紅外光譜

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紅外光譜
学科类别 物理化学
来源属性 整理

1 紅外光

红外光谱在可见光区和微波区之间,其波长范围约为 0.75~1000μm。根据实验技术和应用的不同。通常将红外光谱划分为三个区域,如表所示。

區域 波長(λ)/μm 波數(n)/cm-1 能級躍遷類型
近紅外光區 0.75~2.5 13300~4000 分子化学键振动的倍频和组合频
中红外光区 2.5~25 4000~400 化学键振动的基频
远红外光区  25~1000  400~10  骨架振动、转动

其中,远红外光谱是由分子转动能级跃迁产生的转动光谱;中红外和近红外光谱是由分子振动能级跃迁产生的振动光谱。只有简单的气体或气态分子才能产生纯转动光谱,而对于 大量复杂的气、液、固态物质分子主要产生振动光谱。由于目前广泛用于化合物定性、定量和结构分析以及其它化学过程研究的红外吸收光谱,主要是波长处于中红外光区的振动光谱。

2 原理

不同的物質可以吸收不同的紅外波長,物质对不同波长的红外光的吸收也不同。

3 红外谱图分析

  • 计算物质的不饱和度,参考不饱和度
  • 根据不饱和度猜测可能具有的不饱和官能团。
  • 分析 3300~2800 cm-1区域C-H伸缩振动吸收。以3000 cm-1为界:
    • 高于 3000 cm-1为不饱和碳 C-H 伸缩振动吸收可能为烯,炔,芳香化合物
      • 若在稍高于 3000 cm-1有吸收, 则应在 2250 ~ 1450 频区分析不饱和碳碳键的伸缩振动吸收特征峰。
        • 炔:2200 ~ 2100 cm-1
        • 烯:1680 ~ 1640 cm-1
        • 芳环:1600,1580,1500,1450 cm-1
        • 烯或芳香化合物则应解析指纹区 1000 ~ 650 cm-1频区以确定取代基个数和位置
    • 低于 3000 cm-1一般为饱和 C-H 伸缩振动吸收
  • 碳骨架类型确定后, 再依据其他官能团, 如 C=O, O-H, C-N 等特征吸收来判定化合物的官能团
  • 解析时应注意把描述各官能团的相关峰联系起来,以准确判定官能团的存在 如 2820,2720 和 1750~1700 cm-1的三个峰说明醛基的存在