第五章 红 外光谱法
Infrared absorption spectrographic analysis
学了红外光谱有何用途?
主要定性,有时定量,是结构分析的利器 !
?分子的振动、转动光谱,只产生分子的振动和转动
?吸收能量较低，波长范围在红外区的电磁波
?分子不产生电子能级的跃迁
第一节 基本原理
一, 红外光谱的基本概念
1,红外区按波长分成三个波区,
A,近红外区 0.78 - 2.5 um (780 nm – 2500 nm)
C-H,N-H,O-H 的振动能级跃迁所产生的泛频吸收
或能量较低的电子能级的跃迁发生在此波区。
主要用于蛋白质、脂肪、水分、淀粉、纤维、半纤
维、木质素等的定性定量分析。
B,中红外区 2.5 – 25 um（ 4000cm-1~400cm-1）
绝大部分的有机化合物和许多无机化合物的化学键的振
动基频都出现在此区,是红外分析最重要的区域。此区又分
二个区,
官能团区, 2.5 - 7.5 um(4000cm-1~1333cm-1)
此区光谱主要反映分子中特征基团的振动,受分子骨架
影响小,基团的波数位臵较固定。鉴别基团结构。
指纹区, 7.5 – 25 um (13333cm-1~400cm-1)
反映分子结构的细微变化,每一种化合物在该区的谱带
位臵、形状、强度都不一样,相当于人的指纹,故称指纹区。
鉴别分子结构细微变化及异构体。
C.远红外区 25 - 1000 um
纯转动能级的跃迁。主要是鉴别气体分子纯转动能级的
跃迁及卤素、硫等原子的伸缩振动引起。
2,红外光谱图
线性波长表示法, 横坐标为波长 (um),纵坐标为 A或 T。
线性波数表示法, 横坐标为波数 (cm-1),纵坐标为 A或 T。
各种峰的描述,
宽峰 尖峰 肩峰 双峰
峰强度的描述,
VS S M W VW
(very strong) (strong) (medium) (weak) (very weak)
二, 分子振动的几种方式
1,伸缩振动
----沿键轴方向伸缩,使键长发生变化的振动。
伸缩振动有两种方式：
对称伸缩 振动 (用 VS表示 );
反对称伸缩振动 (亦称不对称伸缩振动,用 VAS表示 )
2,弯曲振动 (变形振动 )
-------键角发生变化的振动。
面内弯曲振动, 剪式振动 (δ) 和平面摇摆振动 (γ) 。
面外弯曲振动,扭曲振动 (τ) 和非平面摇摆 振动 (ω)。
三, 振动自由度
一般分子, 3n-6个自由度
线性分子, 3n-5个自由度
例, CO2三原子线性分子,振动自由度为 3× 3-5=4
? ? + - +
?O-C-O? ?O-C?O O-C-O O-C-O
?
Vs 1388cm-1 Vas 2368cm-1 δ 668cm-1 δ 668cm-1
四, 吸收红外幅射的选择定则
1,只有在振动过程中偶极矩发生变化的那种振动
方式,才能吸收红外幅射,在红外光谱中出现吸收谱带
。 这种方式称红外活性的,否则称红外非活性的 。
2.只有符合△ V=± 1,± 2..的跃迁才会产生红外吸收带。
例, CO2三原子线性分子,振动自由度为 3× 3-5=4
但 Vs1388cm-1 为非活性的,δ 668cm-1频率相同,发
生简并,故只有二条。
五, 一些述语
1,倍频
V=0→ V=2,3,4....跃迁产生的谱带,称第一倍频,第
二倍频,… 等。
2,组合频
由二个或多个简正振动组合而成,吸收带出现在基
频之和或差附近。如基频 V1,V2 的组合频在 V1± V2 附近,
强度较弱。
3,偶合频
二个频率相同或相近的基团联结在一起时,发生偶
合作用,结果发生分裂成一个较高和一个较低的双峰 。
4,费米共振
倍频或组合频出现在基频附近时,倍频或组合频的
宽度常被加强,而基频峰强度降低,称费米共振。
第二节 红外光谱仪
一, 色散型红外光谱仪的基本部件
sample detector
display
* → □ → △ → ◎ → ∽ → ■
source monochromator transmodulator
(请注意样品池与单色器在光路中的位置与 UV-Vis的不同 )
A,光源
名称 波长范围 (cm-1) 用途
能斯特灯 400-5000 中红外
硅碳棒 400-5000 中红外
镍铬丝圈 200-5000 中红外
碘钨灯 10000-5000 近红外
高压汞灯 ? 400 远红外
1、液体样品 液膜法：
B、样品池
溶液法：
水溶液的简易测定法,
调糊法,
固体样品还可用调糊法。将固体样品 (5-10mg)
放入研钵中充分研细，滴 1-2滴重烃油调成糊状，
涂在盐片上用组合窗板组装后测定。若重烃油的
吸收妨碍样品测定，可改用六氯丁二烯。
薄膜法：
适用于高分子化合物的测定。将样品溶于挥
发性溶剂后倒在洁净的玻璃板上，在减压干燥器
中使溶剂挥发后形成薄膜，固定后进行测定。常
见盐片的红外透明范围为,KBr(400 cm-1 )，
NaCl(650 cm-1 ),CsI(150 cm-1 )等。
2、固体样品
压片法,
3、气体样品
特殊红外测定技术
全反射法 ATR
反射吸收法 RAS
粉末反射法 DR
显微红外法
C.检测器
热检测器
热检测器依据的是辐射的热效应。辐射被一小的黑体吸
收后，黑体温度升高，测量升高的温度可检测红外吸收。以
热检测器检测红外辐射时，最主要的是要防止周围环境的热
噪声。一般使用斩光器使光源辐射断续照射样品池。
热检测器最常见的是热电偶。将两片金属铋熔融到另一
不同金属如锑的两端，就有了两个连接点。两接触点的电位
随温度变化而变。检测端接点做成黑色置于真空舱内，有一
个窗口对红外光透明。参比端接点在同一舱内并不受辐射照
射，则两接点间产生温差。热电偶可检测 10-6K的温度变化。
热电检测器
热电检测器使用具有特殊热电性质的绝缘体，如 硫酸三
甘氨肽 TGS。在电场中放一绝缘体会使绝缘体产生极化，极
化度与介电常数成正比。但移去电场，诱导的极化作用也随
之消失。而热电材料即使移去电场，其极化也并不立即消失，
极化强度与温度有关。当辐射照射时，温度会发生变化，从
而影响晶体的电荷分布，这种变化可以被检测。热电检测器
通常作成三明治状。将热电材料晶体夹在两片电极间，一个
电极是红外透明的，容许辐射照射。辐射照射引起温度变化，
从而晶体电荷分布发生变化，通过外部连接的电路可以测量。
电流的大小与晶体的表面积、极化度随温度变化的速率成正
比。当热电材料的温度升至某一特定值时极化会消失，此温
度称为居里点。 TGS的居里点为 47 C。热电检测器的响应速
率很快，可以跟踪干涉仪随时间的变化，故多用于傅立叶变
换红外光谱仪中。
光电导检测器
光电导检测器采用半导体材料薄膜，如 Hg-Cd-Te或 PbS
或 InSb，将其置于非导电的玻璃表面密闭于真空舱内。则吸
收辐射后非导电性的价电子跃迁至高能量的导电带，从而降
低半导体的电阻，产生信号。 Hg-Cd-Te缩写为 MCT，该检测
器用于中红外区及远红外区，需冷至液氮温度 (77K)以降低
噪声。这种检测器比热电检测器灵敏，在 FT-IR及 GC/FT-IR
仪器中获得广泛应用。
此外,PbS检测器用于近红外区室温下的检测。
3,富立叶变换红外光谱仪的优点
A,分辨率高
在 1000cm-1处时, 棱镜 3cm-1,光栅 0.2cm-1,
FT-IR 0.1-0.005cm-1
B,波数精度高
FT-IR 可精确至 0.01cm-1
C,扫描时间快
FT-IR 1秒钟可扫完全图谱
D,光谱范围宽
10000--10cm-1
E,灵敏度高
可分析 10-9 g样品
第三节 红外光谱的应用
一、有机分子红外吸收光谱与分子结构之间的关系
OH NH C=O C-O
C-H脂肪 C=N C-H伸,O-H弯曲
C-H烯 烃 C=C烯烃 C-C
C-H炔烃 C=C 芳烃 N-H
C=N C=C N-H弯曲
C-H C-H
平面内弯曲 平面内弯曲
官能团区 指纹区
4000 3000 2500 2000 1500 1000 700 670 cm-1
X-H伸缩振动区 双键伸缩振动区
叁键和积累双键区 部分单键振动和指纹区
1.4000-2500cm-1
X-H(X=C,N,O,S)的伸缩振动区。
OH的吸收出现在 3600-2500cm-1。游离氢键的羟基
在 3600cm-1 附近，为中等强度的尖峰。形成氢键后
键力常数减小，移向低波数，因此产生宽而强的吸
收。一般羧酸羟基的吸收频率低于醇和酚，可从
3600cm-1移至 2500cm-1，并为宽而强的吸收。水分
子在 3300cm-1附近有吸收。样品或用于压片的溴化
钾晶体含有微量水分时会在该处出峰。
CH吸收出现在 3000cm-1附近。不饱和 CH在
>3000cm-1处出峰，饱和 CH(三员环除外 )出现在
<3000cm-1处。 CH3有两个明显的吸收带，出现在
2962cm-1和 2872cm-1处。前者对应于反对称伸缩振
动，后者对应于对称伸缩振动。分子中甲基数目多
时，上述位臵呈现强吸收峰。 CH2的反对称伸缩和
对称伸缩振动分别出现在 2926cm-1和 2853cm-1处。
脂肪族以及无扭曲的脂环族化合物的这两个吸收带
的位臵变化在 10cm-1以内。一部分扭曲的脂环族化
合物其 CH2吸收频率增大。
NH吸收出现在 3500-3300cm-1，为中等强度的尖峰。
伯氨基因有两个 N-H键，具有对称和反对称伸缩振
动，因此有两个吸收峰。仲氨基有一个吸收峰，叔
氨基无 N-H吸收。
2.2500-2000 cm-1
这是叁键和累积双键的伸缩振动区。
此区间包含 C ≡ C,C ≡ N以及 C=C=C等
的吸收。 CO2的吸收在 2300cm-1左右。
除此之外，此区间的任何小的吸收峰都提
供了结构信息。
3.2000-1500 cm-1
这是双键伸缩振动区，是红外光谱中很重要的区域。
羰基的吸收一般为最强峰或次强峰，出现在 1760-1690
cm-1内，受与羰基相连的基团影响，会移向高波数或低波数。
芳香族化合物环内碳原子间伸缩振动引起的环的骨架振
动有特征吸收峰，分别出现在 1600-1585 cm-1及 1500-1400
cm-1。因环上取代基的不同吸收峰有所差异，一般出现两个
吸收峰。杂芳环和芳香单环、多环化合物的骨架振动相似。
烯烃类化合物的 C=C振动出现在 1667-1640 cm-1,为中等
强度或弱的吸收峰。
4.1500-1300 cm-1
这个区主要提供了 C-H弯曲振动的信息。
CH3在 1375cm-1和 1450cm-1附近同时有吸收，分别对
应于 CH3的对称弯曲振动和反对称弯曲振动。前者当甲基
与其它碳原子相连时吸收峰位几乎不变，吸收强度大于
1450cm-1的反对称弯曲振动和 CH2的剪式弯曲振动。
1450cm-1的吸收峰一般与 CH2的剪式弯曲振动峰重合。但
戊酮 -3的两组峰区分得很好，这是由于 CH2与羰基相连，
其剪式弯曲吸收带移向 1439-1399cm-1的低波数并且强度增
大之故。 CH2的剪式弯曲振动出现在 1465cm-1，吸收峰位
几乎不变。
两个甲基连在同一碳原子上的偕二甲基有特征吸收峰。
如异丙基 (CH3)2CH-在 1385-1380cm-1和 1370-1365cm-1有两
个同样强度的吸收峰 (即原 1375cm-1的吸收峰分叉 )。叔丁
基 ((CH3)3C-)1375cm-1的吸收峰也分叉 (1395-1385cm-1和
1370cm-1附近 )，但低波数的吸收峰强度大于高波数的吸收
峰。分叉的原因在于两个甲基同时连在同一碳原子上，因
此有同位相和反位相的对称弯曲振动的相互耦合。
5.1300-910 cm-1
为单键伸缩振动区。
C-O单键振动在 1300-1050 cm-1，如醇、酚、醚、羧酸、
酯等，为强吸收峰。醇在 1100-1050cm-1有强吸收，酚在
1250-1100cm-1 有强吸收；酯在此区间有两组吸收峰，为
1240-1160cm-1(反对称 )和 1160-1050 cm-1(对称 )。 C-C,C-
X(卤素 )等也在此区间出峰。将此区域的吸收峰与其它区间
的吸收峰一起对照，在谱图解析时很有用。
6.910 cm-1以下
苯环面外弯曲振动、环弯曲振动出现在此区域。
如果在此区间内无强吸收峰，一般表示无芳香族化合物。
此区域的吸收峰常常与环的取代位臵有关。
取代基类型 1900 1800 1700 800 700 600
二、定性分析
1,利用 已知物与未知物图谱比较对照鉴定。
2,未知物的结构测定
步骤：
A,用元素分析仪测定未知物的 C,H,O,N等元素
的比例,求取分子式。
B,测定红外光谱。
C,计算不饱和度
U＝ 1 + n4 + (n3 - n1)/2
n1,n3,n4分别是价数为 1,3,4的原子数
通常, 双键和饱和环状化合物的 U为 1，
叁键 U为 2，苯环 U为 4。
D,先找官能团区,后找指纹区证实。
例,C4H8O2的红外图谱如下，推断其结构式。
1460
2800－ 3000 1740 1375
1239
4000 3200 2400 2000 1800 1600 1400 1200 1000 800 600
结构式的推断：
1,U=1+4+(0-8)/2=1,意味着有双键或环状化合物。
2,图谱解释：
A,1740cm-1强吸收可能为 C=O。再看指纹区,1239cm-1有吸收，
为 C-O故认为有 -C00H存在。
B,3000-2800cm-1有 C-H伸缩振动，可能有 CH2-,CH3-，再看指纹
区,1375cm-1,1460cm-1有 C-H弯曲振动，证实有此基团。
3.结构式的推断,据分子式，可能存在下列结构,HOOC-
CH2CH2CH3 CH3-COO-CH2CH3 CH3-CH2-COOCH3
丁酸 乙酸乙酯 丙酸甲酯
由于 1239cm-1最强，可断定为乙酸乙酯。
远不如紫外 -可见光谱法。其原因是：
红外谱图复杂，相邻峰重叠多，难以找到合适
的检测峰。
红外谱图峰形窄，光源强度低，检测器灵敏度
低，因而必须使用较宽的狭缝。这些因素导致对比
尔定律的偏离。
红外测定时吸收池厚度不易确定，参比池难以
消除吸收池、溶剂的影响。
三 定量分析
吸收带的选择：
必须是被测物质的吸收带。
选择的吸收带的强度与待测物质的浓度有线性
关系。
吸收带应该具有较大的吸收系数且周围尽可能
没有其它吸收带存在。
吸光度的测定：
T
A=lg(1/T)
I0
I
A=lg(I0/I)
本章应掌握的内容：
名词解释：
倍频、组合频、偶合频、费米共振
填空题：
红外区按波长分成三个波区及主要用途？
红外图谱中峰强弱、峰形状的种类？
分子振动的六种方式？
简答题：
吸收红外幅射的选择定则中最主要的两条？
色散型红外光谱仪光路和主要部件上与紫外可见的不
同？
富立叶变换红外光谱仪的优点？
图谱解析题：
红外图谱解析的主要步骤及简单化合物的图谱解析？
Infrared absorption spectrographic analysis
学了红外光谱有何用途?
主要定性,有时定量,是结构分析的利器 !
?分子的振动、转动光谱,只产生分子的振动和转动
?吸收能量较低，波长范围在红外区的电磁波
?分子不产生电子能级的跃迁
第一节 基本原理
一, 红外光谱的基本概念
1,红外区按波长分成三个波区,
A,近红外区 0.78 - 2.5 um (780 nm – 2500 nm)
C-H,N-H,O-H 的振动能级跃迁所产生的泛频吸收
或能量较低的电子能级的跃迁发生在此波区。
主要用于蛋白质、脂肪、水分、淀粉、纤维、半纤
维、木质素等的定性定量分析。
B,中红外区 2.5 – 25 um（ 4000cm-1~400cm-1）
绝大部分的有机化合物和许多无机化合物的化学键的振
动基频都出现在此区,是红外分析最重要的区域。此区又分
二个区,
官能团区, 2.5 - 7.5 um(4000cm-1~1333cm-1)
此区光谱主要反映分子中特征基团的振动,受分子骨架
影响小,基团的波数位臵较固定。鉴别基团结构。
指纹区, 7.5 – 25 um (13333cm-1~400cm-1)
反映分子结构的细微变化,每一种化合物在该区的谱带
位臵、形状、强度都不一样,相当于人的指纹,故称指纹区。
鉴别分子结构细微变化及异构体。
C.远红外区 25 - 1000 um
纯转动能级的跃迁。主要是鉴别气体分子纯转动能级的
跃迁及卤素、硫等原子的伸缩振动引起。
2,红外光谱图
线性波长表示法, 横坐标为波长 (um),纵坐标为 A或 T。
线性波数表示法, 横坐标为波数 (cm-1),纵坐标为 A或 T。
各种峰的描述,
宽峰 尖峰 肩峰 双峰
峰强度的描述,
VS S M W VW
(very strong) (strong) (medium) (weak) (very weak)
二, 分子振动的几种方式
1,伸缩振动
----沿键轴方向伸缩,使键长发生变化的振动。
伸缩振动有两种方式：
对称伸缩 振动 (用 VS表示 );
反对称伸缩振动 (亦称不对称伸缩振动,用 VAS表示 )
2,弯曲振动 (变形振动 )
-------键角发生变化的振动。
面内弯曲振动, 剪式振动 (δ) 和平面摇摆振动 (γ) 。
面外弯曲振动,扭曲振动 (τ) 和非平面摇摆 振动 (ω)。
三, 振动自由度
一般分子, 3n-6个自由度
线性分子, 3n-5个自由度
例, CO2三原子线性分子,振动自由度为 3× 3-5=4
? ? + - +
?O-C-O? ?O-C?O O-C-O O-C-O
?
Vs 1388cm-1 Vas 2368cm-1 δ 668cm-1 δ 668cm-1
四, 吸收红外幅射的选择定则
1,只有在振动过程中偶极矩发生变化的那种振动
方式,才能吸收红外幅射,在红外光谱中出现吸收谱带
。 这种方式称红外活性的,否则称红外非活性的 。
2.只有符合△ V=± 1,± 2..的跃迁才会产生红外吸收带。
例, CO2三原子线性分子,振动自由度为 3× 3-5=4
但 Vs1388cm-1 为非活性的,δ 668cm-1频率相同,发
生简并,故只有二条。
五, 一些述语
1,倍频
V=0→ V=2,3,4....跃迁产生的谱带,称第一倍频,第
二倍频,… 等。
2,组合频
由二个或多个简正振动组合而成,吸收带出现在基
频之和或差附近。如基频 V1,V2 的组合频在 V1± V2 附近,
强度较弱。
3,偶合频
二个频率相同或相近的基团联结在一起时,发生偶
合作用,结果发生分裂成一个较高和一个较低的双峰 。
4,费米共振
倍频或组合频出现在基频附近时,倍频或组合频的
宽度常被加强,而基频峰强度降低,称费米共振。
第二节 红外光谱仪
一, 色散型红外光谱仪的基本部件
sample detector
display
* → □ → △ → ◎ → ∽ → ■
source monochromator transmodulator
(请注意样品池与单色器在光路中的位置与 UV-Vis的不同 )
A,光源
名称 波长范围 (cm-1) 用途
能斯特灯 400-5000 中红外
硅碳棒 400-5000 中红外
镍铬丝圈 200-5000 中红外
碘钨灯 10000-5000 近红外
高压汞灯 ? 400 远红外
1、液体样品 液膜法：
B、样品池
溶液法：
水溶液的简易测定法,
调糊法,
固体样品还可用调糊法。将固体样品 (5-10mg)
放入研钵中充分研细，滴 1-2滴重烃油调成糊状，
涂在盐片上用组合窗板组装后测定。若重烃油的
吸收妨碍样品测定，可改用六氯丁二烯。
薄膜法：
适用于高分子化合物的测定。将样品溶于挥
发性溶剂后倒在洁净的玻璃板上，在减压干燥器
中使溶剂挥发后形成薄膜，固定后进行测定。常
见盐片的红外透明范围为,KBr(400 cm-1 )，
NaCl(650 cm-1 ),CsI(150 cm-1 )等。
2、固体样品
压片法,
3、气体样品
特殊红外测定技术
全反射法 ATR
反射吸收法 RAS
粉末反射法 DR
显微红外法
C.检测器
热检测器
热检测器依据的是辐射的热效应。辐射被一小的黑体吸
收后，黑体温度升高，测量升高的温度可检测红外吸收。以
热检测器检测红外辐射时，最主要的是要防止周围环境的热
噪声。一般使用斩光器使光源辐射断续照射样品池。
热检测器最常见的是热电偶。将两片金属铋熔融到另一
不同金属如锑的两端，就有了两个连接点。两接触点的电位
随温度变化而变。检测端接点做成黑色置于真空舱内，有一
个窗口对红外光透明。参比端接点在同一舱内并不受辐射照
射，则两接点间产生温差。热电偶可检测 10-6K的温度变化。
热电检测器
热电检测器使用具有特殊热电性质的绝缘体，如 硫酸三
甘氨肽 TGS。在电场中放一绝缘体会使绝缘体产生极化，极
化度与介电常数成正比。但移去电场，诱导的极化作用也随
之消失。而热电材料即使移去电场，其极化也并不立即消失，
极化强度与温度有关。当辐射照射时，温度会发生变化，从
而影响晶体的电荷分布，这种变化可以被检测。热电检测器
通常作成三明治状。将热电材料晶体夹在两片电极间，一个
电极是红外透明的，容许辐射照射。辐射照射引起温度变化，
从而晶体电荷分布发生变化，通过外部连接的电路可以测量。
电流的大小与晶体的表面积、极化度随温度变化的速率成正
比。当热电材料的温度升至某一特定值时极化会消失，此温
度称为居里点。 TGS的居里点为 47 C。热电检测器的响应速
率很快，可以跟踪干涉仪随时间的变化，故多用于傅立叶变
换红外光谱仪中。
光电导检测器
光电导检测器采用半导体材料薄膜，如 Hg-Cd-Te或 PbS
或 InSb，将其置于非导电的玻璃表面密闭于真空舱内。则吸
收辐射后非导电性的价电子跃迁至高能量的导电带，从而降
低半导体的电阻，产生信号。 Hg-Cd-Te缩写为 MCT，该检测
器用于中红外区及远红外区，需冷至液氮温度 (77K)以降低
噪声。这种检测器比热电检测器灵敏，在 FT-IR及 GC/FT-IR
仪器中获得广泛应用。
此外,PbS检测器用于近红外区室温下的检测。
3,富立叶变换红外光谱仪的优点
A,分辨率高
在 1000cm-1处时, 棱镜 3cm-1,光栅 0.2cm-1,
FT-IR 0.1-0.005cm-1
B,波数精度高
FT-IR 可精确至 0.01cm-1
C,扫描时间快
FT-IR 1秒钟可扫完全图谱
D,光谱范围宽
10000--10cm-1
E,灵敏度高
可分析 10-9 g样品
第三节 红外光谱的应用
一、有机分子红外吸收光谱与分子结构之间的关系
OH NH C=O C-O
C-H脂肪 C=N C-H伸,O-H弯曲
C-H烯 烃 C=C烯烃 C-C
C-H炔烃 C=C 芳烃 N-H
C=N C=C N-H弯曲
C-H C-H
平面内弯曲 平面内弯曲
官能团区 指纹区
4000 3000 2500 2000 1500 1000 700 670 cm-1
X-H伸缩振动区 双键伸缩振动区
叁键和积累双键区 部分单键振动和指纹区
1.4000-2500cm-1
X-H(X=C,N,O,S)的伸缩振动区。
OH的吸收出现在 3600-2500cm-1。游离氢键的羟基
在 3600cm-1 附近，为中等强度的尖峰。形成氢键后
键力常数减小，移向低波数，因此产生宽而强的吸
收。一般羧酸羟基的吸收频率低于醇和酚，可从
3600cm-1移至 2500cm-1，并为宽而强的吸收。水分
子在 3300cm-1附近有吸收。样品或用于压片的溴化
钾晶体含有微量水分时会在该处出峰。
CH吸收出现在 3000cm-1附近。不饱和 CH在
>3000cm-1处出峰，饱和 CH(三员环除外 )出现在
<3000cm-1处。 CH3有两个明显的吸收带，出现在
2962cm-1和 2872cm-1处。前者对应于反对称伸缩振
动，后者对应于对称伸缩振动。分子中甲基数目多
时，上述位臵呈现强吸收峰。 CH2的反对称伸缩和
对称伸缩振动分别出现在 2926cm-1和 2853cm-1处。
脂肪族以及无扭曲的脂环族化合物的这两个吸收带
的位臵变化在 10cm-1以内。一部分扭曲的脂环族化
合物其 CH2吸收频率增大。
NH吸收出现在 3500-3300cm-1，为中等强度的尖峰。
伯氨基因有两个 N-H键，具有对称和反对称伸缩振
动，因此有两个吸收峰。仲氨基有一个吸收峰，叔
氨基无 N-H吸收。
2.2500-2000 cm-1
这是叁键和累积双键的伸缩振动区。
此区间包含 C ≡ C,C ≡ N以及 C=C=C等
的吸收。 CO2的吸收在 2300cm-1左右。
除此之外，此区间的任何小的吸收峰都提
供了结构信息。
3.2000-1500 cm-1
这是双键伸缩振动区，是红外光谱中很重要的区域。
羰基的吸收一般为最强峰或次强峰，出现在 1760-1690
cm-1内，受与羰基相连的基团影响，会移向高波数或低波数。
芳香族化合物环内碳原子间伸缩振动引起的环的骨架振
动有特征吸收峰，分别出现在 1600-1585 cm-1及 1500-1400
cm-1。因环上取代基的不同吸收峰有所差异，一般出现两个
吸收峰。杂芳环和芳香单环、多环化合物的骨架振动相似。
烯烃类化合物的 C=C振动出现在 1667-1640 cm-1,为中等
强度或弱的吸收峰。
4.1500-1300 cm-1
这个区主要提供了 C-H弯曲振动的信息。
CH3在 1375cm-1和 1450cm-1附近同时有吸收，分别对
应于 CH3的对称弯曲振动和反对称弯曲振动。前者当甲基
与其它碳原子相连时吸收峰位几乎不变，吸收强度大于
1450cm-1的反对称弯曲振动和 CH2的剪式弯曲振动。
1450cm-1的吸收峰一般与 CH2的剪式弯曲振动峰重合。但
戊酮 -3的两组峰区分得很好，这是由于 CH2与羰基相连，
其剪式弯曲吸收带移向 1439-1399cm-1的低波数并且强度增
大之故。 CH2的剪式弯曲振动出现在 1465cm-1，吸收峰位
几乎不变。
两个甲基连在同一碳原子上的偕二甲基有特征吸收峰。
如异丙基 (CH3)2CH-在 1385-1380cm-1和 1370-1365cm-1有两
个同样强度的吸收峰 (即原 1375cm-1的吸收峰分叉 )。叔丁
基 ((CH3)3C-)1375cm-1的吸收峰也分叉 (1395-1385cm-1和
1370cm-1附近 )，但低波数的吸收峰强度大于高波数的吸收
峰。分叉的原因在于两个甲基同时连在同一碳原子上，因
此有同位相和反位相的对称弯曲振动的相互耦合。
5.1300-910 cm-1
为单键伸缩振动区。
C-O单键振动在 1300-1050 cm-1，如醇、酚、醚、羧酸、
酯等，为强吸收峰。醇在 1100-1050cm-1有强吸收，酚在
1250-1100cm-1 有强吸收；酯在此区间有两组吸收峰，为
1240-1160cm-1(反对称 )和 1160-1050 cm-1(对称 )。 C-C,C-
X(卤素 )等也在此区间出峰。将此区域的吸收峰与其它区间
的吸收峰一起对照，在谱图解析时很有用。
6.910 cm-1以下
苯环面外弯曲振动、环弯曲振动出现在此区域。
如果在此区间内无强吸收峰，一般表示无芳香族化合物。
此区域的吸收峰常常与环的取代位臵有关。
取代基类型 1900 1800 1700 800 700 600
二、定性分析
1,利用 已知物与未知物图谱比较对照鉴定。
2,未知物的结构测定
步骤：
A,用元素分析仪测定未知物的 C,H,O,N等元素
的比例,求取分子式。
B,测定红外光谱。
C,计算不饱和度
U＝ 1 + n4 + (n3 - n1)/2
n1,n3,n4分别是价数为 1,3,4的原子数
通常, 双键和饱和环状化合物的 U为 1，
叁键 U为 2，苯环 U为 4。
D,先找官能团区,后找指纹区证实。
例,C4H8O2的红外图谱如下，推断其结构式。
1460
2800－ 3000 1740 1375
1239
4000 3200 2400 2000 1800 1600 1400 1200 1000 800 600
结构式的推断：
1,U=1+4+(0-8)/2=1,意味着有双键或环状化合物。
2,图谱解释：
A,1740cm-1强吸收可能为 C=O。再看指纹区,1239cm-1有吸收，
为 C-O故认为有 -C00H存在。
B,3000-2800cm-1有 C-H伸缩振动，可能有 CH2-,CH3-，再看指纹
区,1375cm-1,1460cm-1有 C-H弯曲振动，证实有此基团。
3.结构式的推断,据分子式，可能存在下列结构,HOOC-
CH2CH2CH3 CH3-COO-CH2CH3 CH3-CH2-COOCH3
丁酸 乙酸乙酯 丙酸甲酯
由于 1239cm-1最强，可断定为乙酸乙酯。
远不如紫外 -可见光谱法。其原因是：
红外谱图复杂，相邻峰重叠多，难以找到合适
的检测峰。
红外谱图峰形窄，光源强度低，检测器灵敏度
低，因而必须使用较宽的狭缝。这些因素导致对比
尔定律的偏离。
红外测定时吸收池厚度不易确定，参比池难以
消除吸收池、溶剂的影响。
三 定量分析
吸收带的选择：
必须是被测物质的吸收带。
选择的吸收带的强度与待测物质的浓度有线性
关系。
吸收带应该具有较大的吸收系数且周围尽可能
没有其它吸收带存在。
吸光度的测定：
T
A=lg(1/T)
I0
I
A=lg(I0/I)
本章应掌握的内容：
名词解释：
倍频、组合频、偶合频、费米共振
填空题：
红外区按波长分成三个波区及主要用途？
红外图谱中峰强弱、峰形状的种类？
分子振动的六种方式？
简答题：
吸收红外幅射的选择定则中最主要的两条？
色散型红外光谱仪光路和主要部件上与紫外可见的不
同？
富立叶变换红外光谱仪的优点？
图谱解析题：
红外图谱解析的主要步骤及简单化合物的图谱解析？
