紅外分光光度法

1、紅外光譜法紅外光譜法又稱“紅外分光光度分析法”。簡稱“IR”，分子吸收光譜的一種。利用物質(zhì)對紅外光區(qū)的電磁輻射的選擇性吸收來進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析及對各種吸收紅外光的化合物的定性和定量分析的一法。紅外光譜法的一般特點(diǎn)特征性強(qiáng)、測定快速、不破壞試樣、試樣用量少、操作簡便、能分析各種狀態(tài)的試樣、分析靈敏度較低、定量分析誤差較大。紅外光譜法的應(yīng)用1. 定性分析和結(jié)構(gòu)分析紅外光譜具有鮮明的特征性，其譜帶的數(shù)目、位置、形狀和強(qiáng)度都隨化合物不同而各不相同。因此，紅外光譜法是定性鑒定和結(jié)構(gòu)分析的有力工具2. 定量分析紅外光譜法對試樣的要求紅外光譜的試樣可以是液體、固體或氣體，一般應(yīng)要求：（1）試樣應(yīng)該是單一組份的純物

2、質(zhì)，純度應(yīng)98%或符合商業(yè)規(guī)格才便于與純物質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)光譜進(jìn)行對照。多組份試樣應(yīng)在測定前盡量預(yù)先用分餾、萃取、重結(jié)晶或色譜法進(jìn)行分離提純，否則各組份光譜相互重疊，難于判斷。（2）試樣中不應(yīng)含有游離水。水本身有紅外吸收，會嚴(yán)重干擾樣品譜，而且會侵蝕吸收池的鹽窗。（3）試樣的濃度和測試厚度應(yīng)選擇適當(dāng)，以使光譜圖中的大多數(shù)吸收峰的透射比處于10%80%范圍內(nèi)。目前主要有兩類紅外光譜儀：色散型紅外光譜儀和傅立葉變換紅外光譜儀。一、色散型紅外光譜儀1 .光源紅外光譜儀中所用的光源通常是一種惰性固體，同電加熱使之發(fā)射高強(qiáng)度的連續(xù)紅外輻射。常用的是Nernst燈或硅碳棒。Nernst燈是用氧化鋯、氧化釔和氧化釷

3、燒結(jié)而成的中空棒和實心棒。工作溫度約為1700°C,在此高溫下導(dǎo)電并發(fā)射紅外線。但在室溫下是非導(dǎo)體，因此，在工作之前要預(yù)熱。它的特點(diǎn)是發(fā)射強(qiáng)度高，使用壽命長，穩(wěn)定性較好。缺點(diǎn)是價格地硅碳棒貴，機(jī)械強(qiáng)度差，操作不如硅碳棒方便。硅碳棒是由碳化硅燒結(jié)而成，工作溫度在1200-1500°C。2 .吸收池因玻璃、石英等材料不能透過紅外光，紅外吸收池要用可透過紅外光的NaCl、KBr、CsI、KRS-5（TlI58%,TlBr42%）等材料制成窗片。用NaCl、KBr、CsI等材料制成的窗片需注意防潮。固體試樣常與純KBr混勻壓片，然后直接進(jìn)行測定。3 .單色器單色器由色散元件、準(zhǔn)直鏡

4、和狹縫構(gòu)成。色散元件常用復(fù)制的閃耀光柵。由于閃耀光柵存在次級光譜的干擾，因此，需要將光柵和用來分離次光譜的濾光器或前置棱鏡結(jié)合起來使用。4 .檢測器常用的紅外檢測器有高真空熱電偶、熱釋電檢測器及碲鎘汞檢測器。1. 高真空熱電偶是利用不同導(dǎo)體構(gòu)成回路時溫差電現(xiàn)象，將溫差轉(zhuǎn)變?yōu)殡娢徊睢?. 熱釋電檢測器是利用硫酸三苷肽的單晶片作為檢測元件。5.記錄系統(tǒng)二、Fourier變換紅外光譜儀（FTIR）主要部件有：光源、樣品池、單色器、檢測器、放大記錄系統(tǒng)1. 光源能夠發(fā)射高強(qiáng)度連續(xù)紅外輻射的物質(zhì)，通常采用惰性固體作光源，如（1）能斯特?zé)粲射啞⑨?、鈰或釷的氧化物。特點(diǎn)是發(fā)射強(qiáng)度大，尤其在高于1000mm的

5、區(qū)域穩(wěn)定性較好，但機(jī)械強(qiáng)度較差，價格較貴。（2）硅碳棒一由碳化硅燒結(jié)而成特點(diǎn)：在低波數(shù)區(qū)發(fā)射較強(qiáng)，波數(shù)范圍寬，4004000mm；堅固、壽命長，發(fā)光面積大用的較多2. 吸收池紅外吸收池窗口，一般用一些鹽類的單晶制作：如KBr或NaCl等（它們極易吸濕，吸濕后會引起吸收池窗口模糊。要求恒濕環(huán)境?？蓽y定固、液、氣態(tài)樣品。3. 單色器單色器的作用是把通過樣品池和參比池的復(fù)合光色散成單色光，再射到檢測器上加以檢測光柵光柵單色器不僅對恒溫恒濕要求不高，而且具有線性色散，分辨率高和能量損失小等優(yōu)點(diǎn)。棱鏡早期的紅外光譜儀使用一些能透過紅外光的無機(jī)鹽如NaCl、KBr等晶體制作棱鏡；易吸濕，需恒溫、恒濕；近年

6、來已被淘汰。4. 檢測器:檢測器的作用是將照射在它上面的紅外光變成電信號。紅外區(qū)光子能量低，不能使用紫外可見吸收光譜儀上的光電管或光電倍增管。常用的紅外檢測器有三種：真空熱電偶、測輻射熱計、熱電檢測器5. 記錄器由檢測器產(chǎn)生的微弱電信號經(jīng)電子放大器放大后，由記錄筆自動記錄下來新型的儀器配有微處理機(jī)以控制儀器操作、譜圖檢查等2.Fourier變換紅外光譜儀的特點(diǎn)：（1）掃描速度極快Fourier變換儀器是在整掃描時間內(nèi)同時測定所有頻率的信息，一般只要Is左右即可。因此，它可用于測定不穩(wěn)定物質(zhì)的紅外光譜。而色散型紅外光譜儀，在任何一瞬間只能觀測一個很窄的頻率范圍，一次完整掃描通常需要8、15、30

7、s等。（2）具有很高的分辨率通常Fourier變換紅外光譜儀分辨率達(dá)0.10.005cm-1，而一般棱鏡型的儀器分辨率在1000cm-1處有3cm-1,光柵型紅外光譜儀分辨率也只有0.2cm-1。（3）靈敏度高因Fourier變換紅外光譜儀不用狹縫和單色器，反射鏡面又大，故能量損失小，到達(dá)檢測器的能量大，可檢測10-8g數(shù)量級的樣品。除此之外，還有光譜范圍寬（100010cm-1）；測量精度高，重復(fù)性可達(dá)0.1%；雜散光干擾?。粯悠凡皇芤蚣t外聚焦而產(chǎn)生的熱效應(yīng)的影響；特別適合于與氣相色譜聯(lián)機(jī)或研究化學(xué)反應(yīng)機(jī)理等。紅外光譜制樣的方法1 .氣體樣品氣態(tài)樣品可在玻璃氣槽內(nèi)進(jìn)行測定，它的兩端粘有紅外透

8、光的NaCl或KBr窗片。先將氣槽抽真空，再將試樣注入。2 .液體和溶液試樣（1）液體池法沸點(diǎn)較低，揮發(fā)性較大的試樣，可注入封閉液體池中，液層厚度一般為0.011mm。（2）液膜法沸點(diǎn)較高的試樣，直接直接滴在兩片鹽片之間，形成液膜。對于一些吸收很強(qiáng)的液體，當(dāng)用調(diào)整厚度的方法仍然得不到滿意的譜圖時，可用適當(dāng)?shù)娜軇┡涑上∪芤哼M(jìn)行測定。一些固體也可以溶液的形式進(jìn)行測定。常用的紅外光譜溶劑應(yīng)在所測光譜區(qū)內(nèi)本身沒有強(qiáng)烈的吸收，不侵蝕鹽窗，對試樣沒有強(qiáng)烈的溶劑化效應(yīng)等。3 .固體試樣(1)壓片法將l2mg試樣與200mg純KBr研細(xì)均勻，置于模具中，用(510)107Pa壓力在油壓機(jī)上壓成透明薄片，即可用語測定。試樣和KBr都應(yīng)經(jīng)干燥處理，研磨到粒度小于2微米，以免散射光影響。(2)石蠟糊法將干燥處理后的試樣研細(xì)，與液體石蠟或全氟代烴混合，調(diào)成糊狀，夾在鹽片中測定。(3) 薄膜法主要用于高分子