（InfraredAbsorptionSpectrometry，IR）
§10-1红外吸收光谱分析概述
19世纪初人们通过实验证实了红外光的存在。二十世纪初人们进一步系统地了解了不同官能团具有不同红外吸收频率这一事实。1950年以后出现了自动记录式红外分光光度计。1970年以后出现了傅立叶变换型红外光谱仪。红外吸收光谱法红外谱是分子振动光谱。通过谱图解析可以获取分子结构的信息。由于每种化合物均有红外吸收，尤其是有机化合物的红外光谱能提供丰富的结构信息，因此红外光谱是有机化合物结构解析的重要手段之一。
表10-1红外光谱区分类
最常用波段是中红外区（σ=4,000~400cm-1）。
红外光谱法特点：
1、红外光谱主要涉及分子振动能级跃迁，几乎所有的化合物都可以用红外光谱法研究（单原子分子和同核双原子分子除外）。
3、物质对红外辐射的吸收强度与物质含量的关系符合朗伯－比尔定律。由于
吸收强度低，干扰严重，红外光谱很少用于定量分析。
4、红外光谱对试样适应性强，任何气态、液态、固态样品均可进行红外光谱测定，这是其它仪器分析方法难以做到的。
用T-σ或T-λ曲线表示，图谱上纵坐标用透射比表示T％，横坐标为波数σ（cm-1）或波长λ(μm)。
§10-2红外吸收光谱产生的条件
分子吸收红外辐射必须同时满足以下两个条件：
1、辐射应具有刚好满足物质跃迁所需的能量。
分子中不同能级能量差为△E=△νhν。若红外辐射的光子所具有的能量（EL）恰好等于分子振动能级的能量差时，分子将吸收红外辐射而跃迁至激发态，
2、辐射与物质之间有耦合作用，即只有能使偶极矩发生变化的振动形式才能吸收红外辐射。
红外跃迁是偶极矩诱导的，即能量转移
的机制是通过振动过程所导致的偶极矩的
变化和交变的电磁场（红外线）相互作用发
生的。分子由于构成它的各原子的电负性的
不同，也显示不同的极性，称为偶极子。
图10-1偶极子在交变电场中的作用通常用分子的偶极矩（μ）来描述分子极性的大小。当偶极子处在电磁辐射的电场中时，该电场作周期性反转，偶极子将经受交替的作用力而使偶极矩增加或减少。由于偶极子具有一定的原有振动频率，显然，只有当辐射频率与偶极子频率相匹时，分子才与辐射相互作用（振动耦合）而增加它的振动能，使振幅增大，即分子由原来的基态振动跃迁到较高振动能级。因此，并非所有的振动都会产生红外吸收，只有发生偶极矩变化（△μ≠0）的振动才能引起可观测的红外吸收光谱，该分子称之为红外活性的；△μ=0的分子振动不能产生红外振动吸收，称为非红外活性的。
当一定频率的红外光照射分子时，如果分子中某个基团的振动频率和它一致，二者就会产生共振，此时光的能量通过分子偶极矩的变化而传递给分子，这
个基团就吸收一定频率的红外光，产生振动跃迁。如果用连续改变频率的红外光
照射某样品，由于试样对不同频率的红外光吸收程度不同，使通过试样后的红外
光在一些波数范围减弱，在另一些波数范围内仍然较强，用仪器记录该试样的红
外吸收光谱，进行样品的定性和定量分析，如图10-3所示。
因此，除少数同核双原子分子如O2，N2，Cl2等无红外吸收外，大多数分子
都有红外活性。
§10-3分子振动方程式
分子不是一个刚体，可以采用谐振子模型来研究双原子分子的振动，即化学
键相当一个弹簧，它连接两个刚性小球，双原子分子振动时，两个原子各自的位
移，双原子分子振动如图4-1所示。
根据虎克（Hooke）定律，分子简谐振动的频率计算公式为：μπσkc21=或μπνk21=其中：σ为波数(cm-1)，k:化学键力常数
（N·cm-1），μ分子的为折合质量2
121mmmm+=μ若用原子质量表示两小球的质量,可以推出：
图10-2聚苯乙烯的红外光谱
图10-3谐振子振动示意图缩伸
伸m1m2
MkcNkcA
πμπσ2212/1
==；2
121MMMMM+=式中：N为阿伏加德罗常数，M为折合相对原子质量，则有：
M
kMkkc130********.610998.2212152310===πμπσ*105：1N=1kg.m/s2，1dyn=1g.cm/s2，1N=105dyn
（使质量是1克的物体产生1cm/s2的加速度的力，叫做1达因(dyn)。）
σ为波数(cm-1)，k:化学键力常数（N·cm-1），M折合相对原子质量（u）。影响基本振动频率的直接原因是相对原子质量μ和化学键的力常数k。
例1：计算HCl伸缩振动所产生基频吸收峰的频率。（kH-Cl=5.1N·cm-1）
解：973.05
.3515.3512121=+=+=MMMMM131098.2973
.01.513021302-===cmMkσ实际测量：HCl伸缩振动频率为2885.9cm-1
单键、双键和三键的力常数分别近似为4~6、8~12和12~18N·cm-1；
化学键的力常数k越大，折合相对原子质量越小，则化学键的振动频率越高，吸收峰将出现在高波数区；反之，则出现在低数区，例如-C≡C-、-C=C-、C-C三种碳碳键的质量相同，键力常数的顺序是三键>双键>单键。因此在红外光谱中，-C≡C-的吸收峰出现在2062cm-1，而-C=C-约在1683cm-1，C-C在1190cm-1。
对于相同化学键的基团，波数与相对原子相对质量平方根成反比。例如C-H，M=1，基频振动峰出现在2920cm-1附近。
其中,可见分子振动频率与化学键的力常数、原子质量有关系。值得注意的基频振动峰还与其它一些因素（如结构和化学环境）有关。