来源⼁孙素琴清华⼤学、实验与分析
随着红外光谱应⽤范围的扩⼤，⼏乎每⼀个实验室都会配有红外光谱，所以，就有许多⼩伙伴私信给⼩析，要求⼩析整理⼀篇关于红外光谱解析的帖⼦，应⼴⼤亲们的要求,⼩析⼜连夜精⼼整整理了红外吸收光谱图解析实例，希望对你在红外吸收光谱的解析上有所帮助。 利⽤红外吸收光谱进⾏有机化合物定性分析可分为两个⽅⾯：
⼀是官能团定性分析，主要依据红外吸收光谱的特征频率来鉴别含有哪些官能团，以确定未知化合物的类别； ⼆是结构分析，即利⽤红外吸收光谱提供的信息，结合未知物的各种性质和其它结构分析⼿段(如紫外吸收光谱、核磁共振波谱、质谱)提供的信息，来确定未知物的化学结构式或⽴体结构。
原理
样品受到频率连续变化的红外光照射时，分⼦吸收其中⼀些频率的辐射，分⼦振动或转动引起偶极矩的净变化，是振-转能级从基态跃迁到激发态，相应于这些区域的透射光强减弱，透过率T%对波数或波长的曲线，即为红外光谱。 辐射分⼦振动能级跃迁红外光谱官能团分⼦结构
2、红外光谱特点
红外吸收只有振-转跃迁，能量低；
除单原⼦分⼦及单核分⼦外，⼏乎所有有机物均有红外吸收；
特征性强，可定性分析，红外光谱的波数位置、波峰数⽬及强度可以确定分⼦结构；
定量分析；
固、液、⽓态样均可，⽤量少，不破坏样品；
分析速度快；
与⾊谱联⽤定性功能强⼤。
3、分⼦中振动能级的基本振动形式
红外光谱中存在两类基本振动形式：伸缩振动和弯曲振动。
分⼦结构与红外光谱
1、分⼦官能团与红外光谱吸收峰
（1）分⼦的整体振动图像可分解为若⼲简振模式的叠加，每个简振模式（振动能级跃迁）对应于⼀定频率的）对应于⼀定频率的光吸收峰，全部具有红外活性的简振模式的光吸收峰就构成了该分⼦的振动吸收光谱，即红外光谱。
（2）分⼦的简振模式（振动能级）决定于分⼦的结构，因此可以将分⼦结构与其红外光谱联系在⼀起。
（3）分⼦的⼀个简振模式是其所有原⼦特定运动分量的叠加，也就是说，在⼀个简振模式下，所有原⼦都在进⾏（相同频率）运动运动。但是⼀般只有某⼀个（或⼏个）基团的运动起着主要作⽤，⽽其它原⼦的运动相对弱的多。所以，分⼦的⼀个简振模式可以看作只是个别基团（官能团）的运动，因此，可以将分⼦的红外光谱吸收峰与其官能团相对应。
2、官能团的主要振动⽅式
（1）化学键长度改变
（2）化学键键⾓/⼆⾯⾓改变
决策天地
3、H2O与CH4的简正振动模式
红外光谱解析三要素
位置、强度、形态是红外光谱解析三要素。
1、红外光谱吸收峰——线形与线宽
2、红外光谱吸收峰——位置
官能团振动频率的改变，反映了化合物结构或所处环境的不同。影响官能团吸收频率的因素可以分成内部因素和外部因素两⼤类。内部因素本质上就是指官能团所处的分⼦结构对其吸收频率的影响，如振动耦合、费⽶共振、电⼦效应、空间效应、氢键和质量效应等。外因⼀般包括温度、浓度、溶剂、样品状态、制样⽅法等。
影响红外光谱吸收峰的内部因素
（1）振动耦合
两个基团相邻且振动基频相差⼜不⼤时，振动的耦合引起吸收频率偏离基频，⼀个移向⾼频⽅向（反对称），⼀个移向低频⽅向（对称），这种现象称为振动耦合。
（2）费⽶共振
当⼀种振动模式的倍频或合频与另⼀振动基频相近时，由于其相互作⽤⽽产⽣的强吸收带或发⽣的峰裂分称为费⽶共振。费⽶共振作⽤也是⼀种振动耦合作⽤，只不过是发⽣在基频与倍频或合频之间。
（3）电⼦效应
性蚀>桥壳
（4）空间效应
a. 环的张⼒
b.空间障碍
分⼦中⼤的基团存在空间位阻作⽤，迫使邻近基团的键⾓改变，使其振动吸收频率发⽣改变。当共轭体系的共平⾯性被破坏或偏离时，共轭体系也受到影响或破坏，其吸收频率将移向⾼波数。
（5）氢键
氢键的形成降低了化学键的⼒常数，吸收频率移向低波数⽅向；振动时的偶极矩变化加⼤，吸收强度增加，常形成宽⽽强的吸收峰。胺基发⽣分⼦缔合，其吸收频率多则可降低100cm-1或更多。羧基形成强烈氢键，羟基吸收频率移⾄2500~3000cm-1。
包边角钢医院新风系统（6）质量效应
当⼀些含氢基团与某些基团的吸收峰发⽣重叠，可将该官能团的氢进⾏氘代，使其吸收峰移向低波数，将原来的重叠峰分离开。例如在蛋⽩质中酰胺I带的吸收峰与⽔分⼦的O-H弯曲振动的强吸收峰重叠在⼀起，因此经常使⽤重⽔代替⽔来研究溶液状态下的蛋⽩质分⼦。
影响红外光谱吸收峰的外部因素
（1）外部因素对官能团吸收频率的影响往往是通过内因起作⽤的。温度对物质的红外吸收光谱有明显的影响。低温下，物质的吸收带尖锐；温度越⾼，带宽增加，带数减少。
（2）同⼀物质由于所处状态不同，分⼦间相互作⽤⼒不同，测得的光谱也有所不同。⼀般在⽓态下测得的谱带的波数最⾼，并能观察到振动谱带的转动精细结构。
（3）当液体样品或固体样品溶于有机溶剂中时，样品分⼦和样品分⼦和溶剂分⼦之间会发⽣相互作⽤，导致样品分⼦的红外振动频率发⽣变化。如果样品分⼦中含有极性基团，则溶剂的极性越强，⼆者相互作⽤愈强，样品的红外光谱的变化越⼤。
（4）由于多种外部因素对官能团吸收频率的影响都会有所影响，所以当把未知物红外谱图与已知样品或标准谱图对⽐时，应注意作图条件，最好能以⼤致相同条件下得到的光谱图进⾏对⽐。
解析红外光谱图
1、振动⾃由度
振动⾃由度是分⼦独⽴的振动数⽬。N个原⼦组成分⼦，每个原⼦在空间上具有三个⾃由度，分⼦振动⾃由度F=3N-6(⾮线性分⼦)；F=3N-5(线性分⼦)。
为什么计算振动⾃由度很重要，因为它反映了吸收峰的数量，谱带简并或发⽣红外⾮活性振动使吸收峰的数量会少于振动⾃由度。
U=0⽆双键或环状结构
U=1⼀个双键或⼀个环状结构
带通滤波器U=2两个双键，两个换，双键+环，⼀个三键
U=4分⼦中可能含有苯环
U=5分⼦中可能含⼀个苯环+⼀个双键
2、红外光谱峰的类型
基频峰：分⼦吸收⼀定频率红外线，振动能级从基态跃迁⾄第⼀振动激发态产⽣的吸收峰，基频峰的峰位等于分⼦或者基团基频峰：
的振动频率，强度⼤，是红外的主要吸收峰。
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