羰基紅外吸收峰常見位置

　　利用紅外吸收光譜進行有機化合物定性分析可分為兩個方面：一是官能團定性分析，主要依據紅外吸收光譜的特征頻率來鑒別含有哪些官能團，以確定未知化合物的類別；二是結構分析，即利用紅外吸收光譜提供的信息，結合未知物的各種性質和其它結構分析手段(如紫外吸收光譜、核磁共振波譜、質譜)提供的信息，來確定未知物的化學結構式或立體結構。

　　 組成分子的各種基團都有自己特定的紅外特征吸收峰。不同化合物中，同一種官能團的吸收振動總是出現在一個窄的波數范圍內，但它不是出現在一個固定波數上，具體出現在哪一波數，與基團在分子中所處的環境有關。引起基團頻率位移的因素是多方面的，其中外部因素主要是分子所處的物理狀態和化學環境，如溫度效應和溶劑效應等。對于導致基團頻率位移的內部因素，迄今已知的有分子中取代基的電性效應：如誘導效應、共軛效應、中介效應、偶極場效應等；機械效應：如質量效應、張力引起的鍵角效應、振動之間的耦合效應等。這些問題雖然已有不少研究報道，并有較為系統的論述，但是，若想按照某種效應的結果來定量地預測有關基團頻率位移的方向和大小，卻往往難以做到，因為這些效應大都不是單一出現的。這樣，在進行不同分子間的比較時就很困難。另外氫鍵效應和配位效應也會導致基團頻率位移，如果發生在分子間，則屬于外部因素，若發生在分子內，則屬于分子內部因素。

　　 紅外譜帶的強度是一個振動躍遷概率的量度，而躍遷概率與分子振動時偶極矩的變化大小有關，偶極矩變化愈大，譜帶強度愈大。偶極矩的變化與基團本身固有的偶極矩有關，故基團極性越強，振動時偶極矩變化越大，吸收譜帶越強；分子的對稱性越高，振動時偶極矩變化越小，吸收譜帶越弱。

　　 量子力學研究表明，分子振動和轉動的能量不是連續的，而是量子化的，即限定在一些分立的、特定的能量狀態或能級上。以最簡單的雙原子為例，如果認為原子間振動符合簡諧振動規律，則其振動能量Ev可近似地表示為： 分子越大，紅外譜帶也越多，例如含12個原子的分子，它的簡正振動應有30種，它的基頻也應有30條譜帶，還可能有強度較弱的倍頻、合頻、差頻譜帶以及振動能級間的微擾作用，使相應的紅外光譜更為復雜。

　　1. 紅外光譜的分區

　　通常將紅外光譜分為三個區域：近紅外區(13330~4000cm-1)、中紅外區(4000~400cm-1)和遠紅外區(400~10cm-1)。一般說來，近紅外光譜是由分子的倍頻、合頻產生的；中紅外光譜屬于分子的基頻振動光譜；遠紅外光譜則屬于分子的轉動光譜和某些基團的振動光譜。

　　近紅外光譜儀

　　 由于絕大多數有機物和無機物的基頻吸收帶都出現在中紅外區，因此中紅外區是研究和應用最多的區域，積累的資料也最多，儀器技術最為成熟。通常所說的紅外光譜即指中紅外光譜。

　　2. 紅外譜圖的分區

　　按吸收峰的來源，可以將4000~400cm-1的紅外光譜圖大體上分為特征頻率區（4000~1300cm-1）以及指紋區（1300~400cm-1）兩個區域。

　　 其中特征頻率區中的吸收峰基本是由基團的伸縮振動產生，數目不是很多，但具有很強的特征性，因此在基團鑒定工作上很有價值，主要用于鑒定官能團。如羰基，不論是在酮、酸、酯或酰胺等類化合物中，其伸縮振動總是在1700cm-1左右出現一個強吸收峰，如譜圖中1700cm-1左右有一個強吸收峰，則大致可以斷定分子中有羰基。

　　 指紋區的情況不同，該區峰多而復雜，沒有強的特征性，主要是由一些單鍵C-O、C-N和C-X(鹵素原子)等的伸縮振動及C-H、O-H等含氫基團的彎曲振動以及C-C骨架振動產生。當分子結構稍有不同時，該區的吸收就有細微的差異。這種情況就像每個人都有不同的指紋一樣，因而稱為指紋區。指紋區對于區別結構類似的化合物很有幫助。

　　紅外光譜可分為發射光譜和吸收光譜兩類。

　　物體的紅外發射光譜主要決定于物體的溫度和化學組成，由于測試比較困難，紅外發射光譜只是一種正在發展的新的實驗技術，如激光誘導熒光。將一束不同波長的紅外射線照射到物質的分子上，某些特定波長的紅外射線被吸收，形成這一分子的紅外吸收光譜。每種分子都有由其組成和結構決定的獨有的紅外吸收光譜，它是一種分子光譜。例如水分子有較寬的吸收峰，所以分子的紅外吸收光譜屬于帶狀光譜。原子也有紅外發射和吸收光譜，但都是線狀光譜。

　　 紅外吸收光譜是由分子不停地作振動和轉動運動而產生的，分子振動是指分子中各原子在平衡位置附近作相對運動，多原子分子可組成多種振動圖形。當分子中各原子以同一頻率、同一相位在平衡位置附近作簡諧振動時，這種振動方式稱簡正振動。

　　 含n個原子的分子應有3n-6個簡正振動方式；如果是線性分子，只有3n-5個簡正振動方式。以非線性三原子分子為例，它的簡正振動方式只有三種。在v1和v3振動中，只是化學鍵的伸長和縮短，稱為伸縮振動，而v2的振動方式改變了分子中化學鍵間的夾角,稱為變角振動,它們是分子振動的主要方式。分子振動的能量與紅外射線的光量子能量正好對應，因此，當分子的振動狀態改變時，就可以發射紅外光譜，也可以因紅外輻射激發分子的振動，而產生紅外吸收光譜。

　　 原子發射光譜比較杰出的代表是德國斯派克光譜儀和德國布魯克光譜儀，美國熱電光譜分析儀，日本島津直讀光譜儀等廠家。國內有北京納克直讀光譜儀，煙臺東方光譜分析儀