PS紅外光譜分析

PS紅外光譜分析紅外光譜原理紅外光譜的原理是當(dāng)一束具有連續(xù)波長(zhǎng)的紅外光通過(guò)物質(zhì)，物質(zhì)分子中某個(gè)基團(tuán)的振動(dòng)頻率或轉(zhuǎn)動(dòng)頻率和紅外光的頻率一樣時(shí)，分子就吸收能量由原來(lái)的基態(tài)振(轉(zhuǎn))動(dòng)能級(jí)躍遷到能量較高的振動(dòng)能級(jí)，分子吸收紅外輻射后發(fā)生振動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)的躍遷，該處波長(zhǎng)的光就被物質(zhì)吸收。所以，紅外光譜法實(shí)質(zhì)上是一種根據(jù)分子內(nèi)部原子間的相對(duì)振動(dòng)和分子轉(zhuǎn)動(dòng)等信息來(lái)確定物質(zhì)分子結(jié)構(gòu)和鑒別化合物的分析方法。儀器組成紅外光譜儀：主要由光源、邁克爾遜干涉儀、監(jiān)測(cè)器和計(jì)算機(jī)組成。其中邁克爾遜干涉儀是光譜儀的核心組件，由互成直角的定鏡F和動(dòng)鏡M，光束分裂器和檢測(cè)器等構(gòu)成，動(dòng)鏡周期性沿箭頭方向移。試樣制備紅外光譜測(cè)試使用的試樣可以是固體、液體和氣體。①液體試樣制備。液體試樣制備常用有液膜法和液體池法。液膜法：一般用于非水溶性且沸點(diǎn)較高的試樣。取兩片KBr鹽片，用丙酮棉花清洗其表面并晾干。在一鹽片上滴1滴試樣，另一鹽片壓于其上形成液膜。直接裝入到可拆式液體樣品測(cè)試架中進(jìn)行測(cè)定。黏度大的試樣可直接涂在一片鹽片上測(cè)定。也可以用KBr粉末壓制成錠片來(lái)替代鹽片。液體池法：對(duì)于沸點(diǎn)較低、揮發(fā)性較大的試樣或黏度小且流動(dòng)性較大的高沸點(diǎn)樣品可以注入封閉液體池中進(jìn)行測(cè)試，液層厚度一般為0.01~1mm。②固體樣品制備。固體樣品制備包括壓片法、石蠟糊法和薄膜法。a.壓片法。所用工具有壓機(jī)、模具和瑪瑙研缽，如圖3-5所示。將測(cè)待測(cè)樣品與干燥的KBr或KCI按1:100的配比在瑪瑙研缽中研細(xì)(粒徑在2.5μm以下)，因?yàn)镵Br、KCI在中紅外區(qū)(4000~400cm-1)完全透明，沒(méi)有吸收峰。將樣品與KBr(或KCI)混合物均勻裝入壓模器的模腔內(nèi)，壓制成直徑13mm、厚度1mm左右的錠片。制備試樣錠片裝入固體樣品測(cè)試架進(jìn)行紅外光譜測(cè)試。b.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(cè)試。c.薄膜法。要用于高分子化合物的測(cè)定，對(duì)于一些低熔點(diǎn)的低分子化合物也可應(yīng)用?？蓪⑺鼈冎苯蛹訜崛廴诤笸恐苹驂褐瞥赡?，也可將試樣溶解在低沸點(diǎn)的易揮發(fā)溶劑中，涂到鹽片上，待溶劑揮發(fā)后成膜來(lái)測(cè)定。薄膜厚度一般約為10~30μm，且厚薄均勻。③氣體試樣。氣體試樣一般直接注入到專用的玻璃氣槽內(nèi)進(jìn)行測(cè)定，但需先將氣槽抽真空，然后注入被測(cè)試樣。對(duì)于一些特殊樣品，如:金屬表面鍍膜，無(wú)機(jī)涂料板等試樣，可以采用特殊智能附件。如:鏡反射、ATR、漫反射等進(jìn)行測(cè)試，具體詳見(jiàn)附件的使用說(shuō)明書(shū)。注意，試樣的制備和處理方法對(duì)紅外光譜圖的質(zhì)量影響非常大。在制備樣品時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn):①試樣的濃度和厚度應(yīng)適當(dāng)。濃度太小，厚度太薄，弱的吸收峰和光譜的細(xì)微部分不能顯示出來(lái);濃度過(guò)大，過(guò)厚，主要的譜帶都吸收到頂，彼此連成一片，看不出準(zhǔn)確的波數(shù)位置和精細(xì)結(jié)構(gòu)。②試樣中不能有游離水。水的存在不僅會(huì)侵蝕吸收池的鹽窗，而且水分本身在紅外區(qū)有吸收會(huì)影響測(cè)試結(jié)果。③試樣應(yīng)該是單一組分的純物質(zhì)。多組分的試樣在測(cè)定前應(yīng)盡量預(yù)先進(jìn)行組分分離。否則，各組分光譜相互重疊，以致對(duì)圖譜無(wú)法進(jìn)行正確的解釋。④溴化鉀對(duì)鋼制模具表面的腐蝕性很大，模具用后須及時(shí)清洗干凈，然后放入干燥器中。測(cè)試步驟1.順序打開(kāi)計(jì)算機(jī)和紅外光譜儀主機(jī)電源，雙擊圖標(biāo)進(jìn)入軟件，檢驗(yàn)軟件右上角是否為綠勾2.點(diǎn)實(shí)驗(yàn)設(shè)置到光學(xué)臺(tái)看最大值是否正常，正常表示儀器穩(wěn)定，即可開(kāi)始數(shù)據(jù)采集。3.點(diǎn)左起第二個(gè)圖標(biāo)采集背景，等待背景掃描完成。將壓好的片或其他投射的樣品放入投射樣品架，關(guān)好樣品倉(cāng)。4.點(diǎn)左起第三個(gè)圖標(biāo)采集樣品，輸入樣品名稱點(diǎn)擊確定，等待掃描完成，圖譜會(huì)出現(xiàn)在窗口中。5.點(diǎn)標(biāo)峰，移動(dòng)橫線即可將線以上的峰標(biāo)出，點(diǎn)右上角替代完成，若要增加標(biāo)注，可以使用工具欄T鍵。6.點(diǎn)圖譜分析檢索設(shè)置，選好合適的譜庫(kù)，選中后加到比對(duì)框，回到樣品紅外圖譜，點(diǎn)檢索圖標(biāo)，出現(xiàn)檢索結(jié)果。7.實(shí)驗(yàn)結(jié)束，關(guān)閉軟件，順序關(guān)閉紅外光譜儀主機(jī)和計(jì)算機(jī)電源。結(jié)果分析紅外光譜圖的分析當(dāng)樣品受到頻率連續(xù)變化的紅外光照射時(shí)，分子吸收了某些頻率的輻射，并由其振動(dòng)或轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)引起偶極矩的變化，產(chǎn)生分子振動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)從基態(tài)到激發(fā)態(tài)的躍遷，使相應(yīng)于這些吸收區(qū)域的透射光強(qiáng)度減弱。把樣品對(duì)紅外光的吸收情況記錄下來(lái)，就得到紅外光譜圖。紅外光譜圖以波長(zhǎng)或波數(shù)為橫坐標(biāo)，表示吸收譜帶的位置;以原始光在通過(guò)樣品后透過(guò)光的強(qiáng)度變化百分比(透過(guò)率)或樣品吸收的紅外光強(qiáng)度(吸光度)為縱坐標(biāo)。紅外光譜解析是利用基團(tuán)振動(dòng)頻率與分子結(jié)構(gòu)的關(guān)系，確定吸收譜帶的歸屬，確認(rèn)分子中基團(tuán)或鍵的存在。一般先從官能區(qū)(4000~1350cm)入手，按紅外光譜圖上出現(xiàn)的強(qiáng)峰到弱峰的順序，依次確認(rèn)可能存在的基團(tuán)，并結(jié)合指紋區(qū)(1350~850cm)的吸收峰加以肯定。指紋區(qū)雖沒(méi)有明顯的基團(tuán)或鍵與特征振動(dòng)頻率的對(duì)應(yīng)關(guān)系，但它能反映整個(gè)分子結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，尤其是對(duì)分子骨架的振動(dòng)吸收很敏感。結(jié)果分析例：下圖是某未知高聚物的紅外光譜。由圖可見(jiàn)，在3100~3000cm-1有吸收峰，可知含有芳環(huán)或烯類的C-H伸縮振動(dòng)，但究竟是哪種類型振動(dòng)?由于在2000~1668cm-1區(qū)域、757cm-1及699cm-1出現(xiàn)相應(yīng)的峰，可知為苯環(huán)的單取代基，這樣可以推斷3100~3000cm-1處的峰為芳環(huán)中C一H的伸縮振動(dòng)。再檢查苯的骨架振動(dòng)，發(fā)現(xiàn)在1601、1583、1493cm-1和1452cm-1有吸