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1第3章红外分光光度法?红外吸收光谱分析的基本原理?常见有机化合物红外光谱的基本特征?制样方法和应用?红外分光光度计的组成和使用?红外光谱解析

1概述1红外线：波长为0.78μm~300μm的电磁波2红外分光光度法(红外吸收光谱法)：3依据物质对红外辐射的特征吸收而建立的一种分析方法。属于分子吸收光谱4

特点：具高度的特征性。对气、固、液态均可进行分析不足之处：定量分析方面灵敏度不如UV法，且

不能作含水样品的分析应用：分子结构分析，一般不作为定量分析

一、红外光谱区的划分4表6-1红外光区分类中红外区研究最多,本章重点介绍近年来,近红外光谱技术发展迅速

二、红外吸收光谱的表示方法50102030405T-λT-σσT%λ

IR与UV比较起源不同：UV波长短，能量高，由外层电子跃迁产生。IR波长长，能量低，为振动—转动分子光谱

UV适用于芳香族化合物，具共轭结构的化

合物，适用于液体IR适用于所有有机物和某些无机物的分析2、适应范围：UV光谱简单，信息少，主要用于定量IR光谱复杂，特征性强。主要用于定性鉴别

及结构分析3、特性：壹贰

2原理红外光谱的特征主要包括:吸收峰的位置（峰位）吸收峰的个数（峰数）吸收峰的强度（峰强）

一、振动能级与振动频率1、振动能级U为位能;r0为平衡距离,r为某瞬间两原子间距离

分子在振动时总能量为EV(T为动能)据量子理论,微观物体在振动过程中势能随振动量数V变化ν为振动频率V为振动量子数

”V=0时,势能为0,分子的振动能级处于基态双原子分子（非谐振子）的振动位能曲线V≠0时，分子的振动能级处于激发态。a/谐振子b/真实分子r原子间距离D解离能

分子吸收某一频率的红外辐射后，可以由基态跃迁至激发态，其所吸收的光子能量必须等于分子振动能量之差，即

21基频峰：若分子吸收某一频率的红外辐射后,由基态（V=0）跃迁至第一激发态（V=1）时所产生的吸收峰,为红外光谱主要吸收峰(此时νL=ν)在常温下，ΔV很小,当势能变化不大时，两条曲线的重合性较好，可用经典力学的理论与方法来处理微观物体，如振动频率公式的导出

双原子：14振动频率K为键力常数μ为折合质量

双原子基团的基本振动频率取决于K和μ

例：求出C-C（K=4.6），C=C（K=9.7）的伸缩振动频率或波数。0102折合质量相同时,振动频率大小主要取决于K值

二、振动形式与振动自由度17（一）振动形式1．伸缩振动:原子沿着化学键方向振动含2个或2个以上键的基团，都有对称和不对称伸缩振动（νs或νs）(νas或νas）

化合物中含有两个相邻相同的官能团，也有对称和反称伸缩振动。如乙酸酐的两个羰基的伸缩振动频率为：1760cm-1和1800cm-1

弯曲振动键角发生周期性变化的振动，分为面内和面外弯曲振动面内弯曲(β)剪式(δ)面内摇摆(ρ)

面外弯曲（γ）面外摇摆振动（ω）扭曲振动（τ）+++

3、变形振动：AX3基团或分子的弯曲振动21对称δs（CH3）1380cm-1不对称δas（CH3）1460cm-1甲基的对称与不对称变形振动

振动的自由度(f)01双原子分子只有一种振动形式，原子越多，基本振动的数目就越多02分子基本振动的数目(独立振动数)03

非线性分子f=3N-3-323线性分子：3个平动，2个转动04非线性分子：3个平动，3个转动03分子：N个原子总运动自由度f=3N（平动+转动+振动）02线性分子f=3N-3-201

例：H2Of=3×3-6=3

CO2f=3×3-5=42501+02+

基频峰与泛频峰基频峰分子吸收红外辐射后，由振动能级的基态（V＝0）跃迁至第一激发态（V=1）时所产生的吸收峰称为基频峰。吸收红外线的频率等于振动频率

基频峰分布略图27

多为弱峰（跃迁几率小），增加光谱的特征性2000～1667cm-1区间的泛频峰，主要由苯环上碳氢键面外弯曲的倍频峰构成包括倍频峰及组频峰(合频峰,差频峰)泛频峰

四、特征峰与相关峰正癸烷、正癸腈、正癸烯－1的红外吸收光谱1.特征峰:凡能证明某官能团的存在又易辨认

的吸收峰

相关峰:由一个官能团所产生的一组相互

依存的特征峰通常用一组相关峰来确定一个官能团的存在

1.产生红外吸收的条件五、吸收峰的峰数32振动前后偶极矩产生变化，即CO2分子的νs（1388cm-1）为对称伸缩振动，偶极距变化为零，属红外非活性振动，不产生吸收峰。辐射能等于振动跃迁所需要的能量，即12

2.吸收峰的峰数33实际观察到的红外吸收峰数目并不等于分子振动自由度即基本振动数，其主要原因是：01泛频峰的出现使吸收峰多于基本振动数02红外非