红外光谱教程二.docx
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红外光谱教程二
红外光谱
1红外光谱发展史
雨后天空出现的彩虹，是人类经常观测到的自然光谱。
而真正意义上对光谱的研究是从英国科学家牛顿（Newton）开始的。
1666年牛顿证明一束白光可分为一系列不同颜色的可见光，而这一系列的光投影到一个屏幕上出现了一条从紫色到红色的光带。
牛顿导入“光谱”（spectrum）一词来描述这一现象。
牛顿的研究是光谱科学开端的标志。
从牛顿之后人类对光的认识逐渐从可见光区扩展到红外和紫外区。
1800年英国科学家W.Herschel将来自太阳的辐射构成一副与牛顿大致相同的光谱，然后将一支温度计通过不同颜色的光，并且用另外一支不在光谱中的温度计作为参考。
他发现当温度计从光谱的紫色末端向红色末端移动时，温度计的读数逐渐上升。
特别令人吃惊的是当温度计移动到红色末端之外的区域时，温度计上的读数达到最高。
这个试验的结果有两重含义，首先是可见光区域红色末端之外还有看不见的其他辐射区域存在，其次是这种辐射能够产生热。
由于这种射线存在的区域在可见光区末端以外而被称为红外线。
（1801年德国科学家J.W.Ritter考察太阳光谱的另外一端，即紫色端时发现超出紫色端的区域内有某种能量存在并且能使AgCl产生化学反应，该试验导致了紫外线的发现。
1881年Abney和Festing第一次将红外线用于分子结构的研究。
他们Hilger光谱仪拍下了46个有机液体的从0.7到1.2微米区域的红外吸收光谱。
由于这种仪器检测器的限制，所能够记录下的光谱波长范围十分有限。
随后的重大突破是测辐射热仪的发明。
1880年天文学家Langley在研究太阳和其他星球发出的热辐射时发明一种检测装置。
该装置由一根细导线和一个线圈相连，当热辐射抵达导线时能够引起导线电阻非常微小的变化。
而这种变化的大小与抵达辐射的大小成正比。
这就是测辐射热仪的核心部分。
用该仪器突破了照相的限制，能够在更宽的波长范围检测分子的红外光谱。
采用NaCl作棱镜和测辐射热仪作检测器，瑞典科学家Angstrem第一次记录了分子的基本振动（从基态到第一激发态）频率。
1889年Angstrem首次证实尽管CO和CO2都是由碳原子和氧原子组成，但因为是不同的气体分子而具有不同的红外光谱图。
这个试验最根本的意义在于它表明了红外吸收产生的根源是分子而不是原子。
而整个分子光谱学科就是建立在这个基础上的。
不久Julius发表了20个有机液体的红外光谱图，并且将在3000cm-1的吸收带指认为甲基的特征吸收峰。
这是科学家们第一次将分子的结构特征和光谱吸收峰的位置直接联系起来。
图1是液体水和重水部分红外光谱图，主要为近红外部分。
图中可观察到水分子在739和970nm处有吸收峰存在，这些峰都处在可见光区红色一端之外。
由于氢键作用，液体水的红外光谱图比气态水的谱图要复杂得多。
红外光谱仪的研制可追溯的20世纪初期。
1908年Coblentz制备和应用了用氯化钠晶体为棱镜的红外光谱议；1910年Wood和Trowbridge6研制了小阶梯光栅红外光谱议；1918年Sleator和Randall研制出高分辨仪器。
20世纪40年代开始研究双光束红外光谱议。
1950年由美国PE公司开始商业化生产名为Perkin-Elmer21的双光束红外光谱议。
与单光束光谱仪相比，双光束红外光谱议不需要由经过专门训练的光谱学家进行操作，能够很快的得到光谱图。
因此Perkin-Elmer21很快在美国畅销。
Perkin-Elmer21的问世大大的促进了红外光谱仪的普及。
现代红外光谱议是以傅立叶变换为基础的仪器。
该类仪器不用棱镜或者光栅分光，而是用干涉仪得到干涉图，采用傅立叶变换将以时间为变量的干涉图变换为以频率为变量的光谱图。
傅立叶红外光谱仪的产生是一次革命性的飞跃。
与传统的仪器相比，傅立叶红外光谱仪具有快速、高信噪比和高分辨率等特点。
更重要的是傅立叶变换催生了许多新技术，例如步进扫描、时间分辨和红外成像等。
这些新技术大大的拓宽了红外的应用领域，使得红外技术的发展产生了质的飞跃。
如果采用分光的办法，这些技术是不可能实现的。
这些技术的产生，大大的拓宽了红外技术的应用领域。
是用红外成像技术得到的地球表面温度分布和地球大气层中水蒸气含量图。
没有傅立叶变换技术，不可能得到这样的图像。
图1.2Perkin-Elmer21双光束红外光谱议。
该仪器是由美国Perkin-Elmer公司1950开始制造，是最早期商业化生产的双光束红外光谱议。
红外光谱的理论解释是建立在量子力学和群论的基础上的。
1900年普朗克在研究黑体辐射问题时，给出了著名的Plank常数h,表示能量的不连续性。
量子力学从此走上历史舞台。
1911年WNernst指出分子振动和转动的运动形态的不连续性是量子理论的必然结果。
1912年丹麦物理化学家NielsBjerrum提出HCl分子的振动是带负电的Cl原子核带正电的H原子之间的相对位移。
分子的能量由平动、转动和振动组成，并且转动能量量子化的理论，该理论被称为旧量子理论或者半经典量子理论。
后来矩阵、群论等数学和物理方法被应用于分子光谱理论。
随着现代科学的不断发展，分子光谱的理论也在不断的发展和完善。
分子光谱理论和应用的研究还在发展之中。
多维分子光谱的理论和应用就是研究方向之一。
2红外光谱理论基础
当电磁波照射物质时，物质可以吸收一部分辐射。
吸收的能量可以激发电子到较高的能级或增加分子振动能级和转动能级。
分子的能量是量子化的，分子吸收辐射能也是量子化的。
所以对某一个分子来说，它只能吸收某些特定频率的辐射，因为只有这些特定频率辐射的能量，才能引起分子中电子的跃迁或振动能级和转动能级的变化，产生特征的分子光谱。
分子吸收光谱可分为三类：
转动光谱：
分子转动能级之间的能量差很小，转动光谱位于电磁波谱中的远红外及微波区域内，以此可以测定简单分子的键长、键角，但在有机化学上用途不大。
振动光谱：
分子振动能级间的能量差比同一振动能级中转动能级之间能量差大100倍左右，它们大多在近红外区域内，因此称为红外光谱。
电子光谱：
使电子能级发生变化所需的能量约为使振动能级发生变化所需能量的10～100倍，一般出现在可见及紫外区域内，称紫外－可见光谱。
量子场论或量子电动力学可以正确地描述和解释红外射线（一种电磁辐射）与物质的相互作用。
若采用半经典的理论处理方法，即对组成物质的分子和原子作为量子力学体系来处理，辐射场作为一种经典物理中的电磁波并忽略其光子的特征，则分子红外光谱是由分子不停地作振动和转动而产生的。
分子振动是指分子中各原子在平衡位置附近作相对运动，多原子分子可组成多种振动模式。
当孤立分子中各原子以同一频率、同一相位在平衡位置附近作简谐振动时，这种振动方式称简正振动。
含N个原子的分子应有3N－6个简正振动方式；如果是线性分子，只有3N－5个简正振动方式。
图中示出非线性3原子分子仅有的3种简正振动模式。
分子的转动指的是分子绕质心进行的运动。
分子振动和转动的能量不是连续的，而是量子化的。
当分子由一种振动（或转动）状态跃迁至另一种振动（或转动）状态时，就要吸收或发射与其能级差相应的光。
电磁波常用波长或频率来表示。
它们之间的关系为：
ν＝ｃ／λ式中，ν为频率，单位是赫兹（Hz）,λ是波长，单位是厘米（cm）、微米（μm）或纳米（nm）。
它们的关系是：
C＝3×1010cm/s，1nm=10-9m=10-7cm=10-3μm。
光具有波动性和微粒性，因此电磁波还可以用光量子的能量来描述。
E=hν=hc/λ这里E是光量子能量，h=6.624×10-34J.s是普朗克（Plank）常数。
由上式可见，波长越短，频率越大其能量也越高。
如果把某一有机化合物对不同波长辐射的吸收情况（以透射率或吸收率等表示）记录下来就成为这个化合物的吸收光谱——如红外光谱、紫外光谱等。
吸收光谱与分子结构的关系非常密切，可以认为吸收光谱也是一个化合物的固有性质:
对光的吸收性质，因此吸收光谱可以作为鉴定有机化合物的重要依据。
对物质自发发射或受激发射的红外射线进行分光，可得到红外发射光谱，物质的红外发射光谱主要决定于物质的温度和化学组成；对被物质所吸收的红外射线进行分光，可得到红外吸收光谱。
每种分子都有由其组成和结构决定的独有的红外吸收光谱，它是一种分子光谱，具有高度的特征性，可以用来研究分子的结构和化学键，如力常数的测定，而且广泛地用于表征和鉴别各种化学物种等。
分子的红外吸收光谱属于带状光谱。
原子也有红外发射和吸收光谱，但都是线状光谱。
按红外射线的波长范围，可粗略地分为近红外光谱（波段为0.8～2.5微米）、中红外光谱（2.5～25微米）和远红外光谱（25～1000微米）。
在红外光谱中频率还常用波数（σ）来表示，即每一厘米长度中所含波的数目，其单位是厘米-1（cm-1）。
σ＝1/λ＝υ／c。
研究红外光谱的方法主要是吸收光谱法。
以波长或波数为横坐标,以强度或其他随波长变化的性质为纵坐标所得到的反映红外射线与物质相互作用的红外光谱图。
3红外光谱分析
1）概述
利用红外光谱对物质分子进行的分析和鉴定。
将一束不同波长的红外射线照射到物质的分子上，某些特定波长的红外射线被吸收，形成这一分子的红外吸收光谱。
每种分子都有由其组成和结构决定的独有的红外吸收光谱，据此可以对分子进行结构分析和鉴定。
红外吸收光谱是由分子不停地作振动和转动运动而产生的，分子振动是指分子中各原子在平衡位置附近作相对运动，多原子分子可组成多种振动图形。
当分子中各原子以同一频率、同一相位在平衡位置附近作简谐振动时，这种振动方式称简正振动（例如伸缩振动和变角振动）。
分子振动的能量与红外射线的光量子能量正好对应，因此当分子的振动状态改变时，就可以发射红外光谱，也可以因红外辐射激发分子而振动而产生红外吸收光谱。
分子的振动和转动的能量不是连续而是量子化的。
但由于在分子的振动跃迁过程中也常常伴随转动跃迁，使振动光谱呈带状。
所以分子的红外光谱属带状光谱。
分子越大，红外谱带也越多。
2）红外光谱分析仪的种类
使用的红外光谱仪有两种类型：
①棱镜和光栅光谱仪。
属于色散型，它的单色器为棱镜或光栅，属单通道测量。
②傅里叶变换红外光谱仪。
它是非色散型的，其核心部分是一台双光束干涉仪。
当仪器中的动镜移动时，经过干涉仪的两束相干光间的光程差就改变，探测器所测得的光强也随之变化，从而得到干涉图。
经过傅里叶变换的数学运算后，就可得到入射光的光谱。
这种仪器的优点：
①多通道测量，使信噪比提高。
②光通量高，提高了仪器的灵敏度。
③波数值的精确度可达0.01厘米-1。
④增加动镜移动距离，可使分辨本领提高。
⑤工作波段可从可见区延伸到毫米区，可以实现远红外光谱的测定。
3）红外光谱分析-作用
红外光谱可以提供三种信息,即三个特征量。
一、谱带位置，即波长或波数。
在红外光谱图上，化学键（基团）的特征吸收频率即谱带位置是红外光谱的重要数据，是定性各种化学键（基团）和结构分析的依据。
谱带位置不同，反映了物质中含有不同的化学键（基团）。
二、谱带强度，即透射百分率或吸收百分率。
谱带强度与分子的对称性有关。
对称性越强，振动中分子偶极矩变化越小，谱带强度也就越弱。
三、谱带形状，也反映了分子结构特性，可帮助辩别各种官能团。
因此，红外光谱分析可用于研究分子的结构和化学键，也可以作为表征和鉴别化学物种的方法。
红外光谱具有高度特征性，可以采用与标准化合物的红外光谱对比的方法来做分析鉴定。
已有几种汇集成册的标准红外光谱集出版，可将这些图谱贮存在计算机中，用以对比和检索，进行分析鉴定。
利用化学键的特征波数来鉴别化合物的类型，并可用于定量测定。
由于分子中邻近基团的相互作用，使同一基团在不同分子中的特征波数有一定变化范围。
此外，在高聚物的构型、构象、力学性质的研究，以及物理、天文、气象、遥感、生物、医学等领域，也广泛应用红外光谱。
4红外光谱的应用
红外光谱（IR）是一种吸收光谱，对有机化合物的鉴定和结构分析有鲜明的特征性。
任何两个不同的化合物（除光学异构外）一般没有相同的红外光谱，因此运用红外光谱可以确定两个化合物是否相同。
此外，一些官能团，虽然在分子中的地位不同，但也可以在一定的波长范围内发生吸收。
根据化合物的红外光谱可以找出分子中含有哪些官能团。
在做红外光谱图时，所需样品少，速度快，因而是一种有效和常用的分析方法。
4.1红外吸收光谱的基本原理
任何物质的分子都是由原子通过化学键联结起来而组成的。
分子中的原子与化学键都处于不断的运动中。
它们的运动，除了原子外层价电子跃迁以外，还有分子中原子的振动和分子本身的转动。
这些运动形式都可能吸收外界能量而引起能级的跃迁，每一个振动能级常包含有很多转动分能级，因此在分子发生振动能级跃迁时，不可避免的发生转动能级的跃迁，因此无法测得纯振动光谱，故通常所测得的光谱实际上是振动-转动光谱，简称振转光谱。
当有机物分子吸收红外光谱后，体系能量增加，产生振动能级的跃迁。
分子的振动一般包括键的伸缩振动和键的弯曲振动，伸缩振动是指沿键轴的振动，弯曲振动是指键角交替地发生变化的振动。
振动以多种形式存在，在这些振动中,只有那些在振动是发生偶极矩变化的振动才能吸收红外光。
这是因为振动引起电荷分布的改变所产生的电场，与红外辐射的电磁场发生共振而引起吸收。
在振动能级发生改变时，常常伴随着一系列转动能级的改变，测量有机化合物红外光谱时，所看到的吸收谱带是连续的峰谷相间的，而不是断续的线性红外光谱。
因此，红外光谱是分子的振动－转动光谱。
4.1.1分子的振动与红外吸收
1、双原子分子的振动
分子的振动运动可近似地看成一些用弹簧连接着的小球的运动。
以双原子分子为例，若把两原子间的化学键看成质量可以忽略不计的弹簧，长度为r（键长），两个原子分子量为m1、m2。
如果把两个原子看成两个小球，则它们之间的伸缩振动可以近似的看成沿轴线方向的简谐振动，双原子分子的振动频率取决于化学键的力常数和原子的质量，化学键越强，相对原子质量越小，振动频率越高。
H-Cl2892.4cm-1，C=C1683cm-1，C-H2911.4cm-1，C-C1190cm-1同类原子组成的化学键（折合质量相同），力常数大的，基本振动频率就大。
由于氢的原子质量最小，故含氢原子单键的基本振动频率都出现在中红外的高频率区。
红外光谱中吸收的频率与振动形式密切相关。
由于弯曲振动不改变键长，它所需要的能量较小，因此它的吸收频率较低，通常在1500cm-1以下。
分子中的化学键犹如一根弹簧，两个键连原子又如弹簧两端的小球。
这样的简谐振子模型，其振动频率可按虎克（Hooke）定律来计算。
或
这里m1,m2是两个键连原子的质量，k是化学键的力常数。
单键的力常数为5N/cm左右，双键和叁键分别是单键的两倍和三倍。
从上式可看出：
（1）化学键的振动频率或波数与力常数k的平方根成正比，k愈大，振动波数亦愈大，如C─C吸收出现在较低的波数区，1200～700cm-1，而C=C在1700～1450cm-1，C=C在2300～2100cm-1。
（2）振动频率或波数与原子的折合质量m1*m2/（m1+m2）的平方根成反比。
因此，当两个振动原子中有一个为氢时，则因为氢原子的质量很小，m1*m2/（m1+m2）就很小，振动频率或波数就大，C—H，O-H，N-H键的伸缩振动吸收出现在高波数区就是这个缘故。
试验结果还表明，化学键的振动频率还受其它因素的影响，但影响较小，所以同一基团的吸收基本上相对稳定地出现在某一特定范围内。
因此研究红外光谱可以得到分子结构的信息。
2、多原子分子的振动
（1）、基本振动的类型
多原子分子基本振动类型可分为两类：
伸缩振动和弯曲振动。
亚甲基CH2的各种振动形式。
对称伸缩振动不对称伸缩振动
亚甲基的伸缩振动
剪式振动面内摇摆面外摇摆扭曲变形
面内弯曲振动面外弯曲振动
亚甲基的基本振动形式及红外吸收
A、伸缩振动用υ表示，伸缩振动是指原子沿着键轴方向伸缩，使键长发生周期性的变化的振动。
伸缩振动的力常数比弯曲振动的力常数要大，因而同一基团的伸缩振动常在高频区出现吸收。
周围环境的改变对频率的变化影响较小。
由于振动偶合作用，原子数N大于等于3的基团还可以分为对称伸缩振动和不对称伸缩振动符号分别为υs和υas一般υas比υs的频率高。
B、弯曲振动用δ表示，弯曲振动又叫变形或变角振动。
一般是指基团键角发生周期性的变化的振动或分子中原子团对其余部分作相对运动。
弯曲振动的力常数比伸缩振动的小，因此同一基团的弯曲振动在其伸缩振动的低频区出现，另外弯曲振动对环境结构的改变可以在较广的波段范围内出现，所以一般不把它作为基团频率处理。
（2）、分子的振动自由度
多原子分子的振动比双原子振动要复杂的多。
双原子分子只有一种振动方式（伸缩振动），所以可以产生一个基本振动吸收峰。
而多原子分子随着原子数目的增加，振动方式也越复杂，因而它可以出现一个以上的吸收峰，并且这些峰的数目与分子的振动自由度有关。
在研究多原子分子时，常把多原子的复杂振动分解为许多简单的基本振动（又称简正振动），这些基本振动数目称为分子的振动自由度，简称分子自由度。
分子自由度数目与该分子中各原子在空间坐标中运动状态的总和紧紧相关。
经典振动理论表明，含N个原子的线型分子其振动自由度3N—5，非线型分子其振动自由度为3N—6。
每种振动形式都有它特定的振动频率，也即有相对应的红外吸收峰，因此分子振动自由度数目越大，则在红外吸收光谱中出现的峰数也就越多。
4.1.2红外吸收光谱产生条件
分子在发生振动能级跃迁时，需要一定的能量，这个能量通常由辐射体系的红外光来供给。
由于振动能级是量子化的，因此分子振动将只能吸收一定的能量，即吸收与分子振动能级间隔E振的能量相应波长的光线。
如果光量子的能量为EL=hυL（υL是红外辐射频率），当发生振动能级跃迁时，必须满足E振=EL,分子在振动过程中必须有瞬间偶极矩的改变，才能在红外光谱中出现相对应的吸收峰，这种振动称为具有红外活性的振动。
例如CO2（4种振动形式）2349cm-1、667cm-1。
4.1.3红外吸收峰的强度
分子振动时偶极矩的变化不仅决定了该分子能否吸收红外光产生红外光谱，而且还关系到吸收峰的强度。
根据量子理论，红外吸收峰的强度与分子振动时偶极矩变化的平方成正比。
因此，振动时偶极矩变化越大，吸收强度越强。
而偶极矩变化大小主要取决于下列四种因素。
1、化学键两端连接的原子，若它们的电负性相差越大（极性越大），瞬间偶极矩的变化也越大，在伸缩振动时，引起的红外吸收峰也越强（有费米共振等因素时除外）。
2、振动形式不同对分子的电荷分布影响不同，故吸收峰强度也不同。
通常不对称伸缩振动比对称伸缩振动的影响大，而伸缩振动又比弯曲振动影响大。
3、结构对称的分子在振动过程中，如果整个分子的偶极矩始终为零，没有吸收峰出现。
4、其它诸如费米共振、形成氢键及与偶极矩大的基团共轭等因素，也会使吸收峰强度改变。
红外光谱中吸收峰的强度可以用吸光度（A）或透过率T%表示。
峰的强度遵守朗伯-比耳定律。
吸光度与透过率关系为A=lg（1/T）,所以在红外光谱中“谷”越深（T%小），吸光度越大，吸收强度越强。
4.1.4红外吸收光谱中常用的几个术语
1、基频峰与泛频峰
当分子吸收一定频率的红外线后，振动能级从基态（V0）跃迁到第一激发态（V1）时所产生的吸收峰，称为基频峰。
如果振动能级从基态（V0）跃迁到第二激发态（V2）、第三激发态（V3）….所产生的吸收峰称为倍频峰。
通常基频峰强度比倍频峰强，由于分子的非谐振性质，倍频峰并非是基频峰的两倍，而是略小一些（H-Cl分子基频峰是2885.9cm-1，强度很大，其二倍频峰是5668cm-1，是一个很弱的峰）。
还有组频峰，它包括合频峰及差频峰，它们的强度更弱，一般不易辨认。
倍频峰、差频峰及合频峰总称为泛频峰。
2、特征峰与相关峰
红外光谱的最大特点是具有特征性。
复杂分子中存在许多原子基团，各个原子团在分子被激发后，都会发生特征的振动。
分子的振动实质上是化学键的振动。
通过研究发现，同一类型的化学键的振动频率非常接近，总是在某个范围内。
例如CH3-NH2中NH2基具有一定的吸收频率而很多含有NH2基的化合物，在这个频率附近（3500—3100cm-1）也出现吸收峰。
因此凡是能用于鉴定原子团存在的并有较高强度的吸收峰，称为特征峰，对应的频率称为特征频率，一个基团除有特征峰外，还有很多其它振动形式的吸收峰，习惯上称为相关峰。
4.1.5红外吸收峰减少的原因
1、红外非活性振动，高度对称的分子，由于有些振动不引起偶极矩的变化，故没有红外吸收峰。
2、不在同一平面内的具有相同频率的两个基频振动，可发生简并，在红外光谱中只出现一个吸收峰。
3、仪器的分辨率低，使有的强度很弱的吸收峰不能检出，或吸收峰相距太近分不开而简并。
4、有些基团的振动频率出现在低频区（长波区），超出仪器的测试范围。
4.1.6红外吸收峰增加的原因
1、倍频吸收
2、组合频的产生一种频率的光，同时被两个振动所吸收，其能量对应两种振动能级的能量变化之和，其对应的吸收峰称为组合峰，也是一个弱峰，一般出现在两个或多个基频之和或差的附近（基频为ν1、ν2的两个吸收峰，它们的组频峰在ν1+ν2或ν1-ν2附近）。
3、振动偶合相同的两个基团在分子中靠得很近时，其相应的特征峰常会发生分裂形成两个峰，这种现象称为振动偶合（异丙基中的两个甲基相互振动偶合，引起甲基的对称弯曲振动1380cm-1处的峰裂分为强度差不多的两个峰，分别出现在1385～1380cm-1及1375～1365cm-1）。
4、弗米共振倍频峰或组频峰位于某强的基频峰附近时，弱的倍频峰或组频峰的强度会被大大的强化，这种倍频峰或组频峰与基频峰之间的偶合，称为弗米共振，往往裂分为两个峰（醛基的C-H伸缩振动2830～2965cm-1和其C-H弯曲振动1390cm-1的倍频峰发生弗米共振，裂分为两个峰，在2840cm-1和2760cm-1附近出现两个中等强度的吸收峰，这成为醛基的特征峰）。
4.2特征谱带和指纹区
红外光的波长处在0.75μm到300μm的范围内，习惯上将红外光谱进一步分为近红外（λ=0.75～3.0μm）、中红外（λ=3.0～30μm）、和远红外（λ=30～300μm）三个区域。
一般的红外吸收光谱，主要指中红外范围，波数在400～4000cm-1之间。
中红外区在红外光谱分析中应用最广，该区又分为官能团区（或称特征频率区，4000～1330cm-1）和指纹区（1330～400cm-1）。
红外光谱图上波数在4000～1300cm-1之间的高频区，通常称为特征谱带区。
该区域中出现的谱带不多，主要是X-H键（Ｘ＝Ｃ、Ｏ、Ｎ）和重键的伸缩振动引起的吸收峰。
该区域中出现的吸收峰受分子其他部分的影响较小，从而可以估计出化合物中含有哪些官能团，可能是哪类化合物，因此在该区域中能用于鉴定官能团存在的吸收峰成为特征吸收峰。
红外光谱上波数在1300～400cm-1之间的低频区，这个区域出现的谱带是属于各种单键的伸缩振动和多数基团的弯曲振动，这个区域的振动类型复杂而且重叠,特征性差,吸收带相当多，吸收光谱很复杂，主要是C-X键（X=C、N、O）的伸缩振动及各种弯曲振动引起的吸收峰，它们受分子其它部分结构的影响较大，而且各种弯曲振动的能级差又较小，但对分子结构的变化高度敏感,只要分子结构上有微小的变化,都会引起这部分光谱的明显改变.，能反映分子结构的细微变化。
致使这一区域的谱带非常密集，每一种有机化合物在该区谱带的位置、强度和形状均不相同，如人的指纹一样，通常称为指纹区。
该区域内的吸收带有些是由整个分子的振动、转动而引起的，故它们反映了整个分子的特征。
没有两个化合物在这部分的信号是一样的
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