解 IR 光譜

析紅外吸收光譜以辨官能團，評氫鍵，匯樣品結構特徵之全錄。

用時

• 辨未知化合之官能團，為初篩之步
• 證某官能團之有無（如驗某反應由醇轉為酮）
• 監反應進程，隨特徵吸收之現與滅
• 別官能團內容異之相似化合
• 以振動資訊補 NMR 與質譜之數據

入

• 必要：IR 光譜數據（cm-1 吸收頻率與強度，%透射率或吸光度圖）
• 必要：樣品製備法（KBr 壓片、ATR、Nujol 糊、薄膜、溶液池）
• 可選：分子式或預期化合類
• 可選：自他光譜得之既知結構片段
• 可選：儀器參數（解析度、掃描範圍、檢測器類型）

法

第一步：立光譜品質與格式

析峰之前，驗光譜適於解讀：

1. 察 y 軸格式：判光譜以 %透射率 (%T，峰向下) 或吸光度 (A，峰向上) 繪之。後析皆依一致之約
2. 驗波數範圍：確標準中紅外析至少涵 4000--400 cm-1。記任何截斷
3. 評基線：佳基線當相對平、近 100%T（或 0 吸光度）於無吸收之區。傾或雜之基線減可信
4. 察解析度：相鄰峰隔小於儀器解析度則不可別。典型 FTIR 解析度為 4 cm-1
5. 辨製備偽影：KBr 壓片或現水分所致寬 O-H 帶（~3400 cm-1）。Nujol 糊蔽 C-H 伸縮。ATR 於低波數顯強度失真。記限解讀之偽影

**得：**光譜確適於析，格式、範圍、偽影皆有記。

**敗則：**若光譜基線嚴重問題、飽和（樣品過濃致平底峰）、或製備偽影蔽關鍵區，記此限並標影響之譜區為不可靠。

第二步：掃診斷區 (4000--1500 cm-1)

系統化析高頻區，大多官能團於此生特徵吸收：

1. O-H 伸縮 (3200--3600 cm-1)：尋寬吸收。近 3600 cm-1 之銳峰示游離 O-H；3200--3400 cm-1 居中之寬帶示氫鍵 O-H（醇、羧酸、水）
2. N-H 伸縮 (3300--3500 cm-1)：一級胺顯二峰（對稱與不對稱伸縮）；二級胺顯一峰。常銳於 O-H 帶
3. C-H 伸縮 (2800--3300 cm-1)：

頻率 (cm-1)	歸屬
3300	sp C-H（炔，銳）
3000--3100	sp2 C-H（芳香、乙烯）
2850--3000	sp3 C-H（烷，多峰）
2700--2850	醛 C-H（費米共振二峰）

4. 三鍵區 (2000--2300 cm-1)：

頻率 (cm-1)	歸屬	備
2100--2260	C 三鍵 C	對稱則弱或無
2200--2260	C 三鍵 N	中至強
~2350	CO2	大氣偽影，略之

5. 羰基區 (1650--1800 cm-1) — IR 中最具診斷之單區：

頻率 (cm-1)	歸屬
1800--1830、1740--1770	酸酐（二 C=O 伸縮）
1770--1780	醯氯
1735--1750	酯
1700--1725	羧酸
1705--1720	醛
1705--1720	酮
1680--1700	共軛酮／α-β 不飽和
1630--1690	醯胺（醯胺 I 帶）

6. C=C 與 C=N 伸縮 (1600--1680 cm-1)：烯烴 C=C 現於 1620--1680 cm-1（弱至中）。芳香 C=C 顯近 1450--1600 cm-1 之多峰。C=N（亞胺）現於 1620--1660 cm-1

**得：**診斷區諸吸收皆有辨，附官能團歸屬與信度（強、暫、無）。

**敗則：**若羰基區被蔽（如 KBr 中之水吸收、大氣 CO2），記其闕。若預期官能團之吸收闕，宜二製備法相證乃定其真闕。

第三步：析指紋區 (1500--400 cm-1)

察低頻區以得確證與結構細節：

1. C-O 伸縮 (1000--1300 cm-1)：醚、酯、醇、羧酸生強 C-O 伸縮吸收。酯於 1000--1100 cm-1 附近另顯特徵強帶，與羰基並現
2. C-N 伸縮 (1000--1250 cm-1)：胺與醯胺；與 C-O 疊令歸屬暫定，非他證不可定
3. C-F、C-Cl、C-Br 伸縮：

頻率 (cm-1)	歸屬
1000--1400	C-F（強）
600--800	C-Cl
500--680	C-Br

4. 芳香取代型 (700--900 cm-1)：面外 C-H 彎折示取代：

頻率 (cm-1)	型
730--770	單取代（加 690--710）
735--770	鄰二取代
750--810、860--900	間二取代
790--840	對二取代

5. 指紋區整比：指紋區乃每化合所獨。若參考光譜可得，疊此區以證同

**得：**為第二步所辨官能團之確證歸屬，加結構細節（取代型、C-O/C-N 歸屬）。

**敗則：**指紋區本複雜而疊。若歸屬曖昧，標為暫，以診斷區與他光譜數據定終結。

第四步：評氫鍵與分子間效應

評樣品態與分子間相互如何影響光譜：

1. 氫鍵展寬：比 O-H 與 N-H 帶之寬與位。游離 O-H 銳而近 3600 cm-1；氫鍵 O-H 寬而移至 3200--3400 cm-1。羧酸二聚顯極寬 O-H 於 2500--3300 cm-1
2. 濃度與態效應：不同濃度之溶液光譜可別分子內（與濃度無關）與分子間（與濃度有關）氫鍵
3. 費米共振：二疊帶或分裂成雙峰。典為 2720 與 2820 cm-1 附近之醛 C-H 對。識費米共振以免誤指餘峰為獨立官能團
4. 固態效應：KBr 壓片與 Nujol 糊反映固態堆積，展寬諸帶，較溶液光譜可移頻 10--20 cm-1。ATR 光譜最近純液態

**得：**氫鍵態有述，製備法偽影有校，異常帶形有釋。

**敗則：**若氫鍵效應不可解（如 O-H 與 N-H 帶相疊），記其曖。D2O 交換實驗或變溫研究或可助，然需添數據。

第五步：匯官能團錄

結諸察為結構化之報：

1. 列已證官能團：診斷區有強而明吸收者（如 1715 cm-1 之銳 C=O = 酮或醛）
2. 列暫定歸屬：證據弱或疊之吸收，可由不只一官能團釋者
3. 列闕之官能團：特徵強吸收明闕之團（如無寬 O-H 帶則無游離醇或羧酸）
4. 記悖處：不合所提官能團集之吸收，或所闕之預期吸收
5. 交叉驗：比 IR 所得官能團錄於他法（NMR、MS、UV-Vis）之資訊

**得：**官能團錄已全，依信度分類，每歸屬附具體頻率與強度為證。

**敗則：**若錄不全或相悖，辨何添實驗（ATR 對 KBr 比、變濃度、D2O 交換）可解曖。

驗

• 光譜品質已評（基線、解析度、偽影、y 軸格式）
• 溶劑、製備法、大氣偽影已辨並除
• 診斷區 (4000--1500 cm-1) 諸吸收已歸或標
• 羰基區已析，可則附具體亞類歸屬
• 指紋區察以得確證
• 氫鍵效應已評，其對峰形／位之影響有記
• 官能團錄依信度匯之
• 闕之官能團明記（反證亦益）
• 諸歸屬與他可得光譜數據交叉驗

陷

• 忽製備偽影：KBr 之水分（寬 3400 cm-1）、Nujol C-H (2850--2950 cm-1)、ATR 於低波數強度失真皆擬或蔽真樣品之吸收。恆考製備法
• 過度解讀指紋區：1500 cm-1 下之區複雜而疊。以為確證，非為主辨。勿歸每峰
• 混大氣 CO2 於樣品峰：2350 cm-1 附近之銳雙峰幾皆為大氣 CO2，非樣品吸收。背景扣除當除之，然當驗
• 忽帶強與寬：同頻之強寬吸收與弱銳峰診斷值異。報強度（強／中／弱）與形（銳／寬）與頻並記
• 單峰之歸屬：勿以一吸收獨辨一官能團。如羰基當由他帶支持（酯之 C-O、醯胺之 N-H、醛之 C-H）
• 由弱吸收斷其闕：某官能團本生弱 IR 吸收（對稱 C=C、對稱炔之三鍵）。峰之闕不必意其團之闕

參

• interpret-nmr-spectrum — 定詳連結與氫環境
• interpret-mass-spectrum — 立分子式與碎裂型
• interpret-uv-vis-spectrum — 述發色團，補 IR 官能團數據
• interpret-raman-spectrum — 得 IR 不活躍模式之互補振動數據
• plan-spectroscopic-analysis — 數據採集前擇並序光譜技術