红外分光光度法

红外吸收光谱法

红外吸收光

Infrared Spectroscopy （IR）

第一节 第二节 第三节 第四节 第五节

概述 基本原理 有机化合物的典型光谱 红外光谱仪及试样制备 红外光谱解析

第一节 概述 一 红外光的划分

太阳 红外光 近红外

γ射线 x 射线 紫外 可见 红外 微波 无线电波

波长λ 0.76-2.5 µm 2.5-25 µm 25-1000 µm

波数

σ

光谱类型 —OH和—NH倍频吸收 区 振动光谱，伴随转动 光谱 转动光谱

中红外 远红外

400-4000 cm-1

0.2µm

0.4µm

0.76µm 1000µm

振动跃迁 转动 原子核自转 跃迁

原子内电子跃迁 分子内电子跃迁

频率、能量升高

二 红外光谱的跃迁类型

A B

三 红外吸收光谱法

A

平衡位置

平衡位置

入射光

B

检 测 器

出射光

UV-Vis— UV- Vis— IR— IR—

使用红外连续光谱的光源，照射样品，用检测 器记录波数400-4000cm-1范围内入射光和出射 光变化的情况，得到含有分子结构信息的红外 吸收曲线

1

四 红外光谱图的表示方法

（1）T-λ 纵轴——透光率 T 横轴——波长

五 红外光谱的特点

信息量丰富，用于化合物结构鉴定

不太适合定量分析 适用样品种类多

σ

（2）T-

σ

各种状态样品均适用

第二节

基本原理

一 振动能级和振动形式

（一） 双原子分子的振动能级

谐振子 非谐振子

分子吸收一定频率的红外辐射后，可以由基态跃 迁至激发态，所吸收的红外辐射能量必须等于分 子振动能级差。

A、B视为两个刚性小球 化学键视为质量忽略不计的弹簧 A、B间的振动视为简谐振动

∆E = hυ ⋅ ∆V

（二） 振动频率

简谐振动的振动频率可由虎克定律和牛顿定律推导

例题: 已知C=C键的K=9.5 ∼ 9.9 ,令其为9.6, 计算波数 值。

υ=

1 2π

K u

σ=

1 2π c

K K = 1302 u u′

V-化学键的振动频率 K-化学键力常数 u-折合质量 u’-折合相对原子质量（原子量）

u=

m A • mB m A + mB

2

（三） 振动形式

1 在正常情况下，分子大部分处于振动基态。受到相 应的能量激发，跃迁到激发态。

基频峰

伸缩振动ν

由基态跃迁到第一激发态产生的吸收谱带

它包括两种类型 对称伸缩振动 νs

倍频峰

由基态跃迁到第二、第三等激发态产生的 吸收谱带

反称伸缩振动 νas

倍频峰、合频峰、差频峰统称为泛频峰

举例：亚甲基的伸缩振动

2

弯曲振动

它包括以下几种类型 面内弯曲振动 面外弯曲振动 变形振动

s υ CH

2

AX2 AX3

as υ CH

2

（1）面内弯曲振动 (β)

（2）面外弯曲振动 (γ)

剪式振动 (δ)

面内摇摆振动 (ρ)

面外摇摆振动 (ω)

扭曲振动(τ)

3

（四） 振动自由度 （3） 变形振动 双原子分子：一种振动形式

H H H H H H

多原子分子： 振动形式复杂，可以分解为许多简单 的基本振动。基本振动的数目称为振 动自由度，可以用作估计基频峰的可 能数目。 设：分子含有N个原子 振动自由度 非线形分子 3N-6 线形分子 3N-5

C

C

对称变形振动 (δs)

不对称变形振动 (δas)

H2O分子的振动自由度

CO2的振动自由度

二、红外光谱产生条件和吸收峰强度

（一）产生红外吸收的条件 1 辐射恰好提供物质产生振动跃迁所需的能量 2 只有偶极矩变化的振动形式才能产生红外吸 收，即Δμ≠0 红外活性振动：能引起偶极矩变化的振动 红外非活性振动：不能引起偶极矩变化的振动

4

（二） 吸收峰的强度

通常观察到的吸收峰数目不等于振动自由度： 1 泛频峰的出现使峰数目多于基本振动数 2 红外非活性振动使峰数目减少 3 吸收峰简并使峰数目减少 4 仪器的分辨率灵敏度不足，使峰数目减少

1 吸收峰强度的决定因素

△µ越大，吸收 峰的强度越大 偶极矩的变化 跃迁几率

吸收峰强度

取决于 取决于

举例：极性

νC=O > νC=C CH3-CO2CH2-CH=CH2

2 吸收峰强度的划分

绝对强度：通常以摩尔吸光系数ε为量度

ε >100 20-100 10-20 1-10

强度 非常强谱带(vs) 强谱带(s) 中等强度谱带(m) 弱谱带(w) 非常弱谱带(vw)

三、吸收峰的峰位

（一）振动频率

（三）基频峰的分布规律 σ =

1 k 2πc u '

σ=

1 k 2πc u '

基本振动频率与化学键力常数成正相关 与折合质量成负相关 折合质量相同，键力常数越大，振动频率越高。

（二）基频峰和泛频峰

键力常数相似，折合质量越小，振动频率越高。 折合质量相同，键力常数相同， 通常υ>β>γ。

5

（四）峰位的影响因素

1 诱导效应 以羰基为例：

O R R'

O R OR'

R

O Cl

υC=O ～1715cm-1

～1735cm-1

～1780cm-1

2 共轭效应

3 氢键的影响

以羰基为例：

O R R'

吸收峰移向低波数

O R

氢键的形成 吸收强度增加

υC=O

～1715cm-1

～1690cm-1

例1：醇羟基的吸收峰 游离态 υO-H 3610-3640cm-1 二聚体

3500-3600cm-1

多聚体

3200-3400cm-1

例2

CH3 O H3CO O H

O R

H NH R

C=O 伸缩 N-H 伸缩

游离 1690 氢键 1650 3500 3400

1

HN H O

υO-H υC=O 2835cm-1 （普通酚OH为3705-3720cm-1） 1623cm-1 （普通酚酮为1670-1700cm-1）

1

6

（五） 特征区和指纹区

特征区（官能团区） 指纹区 1300-400cm-1 ①吸收峰多，重 叠，大部分难以归 属 ②反映细微变化， 对结构有高度敏感 性，尤如指纹。 查找相关的吸收 峰，进一步确定官 能团存在

分子内氢键 分子间氢键 可由此判断氢键的类型

范围 特点

4000-1300cm-1 ①吸收峰少，易辨认 原则上均可找到归属 ②反映某种官能团 的存在，特征性强

用途

确定官能团信息

四 、特征峰和相关峰

特征峰：用于鉴别官能团存在的吸收峰 相关峰：由一个官能团产生的相互具有依存关系 的吸收峰

第三节 有机化合物的典型光谱

一 脂肪烃类 二 芳香烃类 三 醚、醇、酚类 四 羰基化合物 五 含氮化合物

一 脂肪烃类

（一） 烷烃

1 υC-H 3000-2850cm-1（s） 2 甲基、亚甲基的弯曲振动 甲基： δs ～1380cm-1 δas ～1450cm-1、

若前一吸收峰分叉 形成两个强度相近的谱带 偕二甲基 形成两个强度不同的谱带 叔丁基

亚甲基 ：δ ～1470cm-1 ρCH2 ～720cm-1

该吸收峰用于鉴定(CH2)n结构 n4时，可见明显的吸收带

7

正己烷的红外谱图

（二） 烯烃

1 υ=CH 3100-3000cm-1（m） 2 υC=C 1650cm-1（w） 对称烯烃， υC=C吸收强度为零 与其它基团发生共轭时， υC=C降低10-30cm 3 γ=CH 1000-650cm-1（s） 用于确定烯的取代类型

不同取代乙烯的γ=CH 谱带位置

1-己烯的红外谱图

RCH=CH2 R2C=CH2 RCH=CHR’顺式 反式 R1R2C=CHR3

990，910 905-885 690 970 820

υ=C-H

υ-C-H

υC=C

C-H弯曲

γ =C-H

烯烃顺反异构体

H3C H C(CH3)3 H

（三）炔烃

γ=CH ～690cm-1

H3 C H

(1)υ≡CH ～3300cm-1 (2)υC≡C ～2200cm-1

H

C(CH3)3

γ=CH ～970cm-1

8

1-庚炔

烷

烯

炔

二 芳香烃类

苯衍生物的红外光谱图

1 υ=CH 3100-3000cm-1（m） 2 υC=C 1600-1450cm-1（m或s） 3 γ=CH 的倍频与合频峰 2000-1660cm-1（w） 苯环的特征吸收

4 γ=CH 910-650cm-1（s）

确定苯环的取代位置

三 醇、酚和醚类

1 醇、酚 • υOH 3650-3200cm-1 缔合的OH： υ 3500-3200cm-1(s,宽) OH • υC－O 1250-1000cm-1(s) 2 醚υC-O-C 不对称醚：υas和υs两个峰 对称醚： υsC-O-C消失或减弱

是否具有υOH 是醇 和醚的主要区别 游离的OH： υOH 3650-3590cm-1(s,尖)

9

醇

醇、醚的红外谱图

齐二药事件

四 羰基化合物

二甘醇

特点：均有υC=O吸收 该峰常为谱图最强峰，易识别。 不同类型羰基化合物的υC=O的大小顺序： 酸酐 ～1810 ～1760 酰氯 ～1800 酯类 ～1735 醛类 酮类 羧酸 酰胺 ～1725 ～1715 ～1710 ～1690

增 大

丙二醇

丁醛

2715 2800

酸

中心落在3000cm1，形成一大宽峰， 将C-H伸缩振动掩盖 • υOH 3400-2500cm-1，宽峰 • υC=O 1740-1650cm-1（s） • υC－O 1320-1200cm-1（s）

2820,2720 双峰

3-戊酮

10

酯

• υC=O ～1735cm-1（S）

υOH

υC = O

• υC－O-C 1300-1000cm-1，双峰

υC − O

有时υas强，掩盖υs

酸酐

• υC=O 双峰 υas 1850-1800cm-1 υs 1780-1740cm-1

υCH

υC = O

υC − O − C

• υC－O 1170-1050cm-1（s）

丙酐

第四节 红外光谱仪及试样制备

一 红外光谱仪

根据单色器不同分为两类： 色散型：棱镜红外光谱仪（已淘汰） 光栅红外光谱仪 干涉型：付立叶变换红外光谱仪

11

（一）光栅红外光谱仪结构

色散型红外仪器与干涉型红外仪器比较

与双光束UV-Vis仪器类似，但吸收池和单色器的位置不同

67

2 吸收池

1 光源（辐射源）

最常见的是硅碳棒（Globar）和Nernst灯

类型 制作材料 工作温度 特点 寿命长，发光面积大。 低波数区光强较大。 波数范围宽。 稳定性好。 高波数区( >1000cm-1)光强 较大。 但机械强度差，价格较高。

种类：气体池，液体池 －－不同的样品（固、液、气态）使用不同的样品池

气 体 池 固 定 液 体 池

硅碳棒

硅碳砂

1200℃

Nernst灯

ZrO2、Y2O3 和ThO2

1700℃

可拆卸液体池

窗片材料：可透过红外光的岩盐做窗片 保存：置于干燥器中

材 料 NaCl KBr CaF2 CsBr TlBr + TlI 透光范围/µm 0.2-25 0.25-40 0.13-12 0.2-55 0.55-40 注 意 事 项 易潮解、湿度低于 40% 易潮解、湿度低于 35% 不溶于水，用于水溶液 易潮解 微溶于水（有毒）

3 单色器

衍射光栅、狭缝 衍射光栅、狭缝

4 检测器

常用检测器为真空热电偶 （将温差转变为电位差）

12

5 色散型红外光谱仪优缺点

优点：价格便宜 缺点： 扫描速度慢 （一个谱需约4分钟，不适于动态分析及和其 它仪器联用） 灵敏度差（需采用狭缝，光能量受到限制）

（二）付立叶变换红外光谱仪(FT-IR)

二 试样制备 特点

分辨率高 波数精度高 扫描速度快 灵敏度高（无狭缝装置）

2 试样不含有水

（一） 对试样的要求

1 试样应为“纯物质”（>98%）。

（二） 试样的制备

1 固体样品

KBr压片法：

样品1-2mg + KBr(光谱纯、200目)200mg—— 干燥处理——混匀、研细，粒度小于2 µm(散 射小)——压成透明薄片

压片法 浆糊法 薄膜法

13

浆糊法

糊剂的种类 石蜡油：1300-400cm-1 全氟代烷：4000-1300cm-1

薄膜法

固体样品——溶于低沸点溶剂——涂渍于 岩盐窗片上——挥发除溶剂

制样过程： 适量样品与石蜡油(或全氟代烷)混匀，涂于 岩盐窗片上。

高分子试样——加热熔融——涂制或压制成膜

夹片法

适用于难挥发性的样品

第五节 红外光谱解析

一 未知物结构测定----光谱解析 二 已知物鉴定----与标准谱图对照

2 液体样品：

涂片法

适用于粘度大的样品

液体池法

样品配成溶液或直接装入池中测量

注：IR中常用的溶剂

CCl4：3800-1335cm-1 CS2：1350-430cm-1

3 气体样品----气体池

例： 一、未知物结构测定----光谱解析 1 不饱和度的计算：

U= 2 + 2n 4 + n 3 − n 1 2

C4H10

二价元素 无需考虑

U=

C5H10 HC≡CH

2 + 2 × 4 − 10 =0 2 2 + 2 × 5 − 10 U= =1 2 2 + 2× 2 − 2 U= =2 2

U= 2 + 2 × 6 − 12 =1 2 2 + 2×6 − 6 =4 2

U=0 U=1 U=4

分子是饱和的，分子为链状烷烃 分子可能有一个双键或脂环 分子可能有苯环

(C6H12)

(C6H6)

U=

14

例1.推测C4H10O(气态)的结构 2 光谱解析

一般原则： 1）先官能团区，查找基团频率，推测分子可能的 基团（注意峰位，峰强，峰形）； 2）再红外指纹区，进一步验证基团的相关峰； 3）用一组相关峰确认一个官能团； 4）能过其它定性方法进一步确证：UV-V is、MS、 NMR、Raman等。

解：1） U =0 2）峰归属 3）可能的结构

例2.推测C8H8纯液体

二、已知化合物鉴定

方法

和标准品在相同的条件下测IR，进行 比较。

解：1） U =5 2）峰归属 3）可能的结构

和文献(谱图集)上相同的条件测样品 的IR，进行比较。

15

红外吸收光谱法

红外吸收光

Infrared Spectroscopy （IR）

第一节 第二节 第三节 第四节 第五节

概述 基本原理 有机化合物的典型光谱 红外光谱仪及试样制备 红外光谱解析

第一节 概述 一 红外光的划分

太阳 红外光 近红外

γ射线 x 射线 紫外 可见 红外 微波 无线电波

波长λ 0.76-2.5 µm 2.5-25 µm 25-1000 µm

波数

σ

光谱类型 —OH和—NH倍频吸收 区 振动光谱，伴随转动 光谱 转动光谱

中红外 远红外

400-4000 cm-1

0.2µm

0.4µm

0.76µm 1000µm

振动跃迁 转动 原子核自转 跃迁

原子内电子跃迁 分子内电子跃迁

频率、能量升高

二 红外光谱的跃迁类型

A B

三 红外吸收光谱法

A

平衡位置

平衡位置

入射光

B

检 测 器

出射光

UV-Vis— UV- Vis— IR— IR—

使用红外连续光谱的光源，照射样品，用检测 器记录波数400-4000cm-1范围内入射光和出射 光变化的情况，得到含有分子结构信息的红外 吸收曲线

1

四 红外光谱图的表示方法

（1）T-λ 纵轴——透光率 T 横轴——波长

五 红外光谱的特点

信息量丰富，用于化合物结构鉴定

不太适合定量分析 适用样品种类多

σ

（2）T-

σ

各种状态样品均适用

第二节

基本原理

一 振动能级和振动形式

（一） 双原子分子的振动能级

谐振子 非谐振子

分子吸收一定频率的红外辐射后，可以由基态跃 迁至激发态，所吸收的红外辐射能量必须等于分 子振动能级差。

A、B视为两个刚性小球 化学键视为质量忽略不计的弹簧 A、B间的振动视为简谐振动

∆E = hυ ⋅ ∆V

（二） 振动频率

简谐振动的振动频率可由虎克定律和牛顿定律推导

例题: 已知C=C键的K=9.5 ∼ 9.9 ,令其为9.6, 计算波数 值。

υ=

1 2π

K u

σ=

1 2π c

K K = 1302 u u′

V-化学键的振动频率 K-化学键力常数 u-折合质量 u’-折合相对原子质量（原子量）

u=

m A • mB m A + mB

2

（三） 振动形式

1 在正常情况下，分子大部分处于振动基态。受到相 应的能量激发，跃迁到激发态。

基频峰

伸缩振动ν

由基态跃迁到第一激发态产生的吸收谱带

它包括两种类型 对称伸缩振动 νs

倍频峰

由基态跃迁到第二、第三等激发态产生的 吸收谱带

反称伸缩振动 νas

倍频峰、合频峰、差频峰统称为泛频峰

举例：亚甲基的伸缩振动

2

弯曲振动

它包括以下几种类型 面内弯曲振动 面外弯曲振动 变形振动

s υ CH

2

AX2 AX3

as υ CH

2

（1）面内弯曲振动 (β)

（2）面外弯曲振动 (γ)

剪式振动 (δ)

面内摇摆振动 (ρ)

面外摇摆振动 (ω)

扭曲振动(τ)

3

（四） 振动自由度 （3） 变形振动 双原子分子：一种振动形式

H H H H H H

多原子分子： 振动形式复杂，可以分解为许多简单 的基本振动。基本振动的数目称为振 动自由度，可以用作估计基频峰的可 能数目。 设：分子含有N个原子 振动自由度 非线形分子 3N-6 线形分子 3N-5

C

C

对称变形振动 (δs)

不对称变形振动 (δas)

H2O分子的振动自由度

CO2的振动自由度

二、红外光谱产生条件和吸收峰强度

（一）产生红外吸收的条件 1 辐射恰好提供物质产生振动跃迁所需的能量 2 只有偶极矩变化的振动形式才能产生红外吸 收，即Δμ≠0 红外活性振动：能引起偶极矩变化的振动 红外非活性振动：不能引起偶极矩变化的振动

4

（二） 吸收峰的强度

通常观察到的吸收峰数目不等于振动自由度： 1 泛频峰的出现使峰数目多于基本振动数 2 红外非活性振动使峰数目减少 3 吸收峰简并使峰数目减少 4 仪器的分辨率灵敏度不足，使峰数目减少

1 吸收峰强度的决定因素

△µ越大，吸收 峰的强度越大 偶极矩的变化 跃迁几率

吸收峰强度

取决于 取决于

举例：极性

νC=O > νC=C CH3-CO2CH2-CH=CH2

2 吸收峰强度的划分

绝对强度：通常以摩尔吸光系数ε为量度

ε >100 20-100 10-20 1-10

强度 非常强谱带(vs) 强谱带(s) 中等强度谱带(m) 弱谱带(w) 非常弱谱带(vw)

三、吸收峰的峰位

（一）振动频率

（三）基频峰的分布规律 σ =

1 k 2πc u '

σ=

1 k 2πc u '

基本振动频率与化学键力常数成正相关 与折合质量成负相关 折合质量相同，键力常数越大，振动频率越高。

（二）基频峰和泛频峰

键力常数相似，折合质量越小，振动频率越高。 折合质量相同，键力常数相同， 通常υ>β>γ。

5

（四）峰位的影响因素

1 诱导效应 以羰基为例：

O R R'

O R OR'

R

O Cl

υC=O ～1715cm-1

～1735cm-1

～1780cm-1

2 共轭效应

3 氢键的影响

以羰基为例：

O R R'

吸收峰移向低波数

O R

氢键的形成 吸收强度增加

υC=O

～1715cm-1

～1690cm-1

例1：醇羟基的吸收峰 游离态 υO-H 3610-3640cm-1 二聚体

3500-3600cm-1

多聚体

3200-3400cm-1

例2

CH3 O H3CO O H

O R

H NH R

C=O 伸缩 N-H 伸缩

游离 1690 氢键 1650 3500 3400

1

HN H O

υO-H υC=O 2835cm-1 （普通酚OH为3705-3720cm-1） 1623cm-1 （普通酚酮为1670-1700cm-1）

1

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（五） 特征区和指纹区

特征区（官能团区） 指纹区 1300-400cm-1 ①吸收峰多，重 叠，大部分难以归 属 ②反映细微变化， 对结构有高度敏感 性，尤如指纹。 查找相关的吸收 峰，进一步确定官 能团存在

分子内氢键 分子间氢键 可由此判断氢键的类型

范围 特点

4000-1300cm-1 ①吸收峰少，易辨认 原则上均可找到归属 ②反映某种官能团 的存在，特征性强

用途

确定官能团信息

四 、特征峰和相关峰

特征峰：用于鉴别官能团存在的吸收峰 相关峰：由一个官能团产生的相互具有依存关系 的吸收峰

第三节 有机化合物的典型光谱

一 脂肪烃类 二 芳香烃类 三 醚、醇、酚类 四 羰基化合物 五 含氮化合物

一 脂肪烃类

（一） 烷烃

1 υC-H 3000-2850cm-1（s） 2 甲基、亚甲基的弯曲振动 甲基： δs ～1380cm-1 δas ～1450cm-1、

若前一吸收峰分叉 形成两个强度相近的谱带 偕二甲基 形成两个强度不同的谱带 叔丁基

亚甲基 ：δ ～1470cm-1 ρCH2 ～720cm-1

该吸收峰用于鉴定(CH2)n结构 n4时，可见明显的吸收带

7

正己烷的红外谱图

（二） 烯烃

1 υ=CH 3100-3000cm-1（m） 2 υC=C 1650cm-1（w） 对称烯烃， υC=C吸收强度为零 与其它基团发生共轭时， υC=C降低10-30cm 3 γ=CH 1000-650cm-1（s） 用于确定烯的取代类型

不同取代乙烯的γ=CH 谱带位置

1-己烯的红外谱图

RCH=CH2 R2C=CH2 RCH=CHR’顺式 反式 R1R2C=CHR3

990，910 905-885 690 970 820

υ=C-H

υ-C-H

υC=C

C-H弯曲

γ =C-H

烯烃顺反异构体

H3C H C(CH3)3 H

（三）炔烃

γ=CH ～690cm-1

H3 C H

(1)υ≡CH ～3300cm-1 (2)υC≡C ～2200cm-1

H

C(CH3)3

γ=CH ～970cm-1

8

1-庚炔

烷

烯

炔

二 芳香烃类

苯衍生物的红外光谱图

1 υ=CH 3100-3000cm-1（m） 2 υC=C 1600-1450cm-1（m或s） 3 γ=CH 的倍频与合频峰 2000-1660cm-1（w） 苯环的特征吸收

4 γ=CH 910-650cm-1（s）

确定苯环的取代位置

三 醇、酚和醚类

1 醇、酚 • υOH 3650-3200cm-1 缔合的OH： υ 3500-3200cm-1(s,宽) OH • υC－O 1250-1000cm-1(s) 2 醚υC-O-C 不对称醚：υas和υs两个峰 对称醚： υsC-O-C消失或减弱

是否具有υOH 是醇 和醚的主要区别 游离的OH： υOH 3650-3590cm-1(s,尖)

9

醇

醇、醚的红外谱图

齐二药事件

四 羰基化合物

二甘醇

特点：均有υC=O吸收 该峰常为谱图最强峰，易识别。 不同类型羰基化合物的υC=O的大小顺序： 酸酐 ～1810 ～1760 酰氯 ～1800 酯类 ～1735 醛类 酮类 羧酸 酰胺 ～1725 ～1715 ～1710 ～1690

增 大

丙二醇

丁醛

2715 2800

酸

中心落在3000cm1，形成一大宽峰， 将C-H伸缩振动掩盖 • υOH 3400-2500cm-1，宽峰 • υC=O 1740-1650cm-1（s） • υC－O 1320-1200cm-1（s）

2820,2720 双峰

3-戊酮

10

酯

• υC=O ～1735cm-1（S）

υOH

υC = O

• υC－O-C 1300-1000cm-1，双峰

υC − O

有时υas强，掩盖υs

酸酐

• υC=O 双峰 υas 1850-1800cm-1 υs 1780-1740cm-1

υCH

υC = O

υC − O − C

• υC－O 1170-1050cm-1（s）

丙酐

第四节 红外光谱仪及试样制备

一 红外光谱仪

根据单色器不同分为两类： 色散型：棱镜红外光谱仪（已淘汰） 光栅红外光谱仪 干涉型：付立叶变换红外光谱仪

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（一）光栅红外光谱仪结构

色散型红外仪器与干涉型红外仪器比较

与双光束UV-Vis仪器类似，但吸收池和单色器的位置不同

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2 吸收池

1 光源（辐射源）

最常见的是硅碳棒（Globar）和Nernst灯

类型 制作材料 工作温度 特点 寿命长，发光面积大。 低波数区光强较大。 波数范围宽。 稳定性好。 高波数区( >1000cm-1)光强 较大。 但机械强度差，价格较高。

种类：气体池，液体池 －－不同的样品（固、液、气态）使用不同的样品池

气 体 池 固 定 液 体 池

硅碳棒

硅碳砂

1200℃

Nernst灯

ZrO2、Y2O3 和ThO2

1700℃

可拆卸液体池

窗片材料：可透过红外光的岩盐做窗片 保存：置于干燥器中

材 料 NaCl KBr CaF2 CsBr TlBr + TlI 透光范围/µm 0.2-25 0.25-40 0.13-12 0.2-55 0.55-40 注 意 事 项 易潮解、湿度低于 40% 易潮解、湿度低于 35% 不溶于水，用于水溶液 易潮解 微溶于水（有毒）

3 单色器

衍射光栅、狭缝 衍射光栅、狭缝

4 检测器

常用检测器为真空热电偶 （将温差转变为电位差）

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5 色散型红外光谱仪优缺点

优点：价格便宜 缺点： 扫描速度慢 （一个谱需约4分钟，不适于动态分析及和其 它仪器联用） 灵敏度差（需采用狭缝，光能量受到限制）

（二）付立叶变换红外光谱仪(FT-IR)

二 试样制备 特点

分辨率高 波数精度高 扫描速度快 灵敏度高（无狭缝装置）

2 试样不含有水

（一） 对试样的要求

1 试样应为“纯物质”（>98%）。

（二） 试样的制备

1 固体样品

KBr压片法：

样品1-2mg + KBr(光谱纯、200目)200mg—— 干燥处理——混匀、研细，粒度小于2 µm(散 射小)——压成透明薄片

压片法 浆糊法 薄膜法

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浆糊法

糊剂的种类 石蜡油：1300-400cm-1 全氟代烷：4000-1300cm-1

薄膜法

固体样品——溶于低沸点溶剂——涂渍于 岩盐窗片上——挥发除溶剂

制样过程： 适量样品与石蜡油(或全氟代烷)混匀，涂于 岩盐窗片上。

高分子试样——加热熔融——涂制或压制成膜

夹片法

适用于难挥发性的样品

第五节 红外光谱解析

一 未知物结构测定----光谱解析 二 已知物鉴定----与标准谱图对照

2 液体样品：

涂片法

适用于粘度大的样品

液体池法

样品配成溶液或直接装入池中测量

注：IR中常用的溶剂

CCl4：3800-1335cm-1 CS2：1350-430cm-1

3 气体样品----气体池

例： 一、未知物结构测定----光谱解析 1 不饱和度的计算：

U= 2 + 2n 4 + n 3 − n 1 2

C4H10

二价元素 无需考虑

U=

C5H10 HC≡CH

2 + 2 × 4 − 10 =0 2 2 + 2 × 5 − 10 U= =1 2 2 + 2× 2 − 2 U= =2 2

U= 2 + 2 × 6 − 12 =1 2 2 + 2×6 − 6 =4 2

U=0 U=1 U=4

分子是饱和的，分子为链状烷烃 分子可能有一个双键或脂环 分子可能有苯环

(C6H12)

(C6H6)

U=

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例1.推测C4H10O(气态)的结构 2 光谱解析

一般原则： 1）先官能团区，查找基团频率，推测分子可能的 基团（注意峰位，峰强，峰形）； 2）再红外指纹区，进一步验证基团的相关峰； 3）用一组相关峰确认一个官能团； 4）能过其它定性方法进一步确证：UV-V is、MS、 NMR、Raman等。

解：1） U =0 2）峰归属 3）可能的结构

例2.推测C8H8纯液体

二、已知化合物鉴定

方法

和标准品在相同的条件下测IR，进行 比较。

解：1） U =5 2）峰归属 3）可能的结构

和文献(谱图集)上相同的条件测样品 的IR，进行比较。

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