第九章紅外分光光度法與檢測技術(shù)演示文稿課件

1、第九章紅外分光光度法與檢測技術(shù)演示文稿優(yōu)選第九章紅外分光光度法與檢測技術(shù)3紅外分光光度法（IR）是基于物質(zhì)對紅外輻射的特征吸收而建立起來的分析方法，又稱紅外吸收光譜法。 第一節(jié)概 述 4第一節(jié)概 述一、紅外線及紅外光譜5第一節(jié)概 述1紅外線 紅外線區(qū)域波長近紅外區(qū)0.762.5m中紅外區(qū)2.550m遠(yuǎn)紅外區(qū)501000m0.761000m62 紅外吸收光譜（IR）由物質(zhì)分子吸收中紅外區(qū)的電磁輻射得到。又稱分子振-轉(zhuǎn)光譜。 第一節(jié)概 述7第一節(jié)概 述3紅外光譜的表示方法常用T-或T-表示。橫坐標(biāo)表示吸收峰的位置。以2000cm-1為界，采用兩種比例。“前疏后密”?？v坐標(biāo)表示吸收峰的強(qiáng)度。8第一節(jié)

2、概 述曲線“前疏后密”，吸收峰是向下的“谷”，且多、尖，圖譜復(fù)雜。 9第一節(jié)概 述二、紅外光譜與紫外-可見光譜的區(qū)別相同點：同屬分子吸收光譜。區(qū)別紅外光譜紫外-可見光譜吸收輻射紅外輻射紫外-可見光躍遷類型振-轉(zhuǎn)能級外層電子能級別名分子振-轉(zhuǎn)光譜電子光譜適用范圍振動中伴隨有偶極矩變化的有機(jī)物及某些無機(jī)物不飽和的，特別是具有共軛體系的有機(jī)物特征性峰較密集，信息量多，特征性強(qiáng)峰一般較少，較簡單主要用途定性、結(jié)構(gòu)鑒定定量101紅外光譜（IR）主要由物質(zhì)分子的振動能級躍遷產(chǎn)生。由于分子的振動能級差大于轉(zhuǎn)動能級差，分子發(fā)生振動能級躍遷時必然同時伴隨轉(zhuǎn)動能級躍遷，故紅外光譜又稱分子振-轉(zhuǎn)光譜。2紅外光譜由吸

3、收峰的位置（波數(shù)（cm-1）或波長（m），橫坐標(biāo)）和吸收峰的強(qiáng)度（百分透光率T%，縱坐標(biāo)）共同描述。3紅外光譜與紫外-可見光譜的相同點是同屬分子吸收光譜，區(qū)別在于產(chǎn)生原因、適用范圍、特征性和用途不同。第一節(jié)概 述 點滴積累11一、分子的振動和紅外吸收紅外光譜產(chǎn)生的條件：分子中某基團(tuán)的振動頻率和照射的紅外線頻率一致分子偶極矩發(fā)生變化第二節(jié) 基本原理12第二節(jié) 基本原理分子振動頻率的大小取決于化學(xué)鍵的強(qiáng)度和原子的質(zhì)量?；瘜W(xué)鍵越強(qiáng)，原子折合相對質(zhì)量越小，振動頻率就越高。物質(zhì)不同，結(jié)構(gòu)不同，振動時吸收的紅外線頻率不同。13第二節(jié) 基本原理1闡述紅外光譜產(chǎn)生的條件。2請說出不同的物質(zhì)紅外吸收光譜不同的原

4、因。課堂活動14第二節(jié) 基本原理二、振動形式雙原子：伸縮振動。15第二節(jié) 基本原理對同一基團(tuán)而言，不對稱伸縮振動頻率要稍高于對稱伸縮振動頻率，伸縮振動的頻率高于彎曲振動的頻率。振動形式不同，吸收峰位置不同。16第二節(jié) 基本原理17第二節(jié) 基本原理18第二節(jié) 基本原理三、振動自由度與峰數(shù)非線性分子為3n33=3n6線性分子為3n32=3n5分子基本振動的數(shù)目，即分子的獨立振動數(shù)。3n平動自由度轉(zhuǎn)動自由度振動自由度19第二節(jié) 基本原理H2O為非線性分子，有3種基本振動形式，即3756cm-13652cm-11595cm-120第二節(jié) 基本原理2350cm-11340cm-1666cm-1666cm

5、-1CO2為線性分子，有4種基本振動形式，即21第二節(jié) 基本原理紅外光譜基本振動吸收峰數(shù)小于振動自由度的原因：3儀器性能的限制2紅外非活性振動1簡并頻率相同的不同振動形式吸收峰重疊的現(xiàn)象偶極矩不發(fā)生變化的振動22請說出CO2的紅外光譜只有2350cm-1和666cm-1兩個吸收峰的原因 。第二節(jié) 基本原理課堂活動23第二節(jié) 基本原理四、紅外吸收峰的類型(一）基頻峰與泛頻峰1基頻峰： V=0V=1倍頻峰二倍頻峰（V=0V=2） 三倍頻峰（V=0V=3） 合頻峰 、 ， 差頻峰 、 ， 2.泛頻峰24第二節(jié) 基本原理2特征峰與相關(guān)峰能夠用于鑒別官能團(tuán)存在并具有較高強(qiáng)度的吸收峰。由一個官能團(tuán)所產(chǎn)生的

6、一組具有依存關(guān)系的特征峰稱為相關(guān)吸收峰。25第二節(jié) 基本原理五、吸收峰的位置及影響因素峰位：吸收峰的位置。表示形式：吸收的紅外光的max（或max、max）。26第二節(jié) 基本原理影響因素：（一）內(nèi)部因素1電子效應(yīng) （1）吸電子基團(tuán)的誘導(dǎo)效應(yīng)：常使吸收峰向高頻方向移動?；衔?（cm-1）R-COR1715R-COH1730R-COCl1800R-COF1920R-CONH2192827第二節(jié) 基本原理（2）共軛效應(yīng)：常使吸收峰向低頻方向移動。 1715cm-1 1685cm-1 1685cm-1 1660cm-128第二節(jié) 基本原理2空間效應(yīng) （1）環(huán)張力，使環(huán)內(nèi)雙鍵伸縮振動頻率降低，環(huán)外雙鍵

7、伸縮振動頻率升高。CHCHCHCH1576cm-11611cm-11644cm-11781cm-11678cm-11657cm-11651cm-129第二節(jié) 基本原理（2）空間位阻，使吸收峰向高頻方向移動。1663cm-1 1686cm-1 1693cm-130第二節(jié) 基本原理3氫鍵 使伸縮振動頻率降低。4 互變異構(gòu)、費米共振等 C=O 1760 O-H35003600 C=O 1710 O-H3200250031第二節(jié) 基本原理（二）外部因素1物質(zhì)的狀態(tài) 同一化合物聚集狀態(tài)不同，吸收頻率和強(qiáng)度不同。晶型不同，紅外光譜不同。2溶劑效應(yīng) 極性溶劑中，極性基團(tuán)的伸縮振動頻率常隨溶劑極性的增大而降低

8、。32第二節(jié) 基本原理六、吸收峰的強(qiáng)度及影響因素（L/(cmmol )）吸收峰的強(qiáng)度100非常強(qiáng)峰（vs）20 100L強(qiáng)峰（s）1020中強(qiáng)峰（s）110弱峰（w）1非常弱峰（vw）33第二節(jié) 基本原理影響因素：1振動過程中偶極矩的變化 越大，越大影響偶極矩變化大小的因素：（1）原子電負(fù)性：化學(xué)鍵兩端原子電負(fù)性相差越大， 越大，越大。（2）振動形式：一般as s （3）分子結(jié)構(gòu)的對稱性：對稱性越差，越大，越大。34第二節(jié) 基本原理2振動能級的躍遷幾率 躍遷幾率越大，吸收峰的強(qiáng)度越大。達(dá)到動態(tài)平衡時，激發(fā)態(tài)分子占總分子的百分?jǐn)?shù)。35第二節(jié) 基本原理七、紅外光譜的重要區(qū)域 （一）官能團(tuán)區(qū)：波數(shù)在

9、40001500cm-1之間的區(qū)域 XH伸縮振動區(qū)（40002500cm-1 ） X代表O、N、C、S等原子。（1）OH伸縮振動：游離羥基在37003500cm-1處有尖峰 （2）NH伸縮振動： 位于35003300cm-1 （3）CH伸縮振動：以3000cm-1為界，區(qū)分飽和烴與不飽和烴。36第二節(jié) 基本原理2.叁鍵和累積雙鍵伸縮振動區(qū)（25002000cm-1）主要是叁鍵伸縮振動與累積雙鍵的不對稱伸縮振動。 雙鍵伸縮振動區(qū)20001500cm-1羰基19001650cm-1碳碳雙鍵16701450cm-1芳環(huán)骨架16001500cm-13.雙鍵伸縮振動區(qū)37第二節(jié) 基本原理（二）指紋區(qū)：波

10、數(shù)低于1500cm-1的區(qū)域。主要由化學(xué)鍵的彎曲振動和部分單鍵（CX，XC、O、N等）的伸縮振動引起。 38第二節(jié) 基本原理1振動自由度反映的是分子基本振動的數(shù)目，但并非每種振動都出現(xiàn)吸收峰。2同一基團(tuán)的振動形式不同，吸收峰位置不同。3基頻峰的強(qiáng)度大，是紅外光譜上的主要吸收峰；泛頻峰強(qiáng)度較弱，不易辨認(rèn)，但增加了紅外光譜的特征性。4特征峰常出現(xiàn)在官能團(tuán)區(qū)，相關(guān)峰中的某些峰常出現(xiàn)在指紋區(qū)。官能團(tuán)區(qū)吸收峰較強(qiáng)且稀疏，易辨認(rèn)；指紋區(qū)吸收峰密集，難辨認(rèn)。點滴積累39一、紅外光譜儀的主要部件（一）色散型紅外分光光度計1光源 常用的有硅碳棒和能斯特?zé)簟?吸收池 （1）氣體池：氣體試樣及易揮發(fā)的液體試樣。（2

11、）液體池：常溫下不易揮發(fā)的液體試樣及固體試樣。3單色器 目前主要采用反射光柵作為色散元件。4檢測器 常用真空熱電偶。5記錄儀第三節(jié) 紅外光譜儀與制樣40第三節(jié) 紅外光譜儀與制樣（二）傅里葉變換紅外光譜儀1光源 常用硅碳棒和能斯特?zé)?單色器 邁克爾遜干涉儀3檢測器 熱電型和光電導(dǎo)型檢 測器4計算機(jī)和記錄系統(tǒng)41二、紅外光譜儀的工作原理（一）色散型紅外分光光度計第三節(jié) 紅外光譜儀與制樣42（二）傅里葉變換紅外光譜儀 第三節(jié) 紅外光譜儀與制樣43三、試樣制備（一）氣體試樣 在玻璃氣槽內(nèi)進(jìn)行測定 （二）液體試樣1液膜法2溶液法 （三）固體試樣1薄膜法2糊法 3壓片法 KBr為最常用的固體分散介質(zhì)。 第

12、三節(jié) 紅外光譜儀與制樣44第三節(jié) 紅外光譜儀與制樣四、紅外光譜法的應(yīng)用示例 1定性分析 已知物圖譜對照 標(biāo)準(zhǔn)圖譜對照 45第三節(jié) 紅外光譜儀與制樣此外，紅外分光光度法在藥物雜質(zhì)檢查方面也有應(yīng)用，主要用于無效或低效晶型的檢查。 案例分析驅(qū)腸蟲藥甲苯咪唑有三種不同的晶型，其中C晶型為有效晶型，而A晶型為無效晶型，中國藥典采用紅外分光光度法對A晶型進(jìn)行檢查。甲苯咪唑無效A晶型在640cm-1處有強(qiáng)吸收，而C晶型在此吸收很弱，但在662cm-1處，C晶型吸收較強(qiáng)，而A晶型吸收很弱。當(dāng)試樣中含有無效晶型A時，在640cm-1和662cm-1處吸光度的比值將發(fā)生變化。 46第三節(jié) 紅外光譜儀與制樣2結(jié)構(gòu)分

13、析（1）收集待分析物質(zhì)的相關(guān)數(shù)據(jù)和資料（2）計算未知物的不飽和度47（3）圖譜解析第三節(jié) 紅外光譜儀與制樣識別峰位觀看峰強(qiáng)分析峰形官能團(tuán)區(qū)指紋區(qū)高頻區(qū)低頻區(qū)強(qiáng)峰弱峰48第三節(jié) 紅外光譜儀與制樣3定量分析可用于氣體、液體和固體試樣的定量分析。依據(jù)：朗伯-比爾定律。 標(biāo)準(zhǔn)曲線法解聯(lián)立方程組法單組分試樣、混合物中各組分吸收峰不重疊時各組分的測定混合物中各組分的吸收峰有重疊時49第三節(jié) 紅外光譜儀與制樣例9-1 某化合物C9H10O的紅外吸收光譜上主要吸收峰位為3080cm-1、3040cm-1、2980cm-1、2920cm-1、1690cm-1（s）、1600cm-1、1580cm-1、1500c

14、m-1、1370cm-1、1230cm-1、750cm-1和690cm-1，試推斷該化合物的分子結(jié)構(gòu)。50第三節(jié) 紅外光譜儀與制樣解： 推測結(jié)構(gòu)式中可能含有一個苯環(huán)和一個雙鍵。1690cm-1（s) 推測為 峰，3080cm-1、3040cm-1，可能為苯環(huán)的 峰；1600cm-1、1580cm-1、1500cm-1，可能為苯環(huán)的 峰，1580cm-1，提示碳氧雙鍵可能直接連接在苯環(huán)上而發(fā)生共軛；51第三節(jié) 紅外光譜儀與制樣750cm-1和690cm-1，提示為單取代苯環(huán)的 峰；2980cm-1可能為 峰，2920cm-1可能為 峰，1370cm-1可能為 峰；1230cm-1可能為 峰。綜上

15、，推測該化合物的可能結(jié)構(gòu)為：52第三節(jié) 紅外光譜儀與制樣1紅外光譜法試樣不同，制備方法不同。2不飽和度是衡量分子不飽和程度的指標(biāo)。3紅外光譜法主要用于物質(zhì)的定性分析和結(jié)構(gòu)鑒定，在定量分析方面受到測定條件和靈敏度等的限制。點滴積累53第九章 紅外分光光度法與檢測技術(shù)一、選擇題（一）單項選擇題1關(guān)于紅外光描述正確的是:A能量比紫外光大、波長比紫外光長B能量比紫外光小、波長比紫外光長C能量比紫外光小、波長比紫外光短D能量比紫外光大、波長比紫外光短2紅外光譜吸收的電磁波是:A微波 B可見光 C紅外光 D無線電波【目標(biāo)檢測】543產(chǎn)生紅外光譜的原因是:A原子內(nèi)層電子能級躍遷 B分子外層價電子躍遷C分子轉(zhuǎn)

16、動能級躍遷 D分子振動-轉(zhuǎn)動能級躍遷4紅外光譜又稱為:A電子光譜 B分子振動-轉(zhuǎn)動光譜C原子吸收光譜 D原子發(fā)射光譜第九章 紅外分光光度法與檢測技術(shù)555紅外光譜圖中用作縱坐標(biāo)的標(biāo)度是:A百分透光率T% B光強(qiáng)度I C波數(shù) D波長6紅外光譜屬于:A原子吸收光譜 B分子吸收光譜 C電子光譜 D磁共振譜 第九章 紅外分光光度法與檢測技術(shù)567紅外光譜與紫外-可見光譜比較:A紅外光譜的特征性強(qiáng)B紫外-可見光譜的特征性強(qiáng)C紅外光譜與紫外-可見光譜的特征性均強(qiáng)D紅外光譜與紫外-可見光譜的特征性均不強(qiáng)第九章 紅外分光光度法與檢測技術(shù)578伸縮振動指的是:A鍵角發(fā)生變化的振動B分子平面發(fā)生變化的振動C吸收峰

17、強(qiáng)度發(fā)生變化的振動D鍵長沿鍵軸方向發(fā)生周期性變化的振動 第九章 紅外分光光度法與檢測技術(shù)589振動能級由基態(tài)躍遷至第一激發(fā)態(tài)所產(chǎn)生的吸收峰是:A合頻峰 B基頻峰 C差頻峰 D泛頻峰10紅外非活性振動是指:A分子的偶極矩為零 B非極性分子C振動時分子偶極矩?zé)o變化 D分子沒有振動第九章 紅外分光光度法與檢測技術(shù)5911下列敘述不正確的是:A共軛效應(yīng)使紅外吸收峰向低波數(shù)方向移動B誘導(dǎo)效應(yīng)使紅外吸收峰向高波數(shù)方向移動C分子的振動自由度數(shù)等于紅外吸收光譜上的吸收峰數(shù)D氫鍵的形成使伸縮振動頻率降低 第九章 紅外分光光度法與檢測技術(shù)6012有一含氧化合物，如用紅外光譜判斷它是否為羰基化合物，主要依據(jù)的譜帶范圍為:A19001650cm-1 B35003200cm-1 C15001300cm-1 D1000650cm-1 13紅外吸收峰數(shù)常小于振動自由度數(shù)的原因之一是:A紅外活性振動 B簡并C產(chǎn)生泛頻峰 D分子振動時偶極矩變化不為