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红外光谱(infrared spectrum) 【12】是研究红外光与物质分子之间相互作用的吸收光谱，具有特征性和指纹性。红外吸收光谱纵坐标是百分透光率(T%)，横坐标用波数(σ/cm^-1)或波长(λ/μm)表示。

简记：物质分子吸收红外线得到的分子光谱称红外吸收光谱，简称红外光谱。

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红外吸收光谱法(infrared absorption spectroscopy；IR) 【12，18】

是以连续波长的红外光为光源照射样品引起分子振动能级之间跃迁，而产生红外吸收光谱，根据化合物的红外吸收光谱进行定性，定量及结构分析的方法。

应用：

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根据仪器技术和使用范围，红外光可分为三个区域：

近红外（泛频区）：0.76~2.5微米，主要用于研究分子中的O-H，N-H及C-H的振动倍频与组频，

中红外（基本振动区）：2.5~25微米，(波数4000~400cm^-1)应用最广，主要用于研究大部分有机化合物的振动基频，

远红外（转动区）：25~400微米。主要用于研究分子的转动光谱。

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红外吸收光谱法的基本原理： 【12，18】

分子振动能级和振动形式

是分子基本振动的数目，即分子的独立振动数。

Δ线性分子：3N-5；非线性分子：3N-6

红外吸收光谱产生的条件：【19】

吸收峰的强度：不是浓度与吸光度之间的关系

吸收峰强度是红外吸收光谱上吸收峰的相对强度（峰强），其主要由三个因素决定：

振动过程中的偶极矩变化，振动能级的跃迁几率，振动形式。

1

振动过程中键的偶极距变化越大，Δu越大，吸收峰的强度越大。

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振动能级的跃迁几率，跃迁几率越大，吸收峰的强度越大。

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振动形式：υ^as>υ^s，υ>β

吸收峰的位置：

吸收峰的位置（峰位）通常由振动能级跃迁时吸收红外线的波数表示。

1

基频峰：分子吸收一定频率的红外线，由振动基态跃迁至第一激发态时产生的吸收峰。由于跃迁几率大，峰强度较大，峰位置的规律性较强，一般为特征峰。

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倍频峰：由基态之间跃迁至第二激发态，第三激发态所产生的吸收峰分别称为二倍频峰，三倍频峰。

特征峰和相关峰：

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多原子分子的振动形式：

1

伸缩振动υ:化学键的两端原子也键轴方向进行周期性变化的运动。

分为对称性伸缩振动(υ^s)和不对称性伸缩振动(υ^as)。

2

弯曲振动(变形振动)：键角发生规律性变化的振动。分为面内弯曲振动(β)，面外弯曲振动(γ)和变形振动(δ)。面内弯曲振动分为剪式振动(δ)和面内摇摆振动(ρ)，面外弯曲振动分为面外摇摆振动(ω)和蜷曲震动(τ)。变形振动分为对称变形振动(δ^s)和不对称变形振动(δ^as)。

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Δ按照振动自由度的描述，二氧化碳分子的基本振动数为4，但在红外光谱上只出现两个峰，为什么会出现基本振动吸收峰的数目少于振动自由度？【09】

简并：振动频率完全相同的吸收峰在红外光谱中重叠，这种现象称为红外光谱的简并。

二氧化碳分子的βC=O和γC=O，虽然振动形式不同，但频率相同。因此，两者的产生的基频峰在红外光谱图上的位置相同而简并，所以只能观测到一个吸收峰。

非红外活性振动：当振动过程中分子的瞬间偶极矩不发生变化时，不产生红外光的吸收，这种现象称为非红外活性振动。二氧化碳是线性分子，虽然两个C=O的偶极矩都不等于0，但分子的偶极距是这两个偶极距矢量和。在对称伸缩过程中，正负电荷中心重合，偶极矩没有变化，即Δu=0。在不对称伸缩振动过程中，其中一个键伸长，而另一个键缩短，使正负电荷中心不重合，Δu≠0，使得二氧化碳的不对称伸缩振动在红外光谱图上出峰。

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基频峰的分布规律：

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影响红外吸收光谱峰位的因素：【11】

分子内部结构因素：

外部因素：

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红外光谱中特征区和指纹区的特点及作用：【13】

按照基团在中红外光谱上吸收峰的位置，把4000~1300cm^-1区域称为特征区，1300~400m^-1区域称为指纹区。

特征区：红外光谱特征区是化学键和基团的特征振动频率区。

注： 特征峰常出现在特征区

指纹区：红外光谱指纹区吸收峰的特征性强，可用于区别不同化合物结构上的微小差异，犹如人的指纹，故称为指纹区。

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红外吸收光谱与紫外吸收光谱的区别：【16，18】

起源不同：紫外吸收光谱由电子能级跃迁引起，紫外吸收光谱属于电子光谱，光谱简单；

中红外吸收光谱由振动-转动能级跃迁引起，所以中红外光谱是振动-转动光谱，光谱复杂

适用范围不同：

特征不同：紫外光谱比较简单，特征性差，红外光谱比较复杂，特征性强。

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红外光谱仪的基本组成及光栅型红外光谱仪的特点：【08】

基本组成：

辐射源→吸收池→单色器→检测器→记录仪

红外光谱仪的三个阶段：

第1代红外光谱仪——岩盐棱镜

第2代红外光谱仪——光栅式红外光谱仪

第3代红外光谱仪——傅立叶变换红外光谱仪

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傅立叶变换红外光谱仪的主要部件，工作原理及特点：【08】

主要部件：辐射源，单色器，检测器，计算机系统。

工作原理：光源→干涉仪→样品室→检测器→干涉图→模数转换器→计算机→数模转换器→红外光谱图

特点：

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红外光谱仪的性能指标：【17】

分辨率：是指在某波数和波长处恰能分开两个吸收峰的相对波数差或相对波长差。

波数准确度及重复性：

其他：

透光率或吸光度的准确度与重复性等。

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红外吸收光谱分析中试样的制备：

对样品的要求：

1

样品的纯度大于98%，否则要进行分离提纯

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样品应不含水分，否则不仅干扰样品中羟基锋的观察，而且影响高波数区吸收峰的判定，

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选择符合所测光谱波段要求的溶剂配制溶液。

试样的制备：

固体试样：

液体试样：液体池法，夹片法，涂片法。

气体试样：气体池法。

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不饱和度表示有机分子中碳原子的饱和度，即分子结构中距离达到饱和时，所缺一价元素的对数。

注：要会计算不饱和度



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红外光谱定性分析的基本依据是什么？简要叙述红外定性分析的过程。

基本依据：红外对有机化合物的定性具有鲜明的特征，因为每一化合物都有特征的红外光谱，光谱带的数目，位置，形状，强度均随化合物及其聚集状态的不同而不同，

定性分析的过程如下：

试样的分离和精制

了解试样有关的资料，

谱图解析

与标准谱图对照，联机检索

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红外光谱解析方法：

在解析红外吸收光谱前应先了解：

试样的来源和性质，

待测试样溶剂的选择和去除

试样的物理化学常数

化合物的分子式

试样的浓度和厚度

红外光谱解析的一般原则：

解析红外光谱的三要素：峰位，峰强及峰形是红外光谱解析的三要素，首先要识别峰位，其次观看峰强，然后分析峰形。

用一组相关峰确认一个基团，遵循一组相关峰确认一个基团的原则，防止利用某特征锋片面的确认基团，而出现误诊现象。

红外光谱的解析顺序应该是先观察解析特征区，以确定化合物有何基团，并归属及其类别，然后结合指纹区找到所有相关吸收峰，最后初步确认化合物的结构。

基团与特征频率的相关关系。

最后呢，这一章还有一些那个相应官能团的特征峰与吸收峰的特点，由于西交大分析化学一般不考解谱，所以时间不够的同学可以不深入学习，了解常见官能团的即可，但是有机化学里的结构推导中可能会考，所以，学有余力的同学，可以考虑是否深入学习。