这次课开始我们来看谱分析。我们首先来看红外光谱，
红外光谱又称分子振动转动光谱，是一种分子吸收光谱。当我们用一束红外光照射一个物质的时候，该物质的分子就要吸收一部分光能，并将其转变为另一种能量，即分子的振动能量或转动能量。
因此如果将其透射过的光用单色器进行分散，就可以得到一个带暗条的谱带。如果以波长或频率为横坐标，以百分吸收率或者透过率为纵坐标，把这个谱带记录下来，就得到了该物质的红外吸收光谱。
通常频率有时又叫波数的，单位为每厘米，波长的单位是微米。波长与波数互为倒数关系，被分子吸收的某些特定频率，也就是收集到的红外光谱相对于原子入射光谱失去的某些特定频率的波段，与分子的结构特征具有一一对应的关系。
因此，红外光谱法主要用于研究和确认化学物质，其观察的试样可以是固体、液体，也可以是气体。
红外光谱法实验的仪器就叫做红外光谱仪。
电磁波谱的红外部分根据其同可见光的关系可以分为：近红外区，波长为0.78到2.5微米，波数为12820到4000波数，能量较高，可以激发泛音和谐波振动主要用来研究氧氢、氮氢以及碳氢键的振动倍频与主频。
第二是中红外区，波长为2.5到25微米，波数为4000到400，具有中等能量也最为有用。该区域的吸收是分子的振动能级跃迁引起的，主要用来研究分子的基础振动和相关的旋转振动结构。后面的讨论中我们主要涉及的就是这个区域的吸收情况。
第三是远红外区，波长在25到300微米，波速为400到33，波速同微波比邻能量低，
主要用于旋转光谱学研究分子的纯转动能级跃迁以及晶体的经格振动等。
下面我们来看产生红外吸收的条件，红外光谱是由于分子的振动能级有时伴有转动能级的跃迁而产生的物质。吸收红外辐射应当满足两个条件，一被吸收的辐射光子具有的能量与发生震动跃迁时所需的能量相等。
当一定频率的红外光照射分子的时候，如果分子中某个集团的振动频率和外界红外辐射的频率一致，就满足了第一个条件。被吸收的通常是共振频率，取决于分子等势面的形状、原子质量和最终的相关振动耦合。具体的在波恩奥本海默谐波近似中，当对应于电子基态的分子哈密顿能量利用平衡态分子几何结构附近的谐振子近似时，共振频率与对应于分子电子基态势能面的固有振型密切相关。此外，共振频率也与键的强度和键两端的原子的质量有一定的关系，因此振动频率与特定的分子振动模式和特定的键性联系在一起。
2、辐射与物质之间有耦合作用，为满足这个条件，分子振动必须伴随偶极矩的变化。
整个分子呈电中性，但因为空间构形的不同以及构成分子的各原子价电子得失难易程度不同，正负电荷中心可能重合，也可能不重合。前者称为非极性分子，例如二氧化碳。后者称为极性分子，例如硫化氢分子。
极性大小用矢量偶极矩缪L来度量。偶极矩的定义为：μ_L=q·d， q是正负电荷中心所带的电荷量，矢量d的大小是正负电荷中心的距离，方向是从正电荷到负电荷。偶极矩的单位是库能米或者是德拜。
由于分子内原子处于其平衡位置不断振动的状态，其振动过程中d的瞬时值亦在不断的发生变化。因此分子的偶极矩μ也发生相应的改变，分子也具有确定的偶极矩变化频率。
对称分子由于其正负电荷中心重叠，d等于0，因此分子中原子的振动并不引起μ的变化。
因此为了满足吸收辐射的第二个条件，实质上是外界辐射迁移它的能量到分子中去，而这种能量转移是通过偶极矩的变化来实现的。
分子的运动由平动、转动和振动三部分组成，平动可以视为分子的质心在空间的位置变化，转动可以视为分子在空间取向的变化，振动则可以看成分子在其置心和空间取向不变时，分子内原子的相对位置的变化。
分子中原子的振动形式可分为三种类型，伸缩振动、弯曲振动和变形振动。后两种振动又统称为边角震动。
伸缩振动过程中，原子沿着化学键方向伸缩，舰长发生变化而舰角不变。
弯曲振动时，机团的原子运动方向与架键方向垂直。
我们首先来看伸缩振动，伸缩振动双原子伸缩震动ax型，如这个图所示，这种振动属于面内伸缩震动，用v_β表示，
三原子伸缩振动为ax2型，这种振动也属于面内伸缩振动，存在着对称和非对称伸缩振动，如这两个图所示，分别用v_s和v_as来表示。通常非对称伸缩振动较之对称伸缩振动在较高的波数字出现，
四原子伸缩振动为ax3型，这种振动属于面外伸缩振动，v_γ，也存在对称v_s和非对称的v_as之分，这可以看这两个图。
第二种是弯曲振动，双原子弯曲振动AX型，这种振动分为面内β和面外γ两种形式，见这张图里的图A和图B分子平面均与子面垂直。
三原子弯曲振动A X 2型，这种振动也分为面内和面外两种类型，各有两种形式，它们是面内剪刀式摆动Scissoring、左右摇摆Rocking和面外前后摇摆wagging和牛摆twsting，如图C到F所示。
四原子的弯曲振动az 3型也存在对称和非对称两种形式，如这张图里的G和H对称弯曲振动，其三角夹角永远相等，同时产生相同的变化，外围的三个原子同时向中心原子或离开中心原子振动。
非对称弯曲振动实际上存在两种形式，一种是外围的三个原子中的一个保持不动，另外两个原子对第一个原子做相对的变角运动。另一种形式是外围三个原子中的两个保持不动，另一个原子对前两个原子做相对运动，可以证明这两种非对称的弯曲振动存在同样的能量变化，因此具有相同的吸收频率。
在使用中可以认为只有一种弯曲振动三变形振动方环化合物、环烷以及其他类型的环状化合物及光谱图中不少谱带与骨架的变形振动有关。这种震动也分为面内及面外变形震动两种方式。
我们以五圆环为例，它们的振动方式如这张图中的A和B所示。
下面我们看吸收强度，分子振动时偶极距的变化不仅决定该分子能否吸收红外光，而且还关系到吸收峰的强度。根据量子理论，红外光谱的吸收强度与分子振动时偶极距变化的平方成正比。
最典型的例子是碳氧双键和碳碳双键。碳氧双键的吸收是非常强的，常常是红外谱图中最强的吸收带。而碳碳双键的吸收则有时出现，有时不出现。即使出现相对的来说强度也很弱，它们都是不饱和键，但吸收强度的差别却如此之大。就是因为碳氧双键在伸缩振动时偶极矩变化很大，因而碳氧双键的跃迁概率大。而碳碳双键则在伸缩振动时偶极距变化很小。
对于同一类型的化学键，偶极矩的变化与结构的对称性有关。
例如碳碳双键在下述3种结构中吸收强度的差别就非常明显。例如R-CH=CH2摩尔吸收系数为40，而这一种顺式摩尔吸收系数只有10，下面的这一种反式摩尔吸收系数只有2。这是由于对于碳碳双键来说，结构一的对称性最差，因此吸收较强，而结构三的对称性相对最高，故而其吸收最弱。
此外对于同一式样在不同的容剂中或者在同一容剂不同浓度的试样中，由于氢键的影响以及氢键强弱不同，使原子间的距离增大，偶极距变化增大，吸收增强。
例如醇内的羟基在四氯化碳溶剂中伸缩振动的强度就比在乙醚溶剂中弱很多。
红外光谱的吸收强度常定性的用S强或者M中等，以及W弱或者是V W极弱来表示。以上就是我们这次课的全部内容，请大家课后及时复习整理，形成自己的知识结构图谱。能够根据实际分析需求选择合适的分析测试技术。
