石河子大学：《仪器分析》课程PPT教学课件（药学仪器分析化学）红外吸收光谱分析

第一节红外吸收光增分析概述 定义：外级收光精是物质的分吸收了红外盘射后，引起分 子的根动转动接级的迁而形玖的光背，因为出现在生外国 ，所以称之为图红外光智。刊用红外光营进有宅性定具分析的方 法陈之为，小吸收光督法。 用途：结构监定、电量分折和化学动力学研究等。 是“四大清”中应用最多、理论最为地熟的一肿方法

第一节 红外吸收光谱分析概述 定义：红外吸收光谱是物质的分子吸收了红外辐射后，引起分 子的振动-转动能级的跃迁而形成的光谱，因为出现在红外区 ，所以称之为红外光谱。利用红外光谱进行定性定量分析的方 法称之为红外吸收光谱法。 用途: 结构鉴定、定量分析和化学动力学研究等。 是“四大谱”中应用最多、理论最为成熟的一种方法

第一节红外吸收光增分析概述 一、红外光谱法的特点 1,适合于分子在振动中伴随清偶极臣变化的化合物，特别 是有机化合物。几华所有的有机化合部可以应用，除 单原子分子同核分子。 2具有特征性。定性，定量分胡 3.不受样品相杰拉削。气态、液态有固态祥样品的可 4.样品用量少：可减少到克级： 5局限性。定具分师的准确度和灵度均低干紫外可见吸 收光谱分析

第一节 红外吸收光谱分析概述 1. 适合于分子在振动中伴随着偶极距变化的化合物，特别 是有机化合物。几乎所有的有机化合物都可以应用IF，除 了单原子分子和同核分子。 2. 具有特征性。定性、定量分析 3.不受样品相态控制。气态、液态和固态样品均可 4. 样品用量少：可减少到微克级； 5. 局限性。定量分析的准确度和灵敏度均低于紫外-可见吸 收光谱分析。 一、红外光谱法的特点

二.红外光谱的区的划分(0.78~1000um) 波谱区 近红外光 中红外光 远红外光 波长/μm 0.78～2.5 2.550 50~1000 波数/cml 128004000 4000200 200~10 跃迁类型 分子振动 分子转动 泛频区： 转动区： 含氢原子团：O一H、 基本振动区： 气体分子的转动 N一H、C一H伸缩 能级跃迁 振动的倍频吸收峰 分子的振动、 晶体的晶格振动 适用于水、醇、 转动基频吸收 该光区能量弱，较少 高分子化合物、含 光谱区 用于分析 氢原子团化合物的 应用最为广泛 定量分析 的红外光谱区

波谱区 近红外光 中红外光 远红外光 波长/m 0.78~2.5 2.5~50 50~1000 波数/ cm-1 12800~4000 4000~200 200~10 跃迁类型 分子振动 分子转动 泛频区： 含氢原子团：O—H、 N—H、C—H伸缩 振动的倍频吸收峰 ❖适用于水、醇、 高分子化合物、含 氢原子团化合物的 定量分析 基本振动区： 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 转动区： ❖气体分子的转动 能级跃迁 ❖晶体的晶格振动 该光区能量弱,较少 用于分析 二. 红外光谱的区的划分（0.78~1000m）

第一节红外吸收光增分析概述 三、红外光谱法的表达方法 红外光谐图： 纵坐标 百分透光度 线性波数表示法 横坐标 波长4四 纵坐标 波效1 线性波长表示法 黄坐标 波长 挡 峰领，峰位，递形。峰蹈 与的关系彩 o=10)(cm 知件丁停的氢外光滑

第一节 红外吸收光谱分析概述 三、红外光谱法的表达方法 红外光谱图： 纵坐标——百分透光度 横坐标——波长λ(μm) 纵坐标——波数σ(cm -1 ) 横坐标——波长λ(μm) 描述——峰数，峰位，峰形，峰强 σ与λ的关系： σ= 104 / λ (cm-1 ) 如仲丁醇的红外光谱。 } 线性波数表示法 } 线性波长表示法

IR和UV-Vis的区别 项目 IR UV-Vis 产生机理 分子振动能级伴随着 转动能级的跃迁 分子外层价电子能级跃迁 研究对象 所有红外吸收的有机 主要是具有n→元*、元→元* 化合物 跃迁的不饱和化合物 特征性 特征性强 简单特征性不强 使用范围 鉴定化合物类别、官定量、推测有机化合物共轭 能团、推测结构 骨架

IR和UV-Vis的区别 项目 IR UV-Vis 产生机理 分子振动能级伴随着 转动能级的跃迁 分子外层价电子能级跃迁 研究对象 所有红外吸收的有机 化合物 主要是具有n→π* 、π→π* 跃迁的不饱和化合物 特征性 特征性强 简单特征性不强 使用范围 鉴定化合物类别、官 能团、推测结构 定量、推测有机化合物共轭 骨架

第二节红外光增分析基本原理 一.红外光谱产生的条件 1、满是两个条件： )红外辐射应恰药裤足能级跃迁所需的能县。红外福射 的圳率与分子中某基团振动切率一致 )分子振过引超驿间极矩变化 红外活性振动一振动时起国极用化，能路产生红外吸收 非村称分子，知H1、且，0 红外非活性振动一展动时不起 男极短变化，无红外及顶 完金对称分子， 如：，、0，、0，等

一. 红外光谱产生的条件 1、满足两个条件： （a）红外辐射应恰好满足能级跃迁所需的能量。红外辐射 的频率与分子中某基团振动频率一致； （b）分子振动引起瞬间偶极矩变化。 红外活性振动—振动时引起偶极矩变化，能够产生红外吸收 非对称分子, 如 HCl、H2O 红外非活性振动—振动时不引起 偶极矩变化，无红外吸收 完全对称分子， 如： N2 、 O2 、 Cl2 等； 第二节 红外光谱分析基本原理

第二节红外光增分析基本原理 一. 红外光谱产生的条件 当一定频率的红外光照射分子时，如果分子中某个基团的 振动频率和它一致时，二者就会产生共振，光的能量通过分子 偶极矩的变化而传递给分子，这个基团就吸收一定频率的红外 光，产生跃迁；如果红外光的振动频率和分子中的各基团的振 动频率不相符，该部分的红外光就不会产生。 红外吸收光谱一连续改变频率的红外光照射某试样，由于 试样对不同频率的红外光吸收程度不同，是的通过试样后红外 光在一些波数范围内强度减弱，另一些波数范围内强度保持不 变，由红外光谱仪记录而得到

一. 红外光谱产生的条件 第二节 红外光谱分析基本原理 当一定频率的红外光照射分子时，如果分子中某个基团的 振动频率和它一致时，二者就会产生共振，光的能量通过分子 偶极矩的变化而传递给分子，这个基团就吸收一定频率的红外 光，产生跃迁；如果红外光的振动频率和分子中的各基团的振 动频率不相符，该部分的红外光就不会产生。 红外吸收光谱—连续改变频率的红外光照射某试样，由于 试样对不同频率的红外光吸收程度不同，是的通过试样后红外 光在一些波数范围内强度减弱，另一些波数范围内强度保持不 变，由红外光谱仪记录而得到

第二节红外吸收光增分析基本原理 一.红外光谱产生的条件 2.分子振动频率计算公式 根据经典力学的虎克定律： 4=m%2 o(cm'=1 m1+m2 k(cm） W= m+mxN,=4X1.66×10-g) mm em) k-化学键的力常数；-原子质量单位：

2．分子振动频率计算公式 根据经典力学的虎克定律： ( ) −1 = cm u k c  2 1 (cm ) -1 k-化学键的力常数；u-原子质量单位: 1303 ( ) −1 = cm k  (cm ) -1 1 2 1 2 m m m m +  = 一. 红外光谱产生的条件 第二节 红外吸收光谱分析基本原理 (g) m m N m m u A 2 4 1 2 1 2 1.66 10 ( ) − =   +  = 

第二节红外吸收光增分析基本原理 二、分子振动的基本形式 伸缩振动 对称性伸缩振动Vs L反对称性伸缩振动Vas 振动类型 面内变形振动 剪式振动6§ 变形振动了 平面摇摆p 面外变形振动 非平面摇摆o 扭曲振动t

对称性伸缩振动 V s 反对称性伸缩振动 V as 面内变形振动 面外变形振动 变形振动 振动类型 非平面摇摆ω 扭曲振动τ 伸缩振动 二、分子振动的基本形式 剪式振动δ s 平面摇摆ρ 第二节 红外吸收光谱分析基本原理

第二节红外吸收光增分析基本原理 二、分子的振动形式 两类基本拉振动形式：变形振动和伸特根动。以申烷为例： 对同一基团， 不对称伸缩振动 的频率稍高于对 称伸缩振动 甲烷中c-H的伸缩振动

二、 分子的振动形式 第二节 红外吸收光谱分析基本原理 两类基本振动形式：变形振动和伸缩振动。以甲烷为例： 对同一基团， 不对称伸缩振动 的频率稍高于对 称伸缩振动