红外光谱图的纵坐标为解读.docx

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红外光谱图的纵坐标为解读

红外光谱图的纵坐标为解读

1、红外光谱图的纵坐标为吸收强度，横坐标为波长λ单位（μm）

（微米）或波数1/λ单位：

cm-1

2、红外光谱图提供结构分析的四大信息为：

峰数，峰位，峰形，峰强。

3、红外光谱的主要应用：

有机化合物的结构解析。

4、红外光谱的定性主要根据图谱中的：

基团的特征吸收频率；

5、红外光谱的定量是根据图谱中的：

特征峰的强度

6、红外吸收光谱产生的要满足两个条件是：

（1）辐射应具有能满足物质产生振动跃迁所需的能量；

（2）辐射与物质间有相互偶合作用。

7、对称分子没有偶极矩，辐射不能引起共振，在IR中：

无红外活性。

如：

N2、O2、Cl2等。

8、非对称分子有偶极矩，辐射不能引起共振，在IR中：

有红外活性。

9、在IR中对称分子无红外活性。

原因是：

没有偶极矩，辐射不能引起共振，

10、在IR中非对称分子有红外活性。

原因是：

有偶极矩，辐射不能引起共振，

11、有机化合物的IR取决于分子的结构特征。

各管能团发生振动能级跃迁需要能量的大小（键力常数K）取决于：

键两端原子的折合质量和键的力常数，

12、有机化合物的IR取决于分子的结构特征。

各管能团发生振动能级跃迁需要能量的大小取决于键两端原子的折合质量和键的力常数K，两端原子的折合质量越大（键力常数K不变），振动能级跃迁向红移。

13、有机化合物的IR取决于分子的结构特征。

各管能团发生振动能级跃迁需要能量的大小取

峰的强度越强；

20、IR中对峰强的描述是瞬间偶基距变化小，键两端原子电负性相差越小（极性越小），吸收峰的强度越弱不；

21；IR中吸收峰强度∝偶极矩的平方

22、IR中偶极矩变化主要化合物的结构对称性；对称性差，偶极矩变化大，吸收峰强度大

强度符号：

强：

s；中m；弱w

23、常见的有机化合物基团频率出现的范围：

4000~670cm-1

依据基团的振动形式，分为四个区：

（1）4000~2500cm-1X—H伸缩振动区（X=O，N，C，S）

（2）2500~1900cm-1三键，累积双键伸缩振动区

3）1900~1200cm-1双键伸缩振动区

以上三个区也称管能团区

（4）1200~670cm-1X—Y伸缩，X—H变形振动区，这个区也称指纹区。

24、在IR中饱和醛（酮）1740-1720cm-1；强、尖峰；如何区别醛，酮？

醛在高波，酮在低波

25、在IR中如何区别饱和醛（酮）与不饱和醛（酮）？

饱和醛、酮向高波移动，不饱和醛、酮向低波移动

26、在IR中饱和如何区别酸与酮中的碳基峰？

酸在高波，酮在低波

27、在IR中C=O（1850~1600cm-1）碳氧双键的特征峰，强度大，峰尖锐。

下列酮、酯、酰胺和羧酸中碳基出现在不同波数的原因是碳基所处的周围化学环境中电子效应（诱导效应和共轭效应）的净结果。

从诱导效应的大小顺序是酸、酯、酮、酰胺。

28、化学键的振动频率不仅与其性质有关，还受分子的内部结构和外部因素影响。

相同基团的特征吸收并不总在一个固定频率上。

1．内部因素主要是

（1）电子效应包括：

a．诱导效应，ｂ．共轭效应，吸电子基团使吸收峰向高频（，高波，兰移）方向移动。

29、化学键的振动频率不仅与其性质有关，还受分子的内部结构和外部因素影响。

相同基团的特征吸收并不总在一个固定频率上。

1．内部因素主要是

（1）电子效应包括：

a．诱导效应、ｂ．共轭效应：

共轭电子基团使吸收峰向低频（低波，红移）方向移动。

30、化学键的振动频率不仅与其性质有关，还受分子的内部结构和外部因素影响。

相同基团的特征吸收并不总在一个固定频率上。

1．内部因素主要是

（1）电子效应包括：

a．诱导效应、ｂ．共轭效应：

共轭电子基团使吸收峰向低频（低波，红移）方向移动。

31、化学键的振动频率不仅与其性质有关，还受分子的内部结构和外部因素影响。

相同基团的特征吸收并不总在一个固定频率上。

外部因素主要是氢键效应，（分子内氢键；分子间氢键）：

对峰位，峰强产生极明显影响，使伸缩振动频率向低波数方向移动

32、下列I和II中羟基的伸缩振动工频率的原因是I有氢键，II无氢键。

III

33、紫外吸收光谱的产生是分子价电子能级跃迁所致，其吸收波长范围：

100-800nm.，远紫外光区:

100-200nm，近紫外光区:

200-400nm可见光区:

400-800nm。

33、紫外吸收光谱（吸收曲线）可以提供物质的结构信息，并作为物质定性分析的依据之一，可用于结构鉴定（定性）和定量分析。

34、分子中电子跃迁的同时，伴随着振动、转动能级的跃迁;因此是带状光谱。

35、UV光谱图的纵坐标为吸收强度A单位（无），横坐标为波长λ单位（nm）。

36、UV吸收曲线中最大吸光度处对应的波长为λmax，同一种物质对不同波长光的吸光度不同。

不同浓度的同一种物质，其吸收曲线形状相似其λmax不变。

而对于不同物质，它们的吸收曲线形状和λmax则不同。

37、UV吸收曲线中不同浓度的同一种物质，在某一定波长下吸光度A有差异，在λmax处吸光度A的差异最大。

测定最灵敏此特性可作作为物质定量分析的依据。

38、UV吸收曲线中，在λmax处吸光度随浓度变化的幅度最大，所以。

吸收曲线是定量分析中选择入射光波长λmax为测定波长。

39、吸收光谱的波长分布是由产生谱带的跃迁能级间的能量差所决定，反映了分子内部能级分布状况，是物质定性的依据；

40、UV吸收谱带的强度与分子偶极矩变化、跃迁几率有关，这提供分子结构的信息。

41、在UV中，通常将在最大吸收波长处测得的摩尔吸光系数εmax也作为定性的依据。

42、紫外—可见吸收光谱中，有机化合物的紫外—可见吸收光谱是三种电子跃迁的结果：

这三种电子是：

σ电子、π电子、n电子。

43、紫外—可见吸收光谱中，有机化合物的紫外—可见吸收光谱是三种电子跃迁的结果，当外层电子吸收紫外或可见辐射后，这三种电子就从基态向激发态（反键轨道）跃迁。

主要有四种跃迁并所需能量ΔΕ大小顺序为：

n→π＊<π→π＊

44、不饱和烃π→π*跃迁所产生的UV谱带称为K带，n→π跃迁所产生的UV谱带称为R带。

45、在UV光谱中，助色基团取代π→π＊，使K带总是发生红移。

46、在UV光谱中，当助色基团是-NH2,-OH,-OR等取代基团时，使K带总是发生红移。

使R带总是发生兰移。

47、在UV光谱中，-β,α不饱和醛酮及共轭程度越高的-β,α不饱和醛酮比起饱和醛酮

，使K带和R带总是发生红移。

48、苯环上三个共扼双键的π→π*跃迁产生的二个特征吸收带；称为E1带，吸收波长约在180~184nm和E2带，吸收波长约在200~204nm；π→π*与苯环振动引起的吸收带称为B带，吸收波长约在230-270nm含取代基时，B带简化，红移。

49、下列分子在UV中描述有几种电子跃迁类型：

n→π＊，π→π＊，n→σ＊，σ→σ＊

50、立体结构的影响UV吸收光谱，下列I与II中，哪个红移II

III

51、互变结构的影响UV吸收光谱，下列I与II中，哪个红移II

III

52、对UV，从非极性溶剂到极性溶剂，n→π*跃迁：

兰移；π→π*跃迁：

红移

53、下面UV吸收曲线中，箭头方向填写颜色效应及红蓝移动。

54、最有用的紫外—可见光谱是由π→π＊和n→π＊跃迁产生的。

这两种跃迁均要求有机物分子中含有不饱和基团。

这类含有π键的不饱和基团称为生色团。

有一些含有n电子的基团（如—OH、—OR、—NH２、—NHR、—X等），它们本身没有生色功能（不能吸收λ>200nm的光），但当它们与生色团相连时，就会发生n—π共轭作用，增强生色团的生色能力（吸收波长向长波方向移动，且吸收强度增加），这样的基团称为助色团。

55、AAS中，基态→第一激发态,吸收一定频率的辐射能量。

产生共振吸收线，属吸收光谱，激发态→基态发射出一定频率，产生的谱线为共振发射线，属发射光谱。

56、在AAS中特征谱线的特征性描述

（1）是指各种元素的原子结构和外层电子排布不同，基态→第一激发态跃迁吸收能量不同，因此具有特征性。

（2）是指各种元素的基态→第一激发态最易发生，吸收最强，最灵敏线。

因此具有特征谱线，利用原子蒸气对特征谱线的吸收可以进行定量分析

57、AAS吸收峰变宽有

（1）自然宽度，

（2）温度变宽（多普勒变宽Doppler），（3）压力变宽（劳伦兹变宽，赫鲁兹马克变宽），（4）自吸变宽，（5）场致变宽

58、AAS中由于吸收峰变宽，Kv（积分吸收系数）无法计算，到1955年，瓦尔西（WalshA）提出了在原子吸收分析中需要使用锐线光源，发射线的半宽度很窄的发射线光源来测量谱线的峰值吸收，实现Kv（积分吸收系数）≈K0（峰值吸收系数），发射线光源叫锐线光源，锐线光源需要满足的条件：

（1）光源的发射线与吸收线的ν0一致。

（2）发射线的Δν1/2小于吸收线的Δν1/2。

59、谁来提供锐线光源？

应用科学家提出他来实现，这种提供锐线光源的装置叫空心阴极灯。

它是用不同待测元素作阴极材料制成的。

60、AAS中测定条件的选择，1．分析线一般选待测元素的共振线作为分析线，2．通带（可调节狭缝宽度改变），无邻近干扰线（如测碱及碱土金属）时，可选较大的通带，反之（如测过渡及稀土金属），宜选较小通带。

3．空心阴极灯电流，在保证有稳定和足够的辐射光通量的情况下，尽量选较低的电流。

4．火焰可依据不同试样元素选择不同火焰类型。

5．观测高度是调节燃烧器高度，可使元素通过自由原子浓度最大的火焰区，灵敏度高，观测稳定性好。

色谱分析部份

1、分析化学：

2、化学分析：

3、仪器分析：

4、色谱是一门分离、分析方法。

5、色谱分离柱中的两相间不断进行着的分配过程。

其中的一相固定不动，称为固定相；

6、另一相是携带试样混合物流过此固定相的流体（气体或液体），称为流动相。

7、两相及两相的相对运动构成了色谱法的基础

8、气相色谱：

沸点低于400℃的、在气化过程中不分解且能被检测器检测的各种有机试样，流动相为气体（称为载气）。

按分离柱不同可分为：

填充柱色谱和毛细管柱色谱；按固定相的不同又分为：

气固色谱和气液色谱

9、液相色谱：

能溶解流动相的，且能被检测器检测的高沸点、热不稳定的有机、无机、生物试样的分离分析，流动相为液体（也称为淋洗液）。

按固定相的不同分为：

液固色谱和液液色谱。

以特制的离子交换树脂为固定相，不同pH值的水溶液为流动相叫离子色谱，是液相色谱的一种

10、其他色谱方法：

薄层色谱和纸色谱，凝胶色谱法：

测聚合物分子量分布。

超临界色谱:

CO2流动相。

高效毛细管电泳:

九十年代快速发展、特别适合生物试样分析分离的高效分析仪器。

11、气相色谱结构流程：

12、载气系统包括：

气源、净化干燥管和载气流速控制

13、进样装置：

进样器+气化室

14、气化室：

将液体试样瞬间气化的装置。

无催化作用

15、色谱柱：

色谱仪的核心部件。

有不锈钢管或玻璃管和毛细管柱子。

16、检测系统：

色谱仪的眼睛，常用的检测器：

热导检测器、氢火焰离子化检测器

17、温度控制系统：

温度是色谱分离条件的重要选择参数；

气化室、分离室、检测器三部分在色谱仪操作时均需控制温度；

气化室：

保证液体试样瞬间气化；

检测器：

保证被分离后的组分通过时不在此冷凝；

分离室：

准确控制分离需要的温度。

当试样复杂时，分离室温度需要按一定程序控制温度变化，各组分在最佳温度下分离；

18、色谱分析的基线：

无试样通过检测器时，检测到的信号即为基线。

19、保留时间（tR）：

组分从进样到柱后出现浓度极大值时所需的时间；

20、死时间（tM）：

不与固定相作用的气体（如空气）的保留时间；

21、调整保留时间（tR＇）：

tR＇=tR－tM

22、下图中各符号所表示的物理意义

23、相对保留值r21：

组分2与组分1调整保留值之比：

r21=t´R2/t´R1=V´R2/V´R1

24、区域宽度：

用来衡量色谱峰宽度的参数，有三种表示方法：

（1）标准偏差（σ）：

即0.607倍峰高处色谱峰宽度的一半。

（2）半峰宽（Y1/2）：

色谱峰高一半处的宽度Y1/2=2.354σ

（3）峰底宽（Wb）：

Wb=4σ

25、分配系数，用K表示，即：

K=CS/CM；分配系数是色谱分离的依据。

♠一定温度下，组分的分配系数K越大，出峰越慢；

♠试样一定时，K主要取决于固定相性质；

♠每个组份在各种固定相上的分配系数K不同；

♠选择适宜的固定相可改善分离效果；

♠试样中的各组分具有不同的K值是分离的基础；

♠某组分的K=0时，即不被固定相保留，最先流出。

26、色谱理论：

两种色谱理论：

塔板理论和速率理论；需要解决的问题：

色谱分离过程的热力学和动力学问题。

影响分离及柱效的因素与提高柱效的途径，柱效与分离度的评价指标及其关系。

27、组分保留时间：

色谱过程的热力学因素控制；色谱峰变宽：

色谱过程的动力学因素控制；

28、理论塔板数与色谱参数之间的关系为：

公式

29、有效塔板数和有效塔板高度：

公式

30、单位柱长的塔板数越多，表明柱效越高

31、当色谱柱长度一定时，塔板数n越大（塔板高度H越小），被测组分在柱内被分配的次数越多，柱效能则越高，所得色谱峰越窄。

32、不同物质在同一色谱柱上的分配系数不同，用有效塔板数和有效塔板高度作为衡量柱效能的指标时，应指明测定物质。

33、柱效不能表示被分离组分的实际分离效果，当两组分的分配系数K相同时，无论该色谱柱的塔板数多大，都无法分离。

34、塔板理论无法解释同一色谱柱在不同的载气流速下柱效不同的实验结果，也无法指出影响柱效的因素及提高柱效的途径。

35、速率理论-影响柱效的因素：

H=A+B/u+C·u减小A、B、C三项可提高柱效；

存在着最佳流速；

A、B、C三项各与哪些因素有关：

A─涡流扩散项，B/u—分子扩散项，B·u—传质阻力项

36、载气流速与柱效——最佳流速：

载气流速高时：

传质阻力项是影响柱效的主要因素，流速⇑，柱效⇓。

载气流速低时：

分子扩散项成为影响柱效的主要因素，流速⇑,柱效⇑

37、最佳流速计算式

38、速率理论的要点：

（1）组分分子在柱内运行的多路径与涡流扩散、浓度梯度所造成的分子扩散及传质阻力使气液两相间的分配平衡不能瞬间达到等因素是造成色谱峰扩展柱效下降的主要原因。

（2）通过选择适当的固定相粒度、载气种类、液膜厚度及载气流速可提高柱效。

（3）速率理论为色谱分离和操作条件选择提供了理论指导。

阐明了流速和柱温对柱效及分离的影响。

（4）各种因素相互制约，如载气流速增大，分子扩散项的影响减小，使柱效提高，但同时传质阻力项的影响增大，又使柱效下降；柱温升高，有利于传质，但又加剧了分子扩散的影响，选择最佳条件，才能使柱效达到最高。

39、分离度的表达式：

相邻两峰完全分离的标准

40、分离度与柱效表达式：

（1）分离度与柱效，分离度与柱效的平方根成正比，r21一定时，增加柱效，可提高分离度，但组分保留时间增加且峰扩展，分析时间长。

（2）分离度与r21，，增大r21是提高分离度的最有效方法，计算可知，在相同分离度下，当r21增加一倍，需要的n有效减小10000倍。

（3）增大r21的最有效方法是选择合适的固定液。

41、色谱柱及使用条件的选择1.固定相的选择：

气－液色谱，应根据“相似相溶”的原则

①分离非极性组分时，通常选用非极性固定相。

各组分按沸点顺序出峰，低沸点组分先出峰。

②分离极性组分时，一般选用极性固定液。

各组分按极性大小顺序流出色谱柱，极性小的先出峰。

③分离非极性和极性的（或易被极化的）混合物，一般选用极性固定液。

此时，非极性组分先出峰，极性的（或易被极化的）组分后出峰。

④醇、胺、水等强极性和能形成氢键的化合物的分离，通常选择极性或氢键性的固定液。

⑤组成复杂、较难分离的试样，通常使用特殊固定液，或混合固定相。

42、柱长和柱内径的选择：

增加柱长对提高分离度有利（分离度R正比于柱长L2），但组分的保留时间tR↑，且柱阻力↑，不便操作。

43、柱温的确定：

（1）首先应使柱温控制在固定液的最高使用温度（超过该温度固定液易流失）和最低使用温度（低于此温度固定液以固体形式存在）范围之内。

（2）柱温升高，分离度下降，色谱峰变窄变高。

柱温↑，被测组分的挥发度↑，即被测组分在气相中的浓度↑，K↓，tR↓，低沸点组份峰易产生重叠。

（3）柱温↓，分离度↑，分析时间↑。

对于难分离物质对，降低柱温虽然可在一定程度内使分离得到改善，但是不可能使之完全分离，这是由于两组分的相对保留值增大的同时，两组分的峰宽也在增加，当后者的增加速度大于前者时，两峰的交叠更为严重。

（4）柱温一般选择在接近或略低于组分平均沸点时的温度。

组分复杂，沸程宽的试样，采用程序升温。

44、载气种类和流速的选择：

考虑三个方面：

载气对柱效的影响、检测器要求及载气性质

45、载气流速的选择：

46、进样方式和进样量的选择：

进样量应控制在柱容量允许范围及检测器线性检测范围之内。

进样要求动作快、时间短。

47、气化温度的选择：

气化温度一般较柱温高30~70°C，防止气化温度太高造成试样分解。

48、气液色谱固定相：

气液色谱固定相[固定液　+　担体（支持体）]：

分为表面涂渍固定液和键合固定液。

49、气相色谱固定液选择的基本原则：

“相似相溶”，选择与试样性质相近的固定液。

50、固定液的最高最低使用温度：

高于最高使用温度易分解，温度低呈固体，无分离效果；

51、色谱分析的最低检测限（最小检测量）：

检测器响应值为2倍噪声水平时的试样浓度（或质量），被定义为最低检测限（或该物质的最小检测量）。

52、影响热导检测器灵敏度的因素：

①桥路电流I：

I↑，钨丝的温度↑，钨丝与池体之间的温差↑，有利于热传导，检测器灵敏度提高。

检测器的响应值S∝I3，但稳定性下降，基线不稳。

桥路电流太高时，还可能造成钨丝烧坏。

②池体温度：

池体温度与钨丝温度相差越大，越有利于热传导，检测器的灵敏度也就越高，但池体温度不能低于分离柱温度，以防止试样组分在检测器中冷凝。

53、色谱定性鉴定方法：

（1）利用纯物质定性的方法

利用保留值定性：

通过对比试样中具有与纯物质相同保留值的色谱峰，来确定试样中是否含有该物质及在色谱图中的位置。

不适用于不同仪器上获得的数据之间的对比。

利用加入法定性：

将纯物质加入到试样中，观察各组分色谱峰的相对变化。

（2）利用文献保留值定性

（3）保留指数

54、色谱定量分析方法：

定量校正因子：

绝对校正因子：

比例系数fi，单位面积对应的物质量：

fi=mi/Ai，相对校正因子f’i：

即组分的绝对校正因子与标准物质的绝对校正因子之比。

55、常用的几种定量方法

（1）归一化法：

特点及要求：

♣归一化法简便、准确；

♣进样量的准确性和操作条件的变动对测定结果影响不大；

♣仅适用于试样中所有组分全出峰的情况

（2）外标法（标准曲线法）：

特点及要求：

♥外标法不使用校正因子，准确性较高，

♥操作条件变化对结果准确性影响较大。

♥对进样量的准确性控制要求较高，适用于大批量试样的快速分析。

（3）内标法：

内标物要满足以下要求：

（a）试样中不含有该物质；

（b）与被测组分性质比较接近；

（c）不与试样发生化学反应；

（d）出峰位置应位于被测组分附近，且无组分峰影响。

试样配制：

准确称取一定量的试样W，加入一定量内标物mS

计算式：

内标法特点

（a）内标法的准确性较高，操作条件和进样量的稍许变动对定量结果的影响不大。

（b）每个试样的分析，都要进行两次称量，不适合大批量试样的快速分析。

（c）若将内标法中的试样取样量和内标物加入量固定，则：

公式：

56、毛细管色谱的特点

（1）不装填料阻力小，长度可达百米的毛细管柱，管径0.2mm。

（2）气流单途径通过柱子，消除了组分在柱中的涡流扩散。

（3）固定液直接涂在管壁上，总柱内壁面积较大,涂层很薄，则气相和液相传质阻力大大降低。

（4）毛细管色谱柱柱效高达每米3000～4000块理论塔板，一支长度100米的毛细管柱，总的理论塔板数可达104～106。

57、毛细管色谱分流比调节：

毛细管柱内径很细，因而带来三个问题：

（1）允许通过的载气流量很小。

（2）柱容量很小，允许的进样量小。

需采用分流技术，

（3）分流后，柱后流出的试样组分量少、流速慢。

解决方法：

灵敏度高的氢焰检测器，采用尾吹技术。

分流比：

放空的试样量与进入毛细管柱的试样量之比。

一般在50：

1到500：

1之间调节。

58、高效液相色谱法的特点：

能溶解在流霰动相的，且能被检测器检测的高沸点、热不稳定有机及生化试样的高效分离分析方法

59、液相色谱柱效与流速的关系：

60、液相色谱流动相：

液相色谱的流动相又称为：

淋洗液，洗脱剂。

流动相组成改变，极性改变，可显著改变组分分离状况；

对于亲水性固定液，采用疏水性流动相，即流动相的极性小于固定液的极性（正相normalphase），反之，流动相的极性大于固定液的极性（反相reversephase）。

正相与反相的出峰顺序相反；

61、固定相：

早期涂渍固定液，固定液流失，较少采用；化学键合固定相：

（将各种不同基团通过化学反应键合到硅胶（担体）表面的游离羟基上。

C-18柱（反相柱）。

62、液相色谱流动相选择：

在选择溶剂时，溶剂的极性是选择的重要依据。

采用正相液-液分配分离时：

首先选择中等极性溶剂，若组分的保留时间太短，降低溶剂极性，反之增加。

也可在低极性溶剂中，逐渐增加其中的极性溶剂，使保留时间缩短。

63、液相色谱选择流动相时应注意的几个问题：

（1）尽量使用高纯度试剂作流动相，防止微量杂质长期累积损坏色谱柱和使检测器噪声增加。

（2）避免流动相与固定相发生作用而使柱效下降或损坏柱子。

如使固定液溶解流失；酸性溶剂破坏氧化铝固定相等。

（3）试样在流动相中应有适宜的溶解度，防止产生沉淀并在柱中沉积。

（4）流动相同时还应满足检测器的要求。

当使用紫外检测器时，流动相不应有紫外吸收。

计算：

例题:

计算正己烯中C=C键伸缩振动频率（由表中查知C=C键的K=9.5~9.9,令其为9.6）,计算波数值。

2、不饱和度是指分子结构中达到饱和所缺一价元素的“对”数。

其作用是由分子的不饱和度可以推断分子中含有双键，三键，环，芳环的数目，验证谱图解析的正确性计算C9H8N2O2

的不饱和度：

计算：

若分子中仅含一，二，三，四价元素（H，O，N，C），则可按下式进行不饱和度

Ω=（2+2n4+n3–n1）/2

n4，n3，n1分别为分子中四价，三价，一价元素数目。

Ω=（2+2⨯9+2–8）/2=7

解释

1、问题：

C=O强；C=C弱

问题：

C=O强；C=C弱；为什么？

吸收峰强度→跃迁几率→偶极矩变化

吸收峰强度∝偶极矩的平方

偶极矩变化——结构对称性