傅里叶变换红外光谱分析（第三版）

　　红外光谱作为“分子的指纹”广泛用于分子结构和物质化学组成的研究。《傅里叶变换红外光谱分析》（第三版）系统地介绍了红外光谱的基本概念、傅里叶变换红外光谱学的基本原理、红外光谱仪的结构及其附件原理和使用技术、红外光谱样品制备和测试技术、红外光谱数据处理技术、红外光谱谱图解析、红外光谱的定性分析和未知物的剖析、红外光谱的定量分析等。《傅里叶变换红外光谱分析》（第三版）可供从事红外光谱分析测试工作者学习参考，也可作为高等院校化学、化工、材料、环境及相关专业师生的教学参考书。

　　翁诗甫，北京大学化学系，教授级高工，1970年毕业于北京大学化学系。毕业后留校任教，多年从事普通无机化学（生物类本科生）和分子光谱（研究生）的教学工作。从1978年起，从事红外光谱分析测试和分子光谱的基础研究。1985年3月-1986年10月，加拿大国家研究院化学所分子光谱研究室，访问学者。1995年4月-10月，美国尼高力仪器公司总部，合作研究。

第1章红外光谱的基本概念1
1.1红外光谱的产生和红外光谱区间的划分1
1.2分子的量子化能级3
1.3分子的转动光谱5
1.3.1转动能级6
1.3.2转动频率7
1.4分子的纯振动光谱10
1.4.1双原子分子的伸缩振动10
1.4.2多原子分子的振动12
1.5分子的振转光谱15
1.6振动模式20
1.6.1伸缩振动21
1.6.2弯曲振动23
1.7振动频率、基团频率和指纹频率26
1.7.1振动频率26
1.7.2基团频率27
1.7.3指纹频率27
1.8倍频峰28
1.9合（组）频峰30
1.10振动耦合32
1.10.1伸缩振动之间的耦合32
1.10.2弯曲振动之间的耦合34
1.11费米共振34
1.12诱导效应35
1.13共轭效应38
1.13.1π-π共轭效应38
1.13.2p-π共轭效应39
1.13.3超共轭效应40
1.14氢键效应41
1.15稀释剂效应42
第2章傅里叶变换红外光谱学44
2.1单色光干涉图和基本方程44
2.2二色光干涉图和基本方程48
2.3多色光和连续光源的干涉图及基本方程50
2.4干涉图数据的采集53
2.4.1干涉图数据点间隔53
2.4.2单向采集数据55
2.4.3双向采集数据56
2.4.4动镜的移动速度57
2.5切趾（变迹）函数58
2.6相位校正61
2.6.1干涉图数据点采集漂移引起相位误差61
2.6.2干涉图的余弦分量相位滞后引起相位误差62
2.7红外光谱仪器的分辨率64
2.7.1分辨率的定义64
2.7.2分辨率的测定方法67
2.8噪声和信噪比71
2.8.1红外光谱仪的噪声和信噪比71
2.8.2红外光谱的噪声和信噪比72
2.8.3影响红外光谱信噪比的因素74
第3章傅里叶变换红外光谱仪80
3.1中红外光谱仪80
3.1.1红外光学台80
3.1.2红外光源82
3.1.3光阑84
3.1.4干涉仪85
3.1.5检测器94
3.2近红外光谱仪和近红外光谱97
3.2.1仪器配置97
3.2.2近红外光谱的特点99
3.2.3近红外光谱测试技术101
3.3远红外光谱仪和远红外光谱106
3.3.1仪器配置106
3.3.2远红外光谱样品制备技术110
3.3.3影响远红外光谱测试的因素113
3.3.4远红外光谱的应用115
3.4红外仪器的安装、保养和维护124
3.4.1红外仪器的安装和验收124
3.4.2红外光谱仪的保养和维护130
3.4.3红外光谱仪常见故障的处理133
3.4.4红外光谱仪档案资料的建立和保管134
第4章傅里叶变换红外光谱仪附件136
4.1红外显微镜136
4.1.1红外显微镜的种类、原理和结构137
4.1.2红外显微镜附件152
4.1.3红外显微镜的使用技术155
4.2傅里叶变换拉曼光谱附件160
4.2.1傅里叶变换拉曼附件的结构160
4.2.2拉曼光谱和红外光谱的区别162
4.2.3FT-Raman光谱的热效应和荧光效应164
4.2.4FT-Raman光谱的波数校正167
4.2.5FT-Raman光谱的应用170
4.3气红联用（GC/FTIR）附件171
4.3.1气红联用接口171
4.3.2样品的测定和分析173
4.4衰减全反射附件175
4.4.1ATR附件工作原理175
4.4.2水平ATR（HATR）附件180
4.4.3单次反射ATR附件183
4.5漫反射附件184
4.5.1漫反射附件的工作原理184
4.5.2漫反射附件的种类185
4.5.3漫反射附件的使用技术186
4.6镜面反射和掠角反射附件191
4.6.1镜面反射和掠角反射附件工作原理191
4.6.2镜面反射附件的种类195
4.6.3镜面反射和掠角反射附件使用技术196
4.7变温红外光谱附件198
4.7.1变温红外光谱附件的种类199
4.7.2变温红外光谱的应用202
4.8红外偏振器附件205
4.8.1偏振光206
4.8.2红外偏振器207
4.8.3偏振红外光谱210
4.9光声光谱附件215
4.10高压红外光谱附件216
4.11样品穿梭器附件220
第5章红外光谱样品制备和测试技术223
5.1固体样品的制备和测试224
5.1.1压片法224
5.1.2糊状法232
5.1.3薄膜法235
5.2液体样品的制备和测试238
5.2.1液池窗片材料239
5.2.2液池种类242
5.2.3纯有机液体样品光谱的测试246
5.2.4有机溶液样品光谱的测试247
5.2.5水和重水溶液样品光谱的测试250
5.3超薄样品的测试254
第6章红外光谱数据处理技术257
6.1基线校正257
6.2光谱差减262
6.2.1背景扣除法262
6.2.2吸光度光谱差减法263
6.3光谱归一化、乘谱和加谱269
6.3.1光谱归一化269
6.3.2乘谱272
6.3.3加谱273
6.4生成直线273
6.5改变光谱数据点间隔和填充零274
6.5.1改变光谱数据点间隔275
6.5.2填充零276
6.6光谱平滑277
6.7导数光谱279
6.7.1一阶导数光谱279
6.7.2二阶导数光谱280
6.7.3四阶导数光谱282
6.8傅里叶退卷积光谱284
第7章红外光谱谱图解析287
7.1烷烃化合物基团的振动频率287
7.1.1CH3振动288
7.1.2CH2振动294
7.1.3CH振动300
7.1.4C—C伸缩振动302
7.2烯烃化合物基团的振动频率304
7.2.1CH2振动304
7.2.2CH振动306
7.2.3CC伸缩振动309
7.3芳香族化合物基团的振动频率311
7.3.1CH振动311
7.3.2芳环骨架振动315
7.4炔烃化合物基团的振动频率316
7.4.1CH伸缩振动317
7.4.2C≡C伸缩振动318
7.5醇和酚类化合物基团的振动频率319
7.5.1O—H伸缩振动319
7.5.2C—OH伸缩振动321
7.5.3C—O—H弯曲振动323
7.6醚类化合物基团的振动频率324
7.6.1饱和脂肪醚的C—O—C伸缩振动324
7.6.2环醚的C—O—C伸缩振动326
7.6.3烯醚的C—O—C伸缩振动327
7.6.4芳香醚的C—O—C伸缩振动328
7.7酮和醌类化合物基团的振动频率329
7.7.1酮的有关振动329
7.7.2醌的有关振动332
7.8醛类化合物基团的振动频率333
7.8.1醛羰基CO伸缩振动333
7.8.2醛基—CHO中的CH伸缩振动334
7.8.3醛基—CHO中的CH面内弯曲振动335
7.8.4醛基—CHO中的C—H面外弯曲振动336
7.8.5芳香醛中C—C伸缩振动336
7.9羧酸类化合物基团的振动频率336
7.9.1羧酸羰基CO伸缩振动337
7.9.2羧基COOH的OH伸缩振动340
7.9.3羧基COOH的C—OH伸缩振动340
7.9.4羧基COOH的C—O—H面内弯曲振动340
7.9.5羧基COOH的C—O—H面外弯曲振动341
7.10羧酸盐类化合物基团的振动频率342
7.10.1羧酸根COO伸缩振动342
7.10.2羧酸根COO变角振动344
7.10.3羧酸根COO扭曲振动344
7.10.4羧酸根COO面外摇摆振动345
7.11酯类化合物基团的振动频率346
7.11.1酯羰基CO伸缩振动346
7.11.2酯的C—O—C伸缩振动348
7.12酸酐类化合物基团的振动频率350
7.12.1酸酐羰基CO伸缩振动350
7.12.2酸酐的C—O—C伸缩振动353
7.13胺类化合物基团的振动频率355
7.13.1NH3振动355
7.13.2NH2振动356
7.13.3NH振动359
7.13.4C—N伸缩振动360
7.14铵盐类化合物基团的振动频率363
7.14.1NH+4振动363
7.14.2NH+3振动364
7.14.3NH+2振动367
7.14.4NH+伸缩振动368
7.14.5N+的有关振动369
7.15氨基酸类化合物基团的振动频率370
7.15.1COO振动370
7.15.2NH+3振动373
7.15.3NH+2振动374
7.16酰胺类化合物基团的振动频率375
7.16.1酰胺I谱带(酰胺羰基CO伸缩振动)376
7.16.2酰胺II谱带和酰胺III谱带（C—N伸缩振动）378
7.16.3酰胺Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ和Ⅶ谱带381
7.16.4NH2伸缩振动381
7.16.5NH伸缩振动（酰胺A和酰胺B）381
7.17酰卤类化合物基团的振动频率382
7.17.1酰卤羰基CO伸缩振动383
7.17.2酰卤的碳卤C—X伸缩振动384
7.17.3酰卤基团OC—X的变角振动385
7.17.4芳香酰卤的C—C伸缩振动385
7.18糖类化合物基团的振动频率386
7.18.1糖类O—H伸缩振动388
7.18.2糖类C—OH伸缩振动388
7.18.3糖类C—O—C伸缩振动388
7.18.4糖类C—H伸缩振动和变角振动389
7.19含硼化合物基团的振动频率390
7.19.1硼氢振动390
7.19.2硼氧B—O振动391
7.19.3硼氟B—F振动393
7.20含硅化合物基团的振动频率394
7.20.1硅氢伸缩振动394
7.20.2硅碳伸缩振动395
7.20.3硅氧伸缩振动395
7.20.4硅氮伸缩振动396
7.21含氮化合物基团的振动频率397
7.21.1硝酸盐NO3振动397
7.21.2亚硝酸盐NO-2伸缩振动399
7.21.3硝基化合物NO2伸缩振动399
7.21.4亚硝基NO伸缩振动401
7.21.5亚硝酰基N≡O伸缩振动401
7.21.6亚硝基胺N—NO的NO伸缩振动402
7.21.7肟CN—OH的有关振动402
7.21.8氰化物—C≡N的伸缩振动403
7.21.9氰酸盐和异氰酸盐（-O—C≡N和OCN-）的有关振动404
7.21.10氰酸酯和异氰酸酯（—O—C≡N和—NCO）的有关振动405
7.21.11硫氰酸盐和异硫氰酸盐（-S—C≡N和—NCS）的有关振动405
7.21.12硫氰酸酯和异硫氰酸酯（—S—C≡N和—NCS）的有关振动407
7.21.13碳二亚胺NCN伸缩振动407
7.21.14重氮化合物CNN和叠氮化合物N3伸缩振动408
7.22含磷化合物基团的振动频率410
7.22.1PO伸缩振动410
7.22.2P—O伸缩振动413
7.22.3P—OH伸缩振动414
7.22.4PO—H伸缩振动415
7.22.5P—H伸缩振动415
7.22.6P—C伸缩振动416
7.22.7P—F伸缩振动416
7.22.8P—Cl伸缩振动416
7.22.9PS伸缩振动416
7.23水、重水、氢氧化物和过氧化物的振动频率418
7.23.1H2O的振动418
7.23.2D2O的振动421
7.23.3金属氢氧化物的O—H伸缩振动421
7.23.4过氧化物的O—O伸缩振动421
7.24含硫化合物基团的振动频率423
7.24.1SO4振动423
7.24.2SO3振动426
7.24.3SO2振动429
7.24.4SO振动429
7.24.5S—H伸缩振动431
7.24.6CS振动431
7.25含卤素基团的振动频率435
7.25.1C—F振动435
7.25.2C—Cl振动436
7.25.3C—Br振动438
7.25.4C—I振动440
7.26无机化合物基团的振动频率441
7.26.1中性分子的振动频率441
7.26.2简单无机盐的振动频率443
7.26.3含氧酸盐阴离子的振动频率444
7.26.4金属氧化物的振动频率449
第8章红外光谱的定性分析和未知物的剖析451
8.1红外光谱的定性分析451
8.1.1已知物的验证451
8.1.2样品纯度和杂质检出限的确定452
8.1.3样品的比对454
8.1.4谱库检索455
8.2未知物的红外光谱剖析457
8.2.1固体未知物样品的剖析457
8.2.2液体未知物样品的剖析462
8.2.3聚合物未知样品的剖析465
第9章红外光谱的定量分析467
9.1朗伯比耳定律468
9.2峰高和峰面积的测量470
9.2.1峰高的测量方法470
9.2.2峰面积的测量方法473
9.3曲线拟合法测量峰高和峰面积475
9.4导数光谱用于定量分析478
9.5固体样品的定量分析479
9.6液体样品的定量分析480
9.6.1液池厚度的测定480
9.6.2单一组分液体样品的定量分析482
9.6.3二组分液体的定量分析483
9.6.4三组分液体的定量分析485
9.7多组分液体的定量分析486
9.8高分子共聚物和共混物的定量分析487
附录基团振动频率表490
参考文献508