红外谱图解析基本知识Word格式文档下载.docx

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当试样浓度增加时，羟基化合物产生缔合现象，O-H基伸缩振动吸收峰向低波数方向位移，在3400~3200cm-1出现一个宽而强吸收峰。

胺和酰胺N-H伸缩振动也出现在3500~3100cm-1，因此，可能会对O-H伸缩振动有干扰。

C-H伸缩振动可分为饱和和不饱和两种：

饱和C-H伸缩振动出现在3000cm-1以下，约3000~2800cm-1，取代基对它们影响很小。

如-CH3基伸缩吸收出现在2960cm-1和2876cm-1附近；

R2CH2基吸收在2930cm-1和2850cm-1附近；

R3CH基吸收基出现在2890cm-1附近，但强度很弱。

不饱和C-H伸缩振动出现在3000cm-1以上，以此来判别化合物中是否含有不饱和C-H键。

苯环C-H键伸缩振动出现在3030cm-1附近，它特征是强度比饱和C-H浆键稍弱，但谱带比较尖锐。

不饱和双键=C-H吸收出现在3010~3040cm-1范围内，末端=CH2吸收出现在3085cm-1附近。

叁键º

CH上C-H伸缩振动出现在更高区域（3300cm-1）附近。

（2）2500~1900 

cm-1为叁键和累积双键区， 

主要包括-Cº

C、-Cº

N等叁键伸缩振动，以及-C=C=C、-C=C=O等累积双键不对称性伸缩振动。

对于炔烃类化合物，可以分成R-Cº

CH和R¢

-Cº

C-R两种类型：

R-Cº

CH伸缩振动出现在2100~2140cm-1附近；

R¢

C-R出现在2190~2260cm-1附近；

R-Cº

C-R分子是对称，则为非红外活性。

N基伸缩振动在非共轭情况下出现2240~2260cm-1附近。

当与不饱和键或芳香核共轭时，该峰位移到2220~2230cm-1附近。

若分子中含有C、H、N原子，-Cº

N基吸收比较强而尖锐。

若分子中含有O原子，且O原子离-Cº

N基越近，-Cº

N基吸收越弱，甚至观察不到。

（3）1900~1200cm-1为双键伸缩振动区

该区域重要包括三种伸缩振动：

C=O伸缩振动出现在1900~1650cm-1，是红外光谱中特征且往往是最强吸收，以此很容易判断酮类、醛类、酸类、酯类以及酸酐等有机化合物。

酸酐羰基吸收带由于振动耦合而呈现双峰

苯衍生物泛频谱带，出现在2000~1650cm-1范围，是C-H面外和C=C面内变形振动泛频吸收，虽然强度很弱，但它们吸收面貌在表征芳核取代类型上有一定作用。

指纹区

（1）1800（1300）cm-1~900cm-1区域是C-O、C-N、C-F、C-P、C-S、P-O、Si-O等单键伸缩振动和C=S、S=O、P=O等双键伸缩振动吸收。

其中：

1375cm-1谱带为甲基dC-H对称弯曲振动，对识别甲基十分有用，C-O伸缩振动在1300~1000cm-1，是该区域最强峰，也较易识别。

（2）900~650cm-1区域某些吸收峰可用来确认化合物顺反构型。

利用上区域中苯环C-H面外变形振动吸收峰和2000~1667cm-1区域苯倍频或组合频吸收峰，可以共同配合确定苯环取代类型。

红外光谱

红外光区划分：

通常将红外波谱区分为近红外（near-infrared），中红外（middle-infrared）和远红外（far-infrared）。

区域

波长范围（m）

波数范围（cm-1）

频率（Hz）

近红外

0.78-2.5

12800-4000

3.81014-1.21014

中红外

2.5-50

4000-200

1.21014-6.01012

远红外

50-1000

200-10

6.01012-3.01011

常用

2.5-15

4000-670

1.21014-2.01013

当样品受到频率连续变化红外光照射时，分子吸收某些频率辐射，产生分子振动能级和转动能级从基态到激发态跃迁，使相应于这些吸收区域透射光强度减弱。

记录红外光百分透射比与波数或波长关系曲线，就得到红外光谱。

　　物质红外光谱是其分子结构反映，谱图中吸收峰与分子中各基团振动形式相对应。

通过比较大量已知化合物红外光谱，发现：

组成分子各种基团，如O-H、N-H、C-H、C=C、C=O和CC等，都有自己特定红外吸收区域，分子其它部分对其吸收位置影响较小。

通常把这种能代表基团存在、并有较高强度吸收谱带称为基团频率，其所在位置一般又称为特征吸收峰。

分子吸收红外辐射后，由基态振动能级（=0）跃迁至第一振动激发态（=1）时，所产生吸收峰称为基频峰。

因为（振动量子数差值）△=1时，L=，所以基频峰位置（L）等于分子振动频率。

在红外吸收光谱上除基频峰外，还有振动能级由基态（=0）跃迁至第二激发态（=2）、第三激发态（=3），所产生吸收峰称为倍频峰。

由=0跃迁至=2时，△=2，则L=2，即吸收红外线谱线（L）是分子振动频率二倍，产生吸收峰称为二倍频峰。

下图是双原子分子能级示意图，图中EA和EB表示不同能量电子能级，在每个电子能级中因振动能量不同而分为若干个 

=0、1、2、3……振动能级，在同一电子能级和同一振动能级中，还因转动能量不同而分为若干个J=0、1、2、3……转动能级。

由于分子非谐振性质，各倍频峰并非正好是基频峰整数倍，而是略小一些。

以HCl为例：

基频峰（0→1） 

2885.9cm-1 

最强

二倍频峰（0→2） 

5668.0cm-1 

较弱

三倍频峰（0→3） 

8346.9cm-1 

很弱

四倍频峰（0→4） 

10923.1cm-1 

极弱

五倍频峰（0→5） 

13396.5cm-1 

除此之外，还有合频峰（1+2，21+2，），差频峰（1-2，21-2，）等，这些峰多数很弱，一般不容易辨认。

倍频峰、合频峰和差频峰统称为泛频峰。

红外光谱特点

1）红外吸收只有振-转跃迁，能量低；

2）应用范围广：

除单原子分子及单核分子外，几乎所有有机物均有红外吸收；

3）分子结构更为精细表征：

通过红外光谱波数位置、波峰数目及强度确定分子基团、分子结构；

4）定量分析；

5）固、液、气态样均可用，且用量少、不破坏样品；

6）分析速度快；

7）与色谱等联用（GC-FTIR）具有强大定性功能；

试样处理和制备

红外光谱法对试样要求

红外光谱试样可以是液体、固体或气体，一般应要求：

1、试样应该是单一组份纯物质，纯度应>

98%或符合商业规格，才便于与纯物质标准光谱进行对照。

多组份试样应在测定前尽量预先用分馏、萃取、重结晶或色谱法进行分离提纯，否则各组份光谱相互重叠，难于判断。

2、试样中不应含有游离水。

水本身有红外吸收，会严重干扰样品谱，而且会侵蚀吸收池盐窗。

3、试样浓度和测试厚度应选择适当，以使光谱图中大多数吸收峰透射比处于10%~80%范围内。

制样方法

1. 

固体试样

（1）压片法

将1~2mg试样与200mg纯KBr研细均匀，置于模具中，用（5~10）107Pa压力在油压机上压成透明薄片，即可用于测定。

试样和KBr都应经干燥处理，研磨到粒度小于2微米，以免散射光影响。

（2）石蜡糊法

将干燥处理后试样研细，与液体石蜡或全氟代烃混合，调成糊状，夹在盐片中测定。

（3）薄膜法

主要用于高分子化合物测定。

可将它们直接加热熔融后涂制或压制成膜。

也可将试样溶解在低沸点易挥发溶剂中，涂在盐片上，待溶剂挥发后成膜测定。

当样品量特别少或样品面积特别小时，采用光束聚光器，并配有微量液体池、微量固体池和微量气体池，采用全反射系统或用带有卤化碱透镜反射系统进行测量。

2. 

液体和溶液试样

（1）液体池法

沸点较低，挥发性较大试样，可注入封闭液体池中，液层厚度一般为0.01~1mm。

（2）液膜法

沸点较高试样，直接滴在两片盐片之间，形成液膜。

对于一些吸收很强液体，当用调整厚度方法仍然得不到满意谱图时，可用适当溶剂配成稀溶液进行测定。

一些固体也可以溶液形式进行测定。

常用红外光谱溶剂应在所测光谱区内本身没有强烈吸收，不侵蚀盐窗，对试样没有强烈溶剂化效应等。

3.气体样品

气体样品可在玻璃气体池内进行测定，它两端粘有红外透光NaCl或KBr窗片。

先将气体池抽真空，再将试样注入。