪器分析第二节第二节 红外吸收光谱与分子结构红外吸收光谱与分子结构5.振动耦合振动耦合 当当两两个个振振动动频频率率相相同同或或相相近近的的基基团团相相邻邻并并由由同同一一原原子子相相连连时时，两两个个振振动动相相互互作作用用（微微扰扰）产产生生共共振，谱带一分为二（高频和低频）。振，谱带一分为二（高频和低频）。s 1760 cm-1 as 1820 cm-1 C=O生物与化学工程学院生物

25、与化学工程学院仪器分析仪器分析第三节第三节 红外光谱仪结构流程红外光谱仪结构流程一、仪器类型与结构流程一、仪器类型与结构流程二、二、试样处理与制备方法试样处理与制备方法生物与化学工程学院生物与化学工程学院仪器分析仪器分析第三节第三节 红外光谱仪结构流程红外光谱仪结构流程傅里叶变换红外光谱仪傅里叶变换红外光谱仪(RMB:32万万)NEXUS470 美国热电尼高力公司美国热电尼高力公司 生物与化学工程学院生物与化学工程学院仪器分析仪器分析第三节第三节 红外光谱仪结构流程红外光谱仪结构流程一、仪器类型与结构一、仪器类型与结构两种类型：色散型、干涉型（傅立叶变换红外光谱仪）两种类型：色散型、干涉型（傅

26、立叶变换红外光谱仪）（一）、色散型基本组成（一）、色散型基本组成检检测测器器数据处理和数据处理和仪器控制仪器控制参比参比参比参比切光器（斩波器）切光器（斩波器）光源光源硅碳棒硅碳棒样品样品样品样品单色器单色器检测器检测器光源光源单色器单色器试样室试样室数据处理数据处理仪器控制仪器控制生物与化学工程学院生物与化学工程学院仪器分析仪器分析第三节第三节 红外光谱仪结构流程红外光谱仪结构流程1.光源光源 目前，中红外光区最常用的红外光源是：目前，中红外光区最常用的红外光源是：能斯特灯能斯特灯和和硅碳棒硅碳棒。硅碳棒硅碳棒 使用波数范围较宽使用波数范围较宽,坚固坚固,发光面积大。电极发光面积大。电极接触

27、部分需用水冷却。接触部分需用水冷却。能斯特灯能斯特灯 稳定稳定,不需用水冷却。但需预热不需用水冷却。但需预热,机械强度差。机械强度差。生物与化学工程学院生物与化学工程学院仪器分析仪器分析第三节第三节 红外光谱仪结构流程红外光谱仪结构流程2.试样室试样室窗片材料窗片材料:NaCl,KBr,CsI,KRS-5(TlI58%-TlBr42%)3.单色器单色器光栅光栅,狭缝，准直镜狭缝，准直镜 高真空热电偶、测热辐射计、热释电检测器、高真空热电偶、测热辐射计、热释电检测器、光导电检测器等。光导电检测器等。4.检测器检测器生物与化学工程学院生物与化学工程学院仪器分析仪器分析第三节第三节 红外光谱仪结构流

28、程红外光谱仪结构流程（二）、干涉型基本组成（二）、干涉型基本组成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干涉图干涉图FTS光谱图光谱图计算机计算机生物与化学工程学院生物与化学工程学院仪器分析仪器分析第三节第三节 红外光谱仪结构流程红外光谱仪结构流程傅里叶变换红外光谱仪优点：傅里叶变换红外光谱仪优点：1)1)谱图的信噪比高。谱图的信噪比高。2)波长波长(数数)精度高精度高(0.01 cm-1)，重现性好。，重现性好。3)分辨率高。分辨率高。4)扫描速度快。扫描速度快。生物与化学工程学院生物与化学工程学院仪器分析仪器分析第三节第三节 红外光谱仪结构流程红外光谱仪结构流程

29、二、二、试样处理与制备方法试样处理与制备方法 试样中的微量杂质试样中的微量杂质(80 C）溶液法溶液法液体池液体池常用溶剂：常用溶剂：CCl4，CS2，CHCl3注意：溶剂化效应、溶剂自身的红外吸收峰。注意：溶剂化效应、溶剂自身的红外吸收峰。生物与化学工程学院生物与化学工程学院仪器分析仪器分析第三节第三节 红外光谱仪结构流程红外光谱仪结构流程（四）、固体试样（四）、固体试样1.压片法：压片法：12mg样样+200mg KBr干燥处理干燥处理研细：粒度小于研细：粒度小于2 m(散射小散射小)混合压成透明薄片混合压成透明薄片直接测定。直接测定。2.石蜡糊法：石蜡糊法：试样试样磨细磨细与液体石蜡混合

30、与液体石蜡混合夹于盐片间；夹于盐片间；石蜡为高碳数饱和烷烃，因此该法不适于研究饱和烷烃。石蜡为高碳数饱和烷烃，因此该法不适于研究饱和烷烃。3.薄膜法：薄膜法：高分子试样高分子试样加热熔融加热熔融涂制或压制成膜；涂制或压制成膜；高高分分子子试试样样溶溶于于低低沸沸点点溶溶剂剂涂涂渍渍于于盐盐片片挥挥发发除除溶剂。溶剂。生物与化学工程学院生物与化学工程学院仪器分析仪器分析第四节第四节 红外光谱的应用红外光谱的应用一、一、定性分析定性分析二、二、定量分析定量分析三、三、其他方面的应用其他方面的应用生物与化学工程学院生物与化学工程学院仪器分析仪器分析第四节第四节 红外光谱的应用红外光谱的应用一、一、定

31、性分析定性分析(一一)、已知物及其纯度的定性鉴定、已知物及其纯度的定性鉴定 各各吸吸收收峰峰的的位位置置与与形形状状完完全全相相同同，峰峰的的相相对对强强度度也相同，可认为样品就是该种物质。也相同，可认为样品就是该种物质。纯物质的红外光谱图纯物质的红外光谱图样品的红外光谱图样品的红外光谱图比对比对对于手性异构体、烷基链的长度区别不是很明显。对于手性异构体、烷基链的长度区别不是很明显。生物与化学工程学院生物与化学工程学院仪器分析仪器分析第四节第四节 红外光谱的应用红外光谱的应用(二二)、红外光谱标准谱图集红外光谱标准谱图集Sadtler标标准准红红外外光光谱谱集集。到到1974年年为为止止，共共

32、收收集集了了47000种化合物的红外吸收光谱种化合物的红外吸收光谱分分 子子 光光 谱谱 文文 献献“DMS(Documentation of Molecular Spectroscopy)穿孔卡片，由美国和西德联合编制。穿孔卡片，由美国和西德联合编制。“API”红红外外光光谱谱资资料料，由由美美国国石石油油研研究究所所“API”编编制制。到到1971年为止，共收集了年为止，共收集了3064种化合物的红外吸收光谱种化合物的红外吸收光谱红红外外计计算算机机谱谱图图库库：数数万万张张各各种种类类别别物物质质的的谱谱图图，可可以以自动检索。自动检索。生物与化学工程学院生物与化学工程学院仪器分析仪器分

33、析第四节第四节 红外光谱的应用红外光谱的应用(三三)、未知物的结构测定未知物的结构测定结构的测定基本步骤：结构的测定基本步骤：1.充分收集与运用与样品有关的资料与数据充分收集与运用与样品有关的资料与数据(1)、样品的来源、外观、纯度；、样品的来源、外观、纯度；(2)、样品的元素分析结果；、样品的元素分析结果；(3)、样样品品的的物物理理性性质质：分分子子量量、沸沸点点、熔熔点点、折光率等。折光率等。生物与化学工程学院生物与化学工程学院仪器分析仪器分析第四节第四节 红外光谱的应用红外光谱的应用2、确定未知物的不饱和度确定未知物的不饱和度(1)、根据样品的元素分析结果得到未知物的分子量；、根据样品

34、的元素分析结果得到未知物的分子量；(2)、化学式计算未知物的不饱和度。、化学式计算未知物的不饱和度。注意：二价的注意：二价的O、S不参与计算！不参与计算！生物与化学工程学院生物与化学工程学院仪器分析仪器分析第四节第四节 红外光谱的应用红外光谱的应用U=0 分子呈饱和状态；分子呈饱和状态；U=1 分子含一个双键或一个饱和环；分子含一个双键或一个饱和环；U=2 分子含一个三键、或两个双键、或分子含一个三键、或两个双键、或 两个饱和环、或一些组合；两个饱和环、或一些组合；U=4 分子含三个双键和一个饱和环分子含三个双键和一个饱和环-苯、苯、或以上组合。或以上组合。生物与化学工程学院生物与化学工程学院

35、仪器分析仪器分析第四节第四节 红外光谱的应用红外光谱的应用U=1+8+(0-8)/2=5例：化合物的分子式为例：化合物的分子式为C8H8O生物与化学工程学院生物与化学工程学院仪器分析仪器分析第四节第四节 红外光谱的应用红外光谱的应用69176112651360144615951685292430053062饱和与不饱和饱和与不饱和-CH3、CH2对称与反对称对称与反对称伸缩振动伸缩振动 苯环苯环VC=CC=0共轭酮共轭酮甲基弯曲振动甲基弯曲振动甲基酮的特征甲基酮的特征 甲基酮甲基酮单取代苯单取代苯生物与化学工程学院生物与化学工程学院仪器分析仪器分析第四节第四节 红外光谱的应用红外光谱的应用(一

36、一)、红外光谱定量分析的理论依据及局限性红外光谱定量分析的理论依据及局限性 光吸收定律光吸收定律(朗伯朗伯-比耳定律比耳定律)即即:A=bC。二、二、定量分析定量分析(1)光谱复杂，谱带很多，吸收定律偏差；光谱复杂，谱带很多，吸收定律偏差；(2)红外辐射能量很小，强度很弱，摩尔吸光系数红外辐射能量很小，强度很弱，摩尔吸光系数很小，灵敏度很低，只能作常量的分析；很小，灵敏度很低，只能作常量的分析；(3)测量光程很短，吸收厚度难以测准，样品池受到测量光程很短，吸收厚度难以测准，样品池受到的影响因素多，参比不够准确，准确度较差。的影响因素多，参比不够准确，准确度较差。生物与化学工程学院生物与化学工程

37、学院仪器分析仪器分析第四节第四节 红外光谱的应用红外光谱的应用三、其它方面的应用三、其它方面的应用 催化方面的研究催化方面的研究-催化剂的表面结构及化学吸附，催化剂的表面结构及化学吸附，催化机理，催化反应中间络合物的观察等的研究；催化机理，催化反应中间络合物的观察等的研究；高聚物方面的研究高聚物方面的研究-高聚物的聚合度及立体构型，高聚物的聚合度及立体构型，解剖高聚物中的助聚剂、添加剂等的研究；解剖高聚物中的助聚剂、添加剂等的研究；配合物方面的研究配合物方面的研究-配合物中配位体与中心离子之配合物中配位体与中心离子之间的相互作用，配位键的性质等的研究；间的相互作用，配位键的性质等的研究；光谱电

38、化学方面的研究光谱电化学方面的研究-利用红外反射光谱，对电利用红外反射光谱，对电极表面的吸附作用或催化作用进行分子水平上的研究。极表面的吸附作用或催化作用进行分子水平上的研究。生物与化学工程学院生物与化学工程学院仪器分析仪器分析例例 化合物化合物C8H8O2的红外光谱图如图所示的红外光谱图如图所示,试推断其结构试推断其结构图图4.28 C8H8O的红外光谱的红外光谱生物与化学工程学院生物与化学工程学院仪器分析仪器分析 1）计算不饱和度）计算不饱和度 =1+8+(0-8)/2=5 (2)图谱解析图谱解析 在在红红外外图图谱谱上上,3000cm-1左左右右有有吸吸收收,说说明明有有 一一CH和和=CH基基团团存存在在。靠靠近近 1700cm-1的的强强吸吸收收,表表明明有有CO基基团团。1600cm-1左左右右的的两两个个峰峰以以及及1520和和1430cm-1的的吸吸收收峰峰,说说明明有有苯苯环环存存在在。根根据据820cm-1吸吸收收带带的的出出现现,指指出出苯苯上上为为对对位位取取代代。1430和和1363cm-1的的两两个个峰峰是是CH3基基的的特特征征吸吸收收。根根据据以以上上的的解解析析及及化化合合物物的的分分子子式式,可确定该化合物为可确定该化合物为: