有機物紅外光譜的測繪及結(jié)構(gòu)分析ppt課件

1、有機物紅外光譜的測繪及結(jié)構(gòu)分析有機物紅外光譜的測繪及結(jié)構(gòu)分析 蔣祖艷化學(xué)樓505- - 無水乙醇無水乙醇 苯甲酸苯甲酸 乙酰乙酸乙酯乙酰乙酸乙酯一、基本原理一、基本原理躍遷類型：躍遷類型：一、基本原理一、基本原理l波長與波數(shù)之間的關(guān)系為：l （波數(shù)） / cm-1 =104 /（ / m ）波數(shù)波長紅外光區(qū)紅外光區(qū)近紅外區(qū)NIR）：低能電子躍遷、含氫官能團伸縮振動的倍頻和合頻吸收 產(chǎn)生，譜帶寬，重疊較嚴(yán)重 中紅外區(qū)MIR）：多數(shù)分子的基頻吸收產(chǎn)生官能區(qū)和指紋區(qū)） 有機物的定性分析遠(yuǎn)紅外區(qū)FIR）：小分子轉(zhuǎn)動 光譜區(qū) 適合研究無機化合物和小分子氣體分子的基本振動的類型分子的基本振動的類型雙原子分

2、子的振動形式雙原子分子的振動形式化學(xué)鍵的振動類似于連接兩個小球的彈簧化學(xué)鍵的振動類似于連接兩個小球的彈簧分子的基本振動的類型分子的基本振動的類型l1伸縮振動伸縮振動） ：原子沿著價鍵方向來回運動：原子沿著價鍵方向來回運動CHHCHHCH2對稱伸縮振動對稱伸縮振動CH2反對稱伸縮振動反對稱伸縮振動多原子分子的振動形式多原子分子的振動形式CH2剪式彎曲剪式彎曲CHHCH2平面搖擺平面搖擺CHH2彎曲振動彎曲振動 ( ) ：原子的運動方向與價鍵方向垂直：原子的運動方向與價鍵方向垂直+ +CH2非平面搖擺非平面搖擺CHH+ -CH2面外扭曲面外扭曲CHH紅外光譜產(chǎn)生的條件紅外光譜產(chǎn)生的條件例例2：H2

3、O分子分子先看看先看看H2O和和CO2分子的譜圖產(chǎn)生情況：分子的譜圖產(chǎn)生情況：例例3：CO2分子的振動分子的振動紅外光譜產(chǎn)生的條件紅外光譜產(chǎn)生的條件 條件： (1)輻射應(yīng)具有能滿足物質(zhì)產(chǎn)生振動躍遷所需的能量； (2)分子產(chǎn)生紅外活性振動：振動過程伴隨偶極距的變化。 對稱分子：沒有偶極矩，輻射不能引起共振， 無紅 外活性。如：N2、O2、Cl2 等。 非對稱分子：有偶極矩，紅外活性。 紅外光譜譜圖認(rèn)識紅外光譜譜圖認(rèn)識紅外光譜圖：紅外光譜圖：縱坐標(biāo)為透過率，縱坐標(biāo)為透過率，橫坐標(biāo)為橫坐標(biāo)為波長波長 （ m ）或波數(shù)或波數(shù)cm-1)例例1：辛烷：辛烷紅外光譜圖紅外光譜圖譜圖三要素：峰位、峰強和峰形譜

4、圖三要素：峰位、峰強和峰形（2峰強：紅外吸收峰的強度取決于分子振動時偶極矩的峰強：紅外吸收峰的強度取決于分子振動時偶極矩的變化。一般說來，極性較強的基團變化。一般說來，極性較強的基團(如如C=O,C-X)振動，吸收振動，吸收強度較大；極性較弱的基團強度較大；極性較弱的基團(如如C=C,N-C等等)振動，吸收強度振動，吸收強度較弱；較弱； （1峰位：分子內(nèi)各種官能團的特征吸收峰只出現(xiàn)在峰位：分子內(nèi)各種官能團的特征吸收峰只出現(xiàn)在紅外光波譜的一定范圍紅外光波譜的一定范圍 。 （3峰形：不同基團的某一種振動形式可能會在同一頻率峰形：不同基團的某一種振動形式可能會在同一頻率范圍內(nèi)都有紅外吸收，如范圍內(nèi)都

5、有紅外吸收，如-OH、-NH的伸縮振動峰都在的伸縮振動峰都在3400-3200 cm-1但二者峰形狀有顯著不同。但二者峰形狀有顯著不同。紅外光譜的四個峰紅外光譜的四個峰區(qū)區(qū)二、紅外光譜儀二、紅外光譜儀色散型紅外光譜儀色散型紅外光譜儀 光源、吸收池、單色器、檢測器、記錄系統(tǒng)光源、吸收池、單色器、檢測器、記錄系統(tǒng)傅立葉變換紅外光譜儀傅立葉變換紅外光譜儀FTIRFTIR） 光源、干涉儀、吸收池、檢測器、記錄系統(tǒng)光源、干涉儀、吸收池、檢測器、記錄系統(tǒng)色散型紅外光譜儀色散型紅外光譜儀 各部件排序與紫外各部件排序與紫外- -可見分光光度計有何不同，為什么？可見分光光度計有何不同，為什么？ 缺陷：缺陷：采用

6、了狹縫，能量受到限制，遠(yuǎn)紅外區(qū)能量尤其弱；采用了狹縫，能量受到限制，遠(yuǎn)紅外區(qū)能量尤其弱；掃描速度太慢，使得一些動態(tài)研究以及和其他儀器聯(lián)掃描速度太慢，使得一些動態(tài)研究以及和其他儀器聯(lián)用發(fā)生困難；用發(fā)生困難；對一些吸收紅外輻射很強的或者信號很弱的樣品的測對一些吸收紅外輻射很強的或者信號很弱的樣品的測定及痕量組分的分析等，也受到一定限制。定及痕量組分的分析等，也受到一定限制。傅里葉變換紅外光譜儀的組成傅里葉變換紅外光譜儀的組成 邁克爾遜干涉儀邁克爾遜干涉儀-1 l 0 -lBM光程差光程差 = 0BMBF=BFl掃描速度極快掃描速度極快l具有很高的分辨率具有很高的分辨率l靈敏度高靈敏度高l不用狹縫和

7、光的色散元件，使光的利用率大大不用狹縫和光的色散元件，使光的利用率大大提高；提高；l其他優(yōu)點：如光譜范圍寬；測定精度高，重復(fù)其他優(yōu)點：如光譜范圍寬；測定精度高，重復(fù)性可達(dá)性可達(dá)0.10.1；雜散光干擾??；雜散光干擾小三、樣品的制備三、樣品的制備氣體：玻璃氣槽氣體：玻璃氣槽 玻璃氣槽兩端粘有紅外透光的玻璃氣槽兩端粘有紅外透光的NaClNaCl或或KBrKBr窗片。先將窗片。先將氣槽抽真空，再將試樣注入。氣槽抽真空，再將試樣注入。紅外光譜的試樣可以是氣體、固體或液體。紅外光譜的試樣可以是氣體、固體或液體。 液體：液體池法，液膜法液體：液體池法，液膜法 沸點較高沸點較高BP 80BP 80C C的試

8、樣，直接滴在兩片鹽片的試樣，直接滴在兩片鹽片之間，形成液膜。之間，形成液膜。 固體：壓片法，石蠟糊法，薄膜法固體：壓片法，石蠟糊法，薄膜法 將將1-2mg1-2mg試樣與試樣與200mg200mg純純KBrKBr研細(xì)均勻，置于模具中，用研細(xì)均勻，置于模具中，用（5-105-10）107Pa107Pa壓力在油壓機上壓成透明薄片，待測。壓力在油壓機上壓成透明薄片，待測。本卷須知：本卷須知：1 1、試樣和、試樣和KBrKBr都應(yīng)經(jīng)干燥處理，研磨到粒度小于都應(yīng)經(jīng)干燥處理，研磨到粒度小于2um2um；2 2、掌握樣品和溴化鉀的用量；、掌握樣品和溴化鉀的用量；3 3、對于壓壞的片，不要隨意丟棄，放回研缽中

9、重新研磨；、對于壓壞的片，不要隨意丟棄，放回研缽中重新研磨；5 5、NaClNaCl鹽片裝入后，螺絲不宜擰得過緊，以免壓碎鹽片；鹽片裝入后，螺絲不宜擰得過緊，以免壓碎鹽片；6 6、測定完畢立即將樣品取出，以免樣品揮發(fā)污染儀器、測定完畢立即將樣品取出，以免樣品揮發(fā)污染儀器四、實驗步驟四、實驗步驟 在紅外吸收譜圖上，從高波數(shù)到低波數(shù)，標(biāo)出個特征吸收峰的在紅外吸收譜圖上，從高波數(shù)到低波數(shù)，標(biāo)出個特征吸收峰的頻率，并指出各特征吸收峰屬于何種基團的振動形式。頻率，并指出各特征吸收峰屬于何種基團的振動形式。五、思考題五、思考題u紅外分光光度計與紫外紅外分光光度計與紫外- -可見分光光度計在光路設(shè)計上有可見分光光度計在光路設(shè)計上有何不同？何不同？u試樣含有水分及其它雜質(zhì)時，對紅外吸收光譜分析有何試樣含有水分及其它雜質(zhì)時，對紅外吸收光譜分析有何影響？如何消除？影響？如何消除？u壓片法對壓片法對KBrKBr有哪些要求？為什么研磨后粉末顆粒直徑有哪些要求？為什么研磨后粉末