第三小組紅外光譜演示文稿

第三小組紅外光譜演示文稿目前一頁\總數五十頁\編于十七點（優(yōu)選）第三小組紅外光譜目前二頁\總數五十頁\編于十七點傅里葉紅外光譜儀分析（惠成）：特點掃描速度快，可以在1S內測得多張紅外光譜圖靈敏度高、檢測樣品量少光譜量大，是一種無損檢測方法，可以檢測透射較低的樣品，可以檢測氣體、固體、液體、薄膜等樣品分辨率高，便于觀察氣態(tài)分子的精細結構測定光譜范圍寬，分子的振動能級與許多結構特征因素相關，只要改變光源、分束器和檢測器的配置，就可以得到整個紅外區(qū)光譜。每種化合物均有紅外吸收（除了單原子分子＆同核雙原子），因此應用范圍廣

目前三頁\總數五十頁\編于十七點應用分子結構的研究和化學組成的分析，廣泛應用于有機化學、高分子化學、有機化學、化工、催化、石油、材料、生物、醫(yī)藥等領域。目前四頁\總數五十頁\編于十七點技術參數最高分辨率：2.0cm-1/1.0cm-1/0.5cm-1信噪比：15000:1(P-P)/30000:1(P-P)/40000:1(P-P)分束器：溴化鉀鍍鍺/寬帶溴化鉀鍍鍺檢測器：DTGS檢測器/DLATGS檢測器光源：空冷陶瓷光源目前五頁\總數五十頁\編于十七點原理光源發(fā)出的光被分束器（類似半透半反鏡）分為兩束，一束經透射到達動鏡，另一束經反射到達定鏡。兩束光分別經定鏡和動鏡反射再回到分束器，動鏡以一恒定速度作直線運動，因而經分束器分束后的兩束光形成光程差，產生干涉。干涉光在分束器會合后通過樣品池，通過樣品后含有樣品信息的干涉光到達檢測器，然后通過傅里葉變換對信號進行處理，最終得到透過率或吸光度隨波數或波長的紅外吸收光譜圖。目前六頁\總數五十頁\編于十七點紅外光譜的基本原理紅外光譜起源于分子中化學鍵的振動,屬于分子光譜中的振動光譜，紅外吸收譜帶的位置（波數cm-1

）對應分子振動能級躍遷的能級差；紅外吸收譜帶強度反映能級躍遷的幾率。紅外光在電磁波譜中的波數范圍：近紅外：12800~4000cm-1

(0.78~2.5μm)中紅外：4000~400cm-1

(2.5~25μm)遠紅外：400~10cm-1

(25~1000μm)目前七頁\總數五十頁\編于十七點使用方法（文毓、沂德）1、開機前準備（電源電壓-穩(wěn)定，室溫：15-25攝氏度，濕度小于或等于60%）2、開機3、制樣4、掃描和輸出紅外光譜5、關機6、清洗壓片模具和瑪瑙研缽目前八頁\總數五十頁\編于十七點目前九頁\總數五十頁\編于十七點目前十頁\總數五十頁\編于十七點目前十一頁\總數五十頁\編于十七點樣品的制備方法制品的最佳厚度為：10~30um1.薄膜法：（1）直接采用法：試品本身是透明的薄膜，厚度適合；（2）熱壓成膜法：熱塑性高聚物可以通過加熱壓成適當厚度的薄膜。（3）溶液鑄模法：溶劑溶解試品——溶液至玻璃板至溶劑完全揮發(fā)——取薄膜2.壓片法：用于固體粉末的制樣方法，將研磨好的粉末放入壓片模中，用油壓機制成透明的薄片。目前十二頁\總數五十頁\編于十七點3.液膜法（1）溶液法：將高聚物溶液在KBr晶片上涂成薄薄的一層液膜進行測定（2）懸浮法——很少用4.鑒于高聚物材料的復雜性，故在制樣之前常要進行樣品預處理：方法1.分離與提純；2.熱裂解；3.化學處理。目前十三頁\總數五十頁\編于十七點制品的預處理1：分離與提純：可用溶解-沉淀法；萃取法；色譜法2:熱裂解：用于不溶不熔的高聚物材料3：化學處理目前十四頁\總數五十頁\編于十七點目前十五頁\總數五十頁\編于十七點目前十六頁\總數五十頁\編于十七點維護方法1、溫度：測定時實驗室的溫度應在15～30℃，相對濕度應在65%以下，所用電源應配備有穩(wěn)壓裝置和接地線。因要嚴格控制室內的相對濕度，因此紅外實驗室的面積不要太大，能放得下必須的儀器設備即可，但室內一定要有除濕裝置。

2、除濕：為防止儀器受潮而影響使用壽命，紅外實驗室應經常保持干燥，即使儀器不用，也應每周開機至少兩次，每次半天，同時開除濕機除濕。特別是霉雨季節(jié)，最好是能每天開除濕機目前十七頁\總數五十頁\編于十七點紅外光譜圖的分析（建華、婷婷）

譜圖解析的一般程序一種是按光譜圖中吸收峰強度順序解析，即首先識別特征區(qū)的最強峰，然后是次強峰或較弱峰，它們分別屬于何種基團，同時查對指紋區(qū)的相關峰加以驗證，以初步推斷試樣物質的類別，最后詳細地查對有關光譜資料來確定其結構；另一種是按基團順序解析，即首先按C=O、O-H、C-O、C=C（包括芳環(huán)）、C≡N和—NO2等幾個主要基團的順序，采用肯定與否定的方法，判斷試樣光譜中這些主要基團的特征吸收峰存在與否，以獲得分子結構的概貌，然后查對其細節(jié)，確定其結構。注意：在解析過程中，要把注意力集中到主要基團的相關峰上，避免孤立解析。目前十八頁\總數五十頁\編于十七點具體的解譜分析法

各種官能團的吸收頻率范圍：從第一區(qū)域到第四區(qū)域，4000cm-1到400cm-1各種官能團的特征吸收頻率范圍。區(qū)域基團吸收頻率（cm-1）振動形式吸收強度說明第

一

區(qū)

域

—OH（游離）—OH（締合）—NH2，—NH（游離）—NH2，—NH（締合）—SHC—H伸縮振動不飽和C—H

≡C—H（叁鍵）═C—H（雙鍵）苯環(huán)中C—H

飽和C—H

—CH3

—CH3—CH2—CH23650—35803400—32003500—33003400—31002600—2500

3300附近3010—30403030附近

2960±52870±102930±52850±10伸縮伸縮伸縮伸縮伸縮

伸縮伸縮伸縮

反對稱伸縮對稱伸縮反對稱伸縮對稱伸縮m，shs，bms，b

sss

ssss判斷有無醇類、酚類和有機酸的重要依據

不飽和C—H伸縮振動出現(xiàn)在3000cm-1以上

末端═C—H2出現(xiàn)在3085cm-1附近強度上比飽和C—H稍弱，但譜帶較尖銳飽和C—H伸縮振動出現(xiàn)在3000cm-1以下（3000—2800cm-1），取代基影響較小

三元環(huán)中的CH2出現(xiàn)在3050cm-1—C—H出現(xiàn)在2890cm-1，很弱目前十九頁\總數五十頁\編于十七點

各種官能團的吸收頻率范圍第二區(qū)域—C≡N—N≡N—C≡C—

—C=C=C—2260—22202310—21352260—2100

1950附近伸縮伸縮伸縮

伸縮smv

v干擾少

R—C≡C—H，2100—2140；R—C≡C—R`，2190—2260；若R`=R，對稱分子無紅外譜帶

第

三

區(qū)

域C=C芳環(huán)中C=C

—C=O

—NO2—NO2S=O1680—16201600，15801500，14501850—1600

1600—15001300—12501220—1040伸縮伸縮

伸縮

反對稱伸縮對稱伸縮伸縮m，wv

s

sss

苯環(huán)的骨架振動

其他吸收帶干擾少，是判斷羰基（酮類、酸類、酯類、酸酐等）的特征頻率，位置變動大

目前二十頁\總數五十頁\編于十七點

各種官能團的吸收頻率范圍

四

區(qū)

域C—O

C—O—C

—CH3，—CH2

—CH3—NH2C—FC—ClC—BrC—I=CH2—（CH2）n—,n>41300—1000

900—1150

1460±10

1370—13801650—15601400—1000800—600600—500500—200910—890720伸縮

伸縮

—CH3反對稱變形，CH2變形對稱變形變形伸縮伸縮伸縮伸縮面外搖擺面內搖擺s

s

m

sm,ssssssvC—O鍵（酯、醚、醇類）的極性很強，故強度強，常成為譜圖中最強的吸收醚類中C—O—C的νas=1100±50是最強的吸收。C—O—C對稱伸縮在900—1000，較弱大部分有機化合物都含有CH3、CH2基，因此此峰經常出現(xiàn)目前二十一頁\總數五十頁\編于十七點常見基團紅外吸收帶目前二十二頁\總數五十頁\編于十七點紅外吸收帶的波數位置波峰的數目吸收譜帶的強度分子結構特點與分子組成或化學基團的含量有關，可進行定量分析定性分析目前二十三頁\總數五十頁\編于十七點紅外光區(qū)光譜表示方法：

T％～σ曲線orT％～曲線波長與波數σ之間的關系為：σ（cm-1）

=104/（μm）例：＝5μm的紅外線，它的波長為σ＝104/5＝2000cm-1目前二十四頁\總數五十頁\編于十七點二、紅外光譜區(qū)域

中紅外區(qū)研究應用最廣，是主要的研究對象目前二十五頁\總數五十頁\編于十七點中紅外光區(qū)吸收帶（2.5~25μm）:基本振動區(qū)，絕大多數有機化合物和無機離子的基頻吸收帶，由于基頻振動是紅外光譜中吸收最強的振動，所以該區(qū)最適于進行紅外光譜的定性和定量分析。遠紅外光區(qū)吸收帶（25~1000μm）：轉動區(qū)，分子轉動和晶格振動產生的。近紅外區(qū)吸收帶（0.78~2.5μm

）：泛頻區(qū)，O－H，N－H及C－H的倍頻吸收目前二十六頁\總數五十頁\編于十七點紅外譜圖解題思路1、求不飽和度

μ＝0（飽和烴）；μ＝1（烯烴）；

μ＝2，3（炔烴，或是含有C＝O等不飽和烴）；

μ≥4（含有苯環(huán)）2、確定基本結構和基團3、考慮指紋區(qū)峰結構排除不可能的基團4、推斷結構目前二十七頁\總數五十頁\編于十七點紅外光譜譜圖分析

特征吸收：指基團在特定的區(qū)域有吸收，且其它部分對此吸收位置的影響較小，并有較強的吸收譜帶。

最有分析價值的基團頻率在4000

cm-1~1300cm-1

之間，這一區(qū)域稱為基團頻率區(qū)、官能團區(qū)或特征區(qū)。區(qū)內的峰是由伸縮振動產生的吸收帶，比較稀疏，容易辨認，常用于鑒定官能團。在1300cm-1~600cm-1

區(qū)域內，除單鍵的伸縮振動外，還有多數基團因變形振動產生的譜帶。這種振動與整個分子的結構有關。當分子結構稍有不同時，該區(qū)的吸收就有細微的差異，并顯示出分子特征，稱為指紋區(qū)。

目前二十八頁\總數五十頁\編于十七點1、紅外光譜的區(qū)域劃分常見的化學基團在4000－670cm-1范圍內有特征吸收。常將該波數范圍分成四個區(qū)域（1）X－H伸縮振動區(qū)4000－2500cm-1（2）叁鍵和積累雙鍵區(qū)2500－1900cm-1（3）雙鍵伸縮振動區(qū)1900－1200cm-1（4）X－Y伸縮振動及X－H變形振動區(qū)＜1650cm-1目前二十九頁\總數五十頁\編于十七點（1）、X－H伸縮振動區(qū)4000－2500cm-1（X＝O，N，C，S）O－H

3650－3200cm-1(醇、酚、羧酸)游離酚中υO－H

3700－3500cm-1

胺和酰胺的N-H伸縮振動也出現(xiàn)在3500~3100cm-1

，因此，可能會對O-H伸縮振動有干擾。

目前三十頁\總數五十頁\編于十七點C-H的伸縮振動可分為飽和和不飽和的兩種:

⑴飽和的C-H伸縮振動出現(xiàn)在3000cm-1以下，約3000~2800cm-1

，取代基對它們影響很小。－CH3（2960、2870cm-1）、－CH2－（2930、2850cm-1）、－CH－（2890cm-1）幾乎觀察不到⑵不飽和的C-H伸縮振動出現(xiàn)在3000cm-1以上

＝CH2的吸收在3085cm-1附近=C-H伸縮振動:3100-3000cm-1

≡C-H伸縮振動:

3300cm-1

⑶苯環(huán)的C-H鍵伸縮振動出現(xiàn)在3030cm-1附近，它的特征是強度比飽和的C-H鍵稍弱，但譜帶比較尖銳。目前三十一頁\總數五十頁\編于十七點3080cm-1

3030cm-1

3080cm-1

3030cm-1

3300cm-1

υ（C-H）3080-3030cm-1

2900-2800cm-1

3000cm-1C-H伸縮振動(>3000cm-1)目前三十二頁\總數五十頁\編于十七點烯烴，炔烴的判斷=C-H伸縮振動:3100-3000cm-1

=C-H伸縮振動:

3300cm-1

C=C伸縮振動:1680-1620

cm-1=C-H彎曲振動：1000-650cm-1C=C伸縮振動

:2260-2100cm-1=C-H彎曲振動:

700-610cm-1

目前三十三頁\總數五十頁\編于十七點（2）、叁鍵和積累雙鍵區(qū)2500－1900cm-1

這個區(qū)域的譜帶用得較少，因為含叁鍵和積累雙鍵的化合物，遇到的機會不多。

R-CCH的伸縮振動出現(xiàn)在2100~2140cm-1附近；

R-CC-R出現(xiàn)在2190~2260cm-1附近；

R-CC-R分子是對稱，則為非紅外活性；

-CN基的伸縮振動在非共軛的情況下出現(xiàn)2240～2260cm-1

，在共軛的情況下出現(xiàn)2220~2230cm-1附近。目前三十四頁\總數五十頁\編于十七點（3）、雙鍵伸縮振動區(qū)1900－1200cm-1

主要包括：

C＝C，C＝O，C＝N，－NO2的伸縮振動

苯環(huán)的骨架振動

目前三十五頁\總數五十頁\編于十七點該區(qū)域包括三種重要的伸縮振動：酸酐的羰基吸收帶由于振動耦合而呈現(xiàn)雙峰。以此很容易判斷酮類、醛類、酸類、酯類以及酸酐等有機化合物是紅外光譜中特征的且往往是最強的吸收①C=O伸縮振動：1900~1650cm-1

目前三十六頁\總數五十頁\編于十七點②C=C伸縮振動。烯烴的C=C伸縮振動出現(xiàn)在1680~1620cm-1

，一般很弱。單核芳烴的C=C伸縮振動出現(xiàn)在1600cm-1和1500cm-1附近，有兩個峰，這是芳環(huán)的骨架結構，用于確認有無芳核的存在。③苯的衍生物的泛頻譜帶，出現(xiàn)在2000~1650cm-1范圍，是C-H面外和C=C面內變形振動的泛頻吸收，雖然強度很弱，但它們的吸收面貌在表征芳核取代類型上有一定的作用。目前三十七頁\總數五十頁\編于十七點包括：C－H，N－H的變形振動

（4）、X－H變形振動區(qū)1650-1350cm-1甲基在1370-1380cm-1出現(xiàn)一個很特征的吸收峰，可作為判斷有無甲基存在的依據。

當一個碳原子上存在二個甲基時，二個甲基的變形振動(1380cm-1)互相偶合，分裂成二個峰：1385cm-1、1375cm-1，這對確定異丙基很有用。目前三十八頁\總數五十頁\編于十七點（5）900~650cm-1區(qū)域（指紋區(qū)）

苯環(huán)取代而產生的吸收是這個區(qū)域重要內容，該區(qū)域是利用紅外光譜推斷苯環(huán)取代位置的主要依據。該區(qū)域的某些吸收峰還可用來確認化合物的順反構型。烯烴的面外彎曲振動出現(xiàn)的位置：反式構型：990-970cm-1順式構型：690cm-1總之，指紋區(qū)和官能團區(qū)有著不同的功能，可以功能互補。從官能團區(qū)可以找出該化合物存在的官能團，而指紋區(qū)的吸收宜于用來同標準譜圖進行比較，以得出更確切的結論。圖譜具體分析：目前三十九頁\總數五十頁\編于十七點

圖譜解析訓練1目前四十頁\總數五十頁\編于十七點目前四十一頁\總數五十頁\編于十七點圖譜解析訓練2目前四十二頁\總數五十頁\編于十七點目前四十三頁\總數五十頁\編于十七點小結

特征基團的位置峰：1、不飽和烴－CH≥30002、－OH33803、飽和烴－CH29404、純羰基17365、醛基1725，27206、－CH313807、－C（CH3）21385＆13758、－OCH3