红外光谱重点

近红外区(0.77 〜2-5pm, 12987~4000cm-l) 中红外区(2-5〜25pm, 4000~400cm・l) 远红外区(25〜1000pm, 400-10cm-1)

绝大多数的有机和无机化合物的基频吸收都在中红外区，一般红外光谱图所采用的 光

波波长都在这一区域。

红外光谱分析的原理

特定的分子由特定的原子和基团按特定的规律组合而成。

特定位置上的特定基团具有特定的振动类型和振动频率。它们在红外光的照射卞会 发生

振动能级跃迁，吸收特定频率的红外光，形成特定的红外吸收光谱。

根据分子的红外吸收光谱可以推定组成分子的基团及其位置，推定分子的结构。 分子

要吸收红外幅射产生振动能级跃迁必须满足以下两个条件：

1. 红外光子所具有的能量等于振动能级跃迁所需的激发能。

2. 分子振动必须伴随有偶极矩的变化。

红外光谱样品的基本要求

1. 纯度应人于98%,或者符合商业规格。这样才便于与纯化合物的标准谱图或商业谱图进 行对比。多组分试样应采用分饰、萃取、重结晶或其它方法进行分离提纯，否则各组分光谱 互相重叠，难以解释。

2. 不含游离水。因为水有红外吸收，其吸收峰会与起基峰相混，而且会侵蚀吸收池的盐窗。 所以试样应当经过干燥处理。

3. 固体样品的粒度要小于2piio因为中红外区的最小波长是2.5pim,如果粒度与红外光的 波长相同，将造成很强的散射损失。

4. 浓度和厚度要适当，使多数吸收峰的透光度处于20-60% (15〜75%)的范围内。试样 太薄或浓度太低，一些弱的甚至中等强度的吸收峰就显示不出来；试样太厚或者浓度太高, 有些吸收峰会彼此相连，看不出准确的波数位置和精细结构。

制样方法

1. 气体试样可用气体池测定。用减压抽气的办法将试样吸入气体池即可。 2. 液体试样的制备常用以下方法：

(1) 液膜法。把试样滴在两块盐片之间，用专用夹具夹住进行测定。此法适用于沸点较 高的试样。粘度较大的试样可直接涂在一块盐片上测定。

⑵液体池法。低沸点易挥发的试样应注入封闭的吸收池中测定。液层厚度为 0.01-lnuiio (3)多重衰减全反射法 3. 固体试样常用以下几种方法制备

(1) 压片法。将l~2mg试样与200mg纯KBr研细混匀，置于模具中，在真空条件卞用 液压机压成1〜2mm厚的透明薄片，即可用于测定。

(2) 薄膜法。将试样溶于挥发性溶剂中制成溶液，然后将溶液涂在盐片上，等溶剂挥发 后得到薄膜，即可用于测定。

(3) 调糊法。将试样与液体石蜡或全氟代烧混合，调成糊状，夹在盐片中间测定。 (4) 溶液法：将试样溶于适当的溶剂中，用液体池来测定。

结果分析

官能团区

该区的红外吸收峰数目较少，主要是由基团的伸缩振动，尤其是三键、双键和折合原子量小 的基团单键伸缩振动所引起。原则上每个吸收峰都可以找到归属，每个吸收峰都与某官能团 的伸缩振动相对应，因此，该区的每个吸收峰都说明有某个官能团存在，故该区是鉴定官能 团的重要区域。 指纹区

该区的吸收峰数目较多，除了由单键伸缩振动所产生的吸收峰外，还有因变形振动产生的复 杂谱带，其中有许多吸收峰不能找到归属。这些吸收峰反映了化合物的具体特征。分子结构 稍有不同，都会引起该区吸收谱带的细微变化。由于本区的吸收峰多，而且能反映出结构类 似的化合物的微小差别，犹如人的指纹，故称为指纹区。指纹区对于鉴别结构类似的化合物 很有帮助。 无机化合物的红外光谱

无机化合物的红外光谱比有机化合物简单，吸收峰数目较少，并且很大部分是在

1500cm-l以下的低频区。

无机化合物在中红外区的吸收，主要是由阴离子基团或络阴离子基团的振动所引 起。

因此，在鉴别无机化合物时，主要是看阴离子团的振动频率。不同类型的化合物有不同 的基团，因而具有不同的振动频率和吸收频率

分析时应该注意的问题 要同时考察吸收峰的位置、强度和峰形

同一基团儿个振动的相关吸收峰应同时存在

红外光谱分析的优缺点 （—* ） 点

1.分析'范围广，有机、无机化合物的气体、液体和固体样品均可分析。 2•样品用量少，一般只需几毫克。 3. 分析速度快，只需数秒钟。 4. 仪器操作简便，重现性好。 5. 设备费用较低。 （二）缺点

有些物质不吸收红外光，不能用此法分析。如单原子（Ai、Ne、He等）和单原子 离子（K十、Na十、Ca2十等），同质双原子分子（如H2、02等），以及对称分子。 有些物质如旋光异构体，不同分子量的同一高聚物，不能用本法鉴别。 有些吸收峰，尤其是指纹区的吸收峰往往不能作理论上的解释，没有归属。 定量分析的准确度和灵敏度都低于可见、紫外吸收光谱法。

红外光谱分析的应用 有机化合物的结构鉴定

红外光谱反映了分子振动对红外光的吸收，其吸收频率对应于分子的振动频 率。

特定分子特定位置上的特定官能团 特定的振动类型和振动频率

吸收特定频率的红外光 产生特定的红外吸收峰

根据特定的红外吸收光谱可以推断所含的官能团及其所在位置。这是进行有 机化合物结构鉴定的依据。 无机化合物的鉴定

无机化合物通常是根据阴离子基团分类。因此，鉴定无机化合物时，首先是根据 阴离子基团的特征吸收频率鉴别化合物的大类，再与标准谱图对照确定是何种化 合物。

利用红外光谱可以对无机化合物进行定性分析，也可以进行定量分析。

但定量分析的准确度低，一般很少做。

化合物纯度的研究

用红外光谱研究化合物的纯度倒是很合适。因为红外光谱对杂质很敏感，化合物 中存在杂质很容易被检出 固溶体的研究

用红外光谱研究固溶体的成分变化也是合适的。由于一种元素被另一种元素取 代，会引起折合原子质量或健力常数的变化，从而导致其对应的吸收峰位置的漂 移。其漂移量与取代量存在对应的函数关系。因此，可以通过红外光谱研究固溶 体成分的变化。

吸附水、结晶水和结构水的判定

以不同状态存在于化合物中的水，其化学键的振动频率有所不同（见下表），因 此，可以利用红外光谱判别水在化合物中的存在形式 化学键力常数和离解能的计算

从红外光谱图上，可以得到基团的振动频率，根据公式

可以求得基团的化学健力常数K 表面吸附的研究

表面吸附会造成化学健力常数的变化从而导致红外吸收峰的位移。因此，可以用 红外光谱研究表面吸附。

例如，气相CO有2110cm-l和2165cm-1两个吸收峰，当它吸附在铁的表面上后, 由于碳原子与铁原子表面成键，双峰位移到频率较低的1970cm-l处，并呈现一 个宽的吸收峰。