紅外吸收分光法-紅外分光光度法應用（儀器分析課件）

Contents目1紅外光譜定性分析的特點2紅外光譜定性分析的過程3紅外光譜定性分析的注意事項錄儀器分析紅外光譜的定性分析注意事項紅外光譜的定性分析儀器分析紅外光譜對有機化合物的定性分析具有鮮明的特征性。每一化合物都具有特異的紅外吸收光譜，譜圖中的譜帶的數(shù)目、位置、形狀和強度均隨化合物及其聚集態(tài)的不同而不同。所以，根據(jù)化合物的紅外光譜，就可以像辨別人的指紋一樣，確定該化合物或其官能團的存在與否。紅外光譜定性分析主要可以分為：官能團定性和結(jié)構(gòu)分析兩大類。官能團定性：依據(jù)化合物紅外光譜的特征基團頻率來檢定物質(zhì)含有的基團，確定物質(zhì)的類別；結(jié)構(gòu)分析，又稱結(jié)構(gòu)剖析：需要由化合物的紅外光譜并結(jié)合其他試驗資料（如相對分子質(zhì)量、物理常數(shù)、紫外光譜、核磁共振波譜、質(zhì)譜等）來推斷化合物的化學結(jié)構(gòu)。紅外光譜的定性分析儀器分析另外，還可以利用紅外光譜在催化、高聚物、絡(luò)合物等領(lǐng)域進行結(jié)構(gòu)、聚合過程、反應機理、動力學等方面的研究。用紅外光譜圖驗證已知物較為方便，只要制備樣品得當，測繪其譜圖與純物質(zhì)的標準譜圖對照即可鑒別。對照時應注意：1、測試品的物態(tài)應與標準譜圖相同2、同一物質(zhì)結(jié)晶形狀不同，紅外光譜不完全一致3、容積效應。應采用同一溶劑，一般情況下用非極性溶劑4、由于其他原因可能出現(xiàn)“雜峰”紅外光譜的定性分析儀器分析使用紅外光譜法測定未知物結(jié)構(gòu)時，對于簡單化合物，根據(jù)所提供的分子式，利用紅外光譜圖就可測定出結(jié)構(gòu)式；對于比較復雜的化合物，需要紅外光譜與核磁共振、有機波譜、紫外光譜配合才能確定其結(jié)構(gòu)式。測得未知物的紅外光譜圖后，需要對譜圖進行解析。1、已知物及其純度的定性鑒定在有純標準物質(zhì)時使用該法較多。將測得的試樣與標準品的譜圖進行對照，比對兩張譜圖的各吸收峰的位置和形狀完全相同，峰的相對強度一樣，就可認為試樣是和標準物同種類。如果兩張譜圖形狀不一樣或峰位置不一致，說明試樣和標準物是不同的兩類物質(zhì)，或試樣中含有雜質(zhì)。紅外光譜的定性分析儀器分析2、未知物結(jié)構(gòu)的確定此應用涉及到譜圖的解析。解析譜圖過程中，應同時注意吸收峰的位置、強度和峰形。吸收峰的位置與待分析的振動的鍵的強度、參與振動原子的折合質(zhì)量以及該鍵所處的環(huán)境相關(guān)；峰的強度決定于振動過程中偶極矩的變化；吸收峰的形狀取決于官能團的種類，有峰形可以輔助判斷官能團；任何一個官能團由于存在伸縮振動和多種彎曲振動，對應地會在譜圖不同區(qū)域顯示出幾個相關(guān)吸收峰。判斷一個官能團的存在應該是幾處應該存在的吸收峰都在譜圖上時才能得出的結(jié)論。紅外光譜的定性分析儀器分析例如：官能團譜圖中的對應峰形締合羥基峰寬、圓滑而鈍締合伯胺基有一個小小的分支（如下圖的3020cm-1處）炔氫峰形尖銳（炔氫的碳氫伸縮振動出在3300cm-1左右，是一個強的尖峰。）紅外光譜的定性分析儀器分析紅外光譜的定性分析儀器分析

紅外光譜的定性分析儀器分析通常，值對應的可能鍵型0飽和單鍵11個雙鍵或環(huán)烷烴結(jié)構(gòu)21個三鍵或2個雙鍵．．．．．．41個苯環(huán)結(jié)構(gòu)（類似1個環(huán)烴結(jié)構(gòu)+3個雙鍵）紅外光譜的定性分析儀器分析

紅外光譜的定性分析儀器分析Contents目1氣體試樣的制備2液體及溶液試樣的制備3固體試樣的制備錄儀器分析紅外吸收光譜法樣品制備紅外吸收光譜法樣品制備儀器分析紅外光譜法中，試樣的制備及處理適當，可以得到較好的紅外光譜圖。一般制備樣品時應注意：

1、試樣的濃度和測試厚度合適，便于光譜圖中大多數(shù)吸收峰的透射率處于15%-70%范圍內(nèi)。濃度太小，厚度太薄，會使一些弱的吸收峰和光譜的席位部分不能顯示出來；過大、過厚，又會使強的吸收峰超越標尺刻度而無法確定其真實的位置。

通常的做法，需要用幾種不同寧都或厚度的試樣進行測繪，得到完整的光譜圖。紅外吸收光譜法樣品制備儀器分析

2、試樣中不應含有游離水。水的存在不僅會侵蝕吸收池的鹽窗，而且水本身在紅外區(qū)有吸收，將使得光譜圖變形。3、試樣應該是單一組分的純物質(zhì)。多組分試樣在測定前應盡量預先進行組分分離（采用如：色譜法、精密蒸餾、重結(jié)晶、區(qū)域熔融法等），避免各組分光譜的相互重疊導致由譜圖不能進行正確的解釋。紅外吸收光譜法樣品制備儀器分析試樣的制備，根據(jù)其聚集狀態(tài)可進行如下操作：1、氣態(tài)試樣使用氣體吸收池。先將系艘吃內(nèi)空抽去，然后吸入被測試樣。2、液體和溶液試樣A、沸點較高的試樣：直接滴在兩塊拋光的煙片之間，形成液膜（液膜法）。B、沸點較低，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0.01-1mm。用液體池檢測試樣，比較容易控制式樣的厚度，在紅外光譜定量分析中經(jīng)常使用。紅外吸收光譜法樣品制備儀器分析注意事項：樣品必須預先純化，以保證有足夠的純度；樣品須預先除水干燥，避免損壞儀器，同時避免水峰對樣品譜圖的干擾；易潮解的樣品，應放置在干燥器內(nèi)；對易揮發(fā)、升華、對熱不穩(wěn)定的樣品，請用帶密封蓋或塞子的容器盛裝并蓋緊，同時必須注明；對于有毒性和腐蝕性的樣品，用戶必須用密封容器裝好。送樣時必須分別在樣品瓶標簽的明顯位置上注明；紅外吸收光譜法樣品制備儀器分析對于一些吸收很強的液體，當用調(diào)整厚度的方法仍然得不到滿意的譜圖時，可配制成溶液以降低濃度來測繪光譜；量少的液體試樣，為了能灌滿液槽，需要補加溶劑；一些固體或氣體用溶液的形式來進行測定，便于操作；紅外吸收光譜法樣品制備儀器分析紅外光譜法中對使用的溶劑的要求如下：對試樣有足夠的溶解度；在測樣的光譜區(qū)內(nèi)溶劑本身沒有強烈吸收，對試樣沒有強烈的溶劑化效應；溶劑不會侵蝕鹽窗；一般會使用分子簡單、極性小的物質(zhì)作試樣的溶劑。例如：CS2是1350—600cm-1區(qū)域常用的溶劑，CCl4（在1580cm-1附近稍有干擾）是4000—1350cm-1區(qū)域常用的溶劑。當需要得到試樣在中紅外區(qū)的吸收全貌時，為了避免溶劑的干擾，可以采用不同溶劑配成多種溶液分別進行測定。紅外吸收光譜法樣品制備儀器分析也可以采用溶劑補償法來避免溶劑的干擾。在參比光路上放置與試樣吸收池配對的、充有純?nèi)軇┑膮⒈任粘?，但在溶劑吸收特別強的趨于（如：

CS2的吸收區(qū)1600—1400cm-1），用補償法不能得到滿意結(jié)果。3、固態(tài)試樣A、壓片法取干燥試樣研細，加入適量分散劑（KBr或KCl粉末）混合均勻。倒入壓膜內(nèi)，在壓力機中邊抽氣邊加壓，制成一定直徑及厚度的透明片。待測。B、石蠟糊法預處理成細粉狀與石蠟油混合成糊狀，加載兩煙片之間進行測譜，得到含有石紅外吸收光譜法樣品制備儀器分析蠟油吸收峰的譜圖。當測定厚度不大時，只在四個光譜區(qū)出現(xiàn)較強的吸收：3000-2850cm-1區(qū)的飽和C-H伸縮振動吸收，1468cm-1和1379cm-1的C-H變形振動吸收，以及在720cm-1處的C-H面內(nèi)搖擺振動引起的寬而弱的吸收。C、薄膜法當待測物質(zhì)的熔點低，在熔融時不分解、升華或發(fā)生其他化學反應時，可被直接加熱熔融后圖紙或壓制成膜。對于大多數(shù)聚合物，可將試樣線制成溶液，然后蒸干溶劑以形成薄膜。紅外吸收光譜法樣品制備儀器分析D、溶液法將試樣溶于適當?shù)娜軇┲?，然后注入液體吸收池待測。紅外吸收光譜法樣品制備儀器分析樣品必須預先純化，以保證有足夠的純度樣品須預先除水干燥，避免損壞儀器，同時避免水峰對樣品譜圖的干擾；易潮解的樣品，應放置在干燥器內(nèi)；對易揮發(fā)、升華、對熱不穩(wěn)定的樣品，請用帶密封蓋或塞子的容器盛裝并蓋緊，同時必須注明；對于有毒性和腐蝕性的樣品，用戶必須用密封容器裝好。送樣時必須分別在樣品瓶標簽的明顯位置上注明。Contents目1概述2IR光譜產(chǎn)生3IR光譜表示法4譜圖解析步驟錄儀器分析紅外分光光度法（IR）紅外分光光度法（IR）一、概述區(qū)間：λ為0.75-1000μm或σ(波數(shù))為10-13300cm-1近紅外：0.75-2.5μm中紅外：2.5-25μm遠紅外：25-1000μm儀器分析紅外分光光度法（IR）二、紅外吸收光譜的產(chǎn)生當一定頻率（能量）的紅外光照射分子時，如果分子中某個基團的振動頻率和外界紅外輻射頻率一致時，光的能量通過分子偶極矩的變化而傳遞給分子，這個基團就吸收一定頻率的紅外光，產(chǎn)生振動躍遷。將分子吸收紅外光的情況用儀器記錄就得到該試樣的紅外吸收光譜圖。儀器分析紅外分光光度法（IR）三、產(chǎn)生紅外吸收光譜的條件輻射后具有能滿足物質(zhì)產(chǎn)生振動躍遷所需的能量。分子振動有瞬間偶極距變化。當分子振動引起分子偶極矩變化時，就能形成穩(wěn)定的交變電場，其頻率與分子振動頻率相同，可以和相同頻率的紅外輻射發(fā)生相互作用，使分子吸收紅外輻射的能量躍遷到高能態(tài)，從而產(chǎn)生紅外吸收光譜。儀器分析紅外分光光度法（IR）四、IR光譜表示法T-σ或A-σ圖根據(jù)圖中的光譜形狀、峰位置、峰數(shù)目、峰強度進行定性、定量分析。儀器分析紅外分光光度法（IR）四、IR光譜表示法T-σ或A-σ圖根據(jù)圖中的光譜形狀、峰位置、峰數(shù)目、峰強度進行定性、定量分析。儀器分析紅外分光光度法（IR）五、譜圖解析步驟1、不飽和度的計算U=1+n4+(n3-n1)/2n4:C個數(shù)（4價原子數(shù)目）n3:N個數(shù)（3價原子數(shù)目）n1:H、X（1價原子數(shù)目）n2:O、S（2價原子數(shù)目，無貢獻）儀器分析紅外分光光度法（IR）經(jīng)驗值：雙鍵的U為1飽和環(huán)狀結(jié)構(gòu)的U為1三鍵的U為2苯環(huán)的U為4鏈狀飽和烴的U為0儀器分析紅外分光光度法（IR）2、分子結(jié)構(gòu)推導若無標準品，則由峰的位置、強度、形狀及U來進行推測。對特征區(qū)、指紋區(qū)解析儀器分析紅外分光光度法（IR）2、分子結(jié)構(gòu)推導若無標準品，則由峰的位置、強度、形狀及U來進行推測。對特征區(qū)、指紋區(qū)解析儀器分析紅外分光光度法（IR）3、解析紅外譜圖方法儀器分析紅外分光光度法（IR）IR解析法直接法肯定法否定法直接法重要的紅外重要的紅外譜圖數(shù)據(jù)庫主要有：Sadtler紅外光譜數(shù)據(jù)/zh-cn/product/ir-spectral-databases日本NIMC有機物譜圖庫：http://sdbs.db.aist.go.jp/sdbs/cgi-bin/direct_frame_top.cgi上海有機所紅外譜圖數(shù)據(jù)庫：/scdb/main/irs_introduce.aspChemExper化學品目錄CD/?target=ht/FTIRsearc/?target=htt/NISTChemistryWebBook：/chemis儀器分析紅外分光光度法（IR）否定法如果已知某波數(shù)區(qū)的譜帶對某個基團是特征的，在譜圖中這個區(qū)如果沒有譜帶存在，就可以判斷某些集團在分子中不存在。儀器分析紅外分光光度法（IR）肯定法如果譜圖不能直接辨認，必須對其進行詳細分析。一般分析譜圖是從紅外譜圖中最強的吸收帶開始的，這種譜帶往往對應于化合物中主要官能團，能較大程度反映化合物的特征，再分析其它較特征的譜帶，對于一些弱的譜帶往往不好解釋。儀器分析紅外分光光度法（IR）在實際工作中，往往把肯定法和否定法，以及直接法聯(lián)合使用，以便正確快速地做出判斷。紅外光譜圖解析順序先觀察特征區(qū)，找出化合物存在的官能團，然后再插看指紋區(qū)。儀器分析紅外分光光度法（IR）對于芳香族化合物，應找出苯環(huán)的取代位置，由指紋區(qū)