(完整版)红外吸收光谱法教案

1、1基本要点：1.红外光谱分析基本原理；2.红外光谱与有机化合物结构3.各类化合物的特征基团频率；4.红外光谱的应用；5.红外光谱仪.学时安排：3 学时第一节分子的振动能量比转动能量大，当发生振动能级跃迁时，不 可避免地伴随有转动能级的跃迁，所以无法测量纯粹的振动光谱， 而只能得到 分子的振动-转动光谱，这种光谱称为红外吸收光谱。 红外吸收光谱也是一种分子吸收光谱。当样品受到频率连续变化的红外光照射时，分子吸收了某些 频率的辐射，并由其振动或转动运动引起偶极矩的净变化，产生分 子振动和转动能级从基态到激发态的跃迁,使相应于这些吸收区域 的透射光强度减弱。记录红外光的百分诱射比与波数或波长关系曲

2、线，就得到红外光谱。一、红外光区的划分红外光谱在可见光区和微波光区之间，波长范围约为0. 75 1000叩， 根据仪器技术和应用不同， 习惯上又将红外光区分为三个 区： 近红外光区 （0.75 2.5叩 ） ,中红外光区（2.5 25卩m）, 远红外光区（25 1 000m）。近红外光区（0.7 5 2.5m）近红外光区的吸收带主要是由低能电子跃迁、含氢原子团（如OH、NH、CH）伸缩振动的倍频吸收等产生的。该区的光谱 可用来研究稀土和其它过渡金属离子的化合物，并适用于水、醇、 某些高分子化合物以及含氢原子团化合物的定量分析。第六章红外吸收光谱法2中红外光区（2.5 25叩 ）绝大多数有机化合

3、物和无机离子的基频吸收带出现在该光区。由于基频振动是红外光谱中吸收最强的振动，所以该区最适于 进行红外光谱的定性和定量分析。同时，由于中红外光谱仪最为成 熟、简单，而且目前已积累了该区大量的数据资料，因此它是应用 极为广泛的光谱区。通常，中红外光谱法又简称为红外光谱法。 远红外光区 （25 10 00叩 ）该区的吸收带主要是由气体分子中 的纯转动跃迁、振动-转动跃迁、液体和固体中重原子的伸缩振动、某些变角 振动、骨架振动以及晶体中的晶格振动所引起的。由于低频骨架 振动能很灵敏地反映出结构变化，所以对异构体的研究特别方便。此外，还能用于金属有机化合物（包括络合物）、氢键、吸附现象 的研究。但由于

4、该光区能量弱，除非其它波长区间内没有合适的分 析谱带，一般不在此范围内进行分析。红外吸收光谱一般用T曲线或T波数曲线表示。纵坐标为 百分透射比T%，因而吸收峰向下，向上则为谷；横坐标是波长（单 位为叩），或波数（单位为cm-1）。波长与波数之间的关系为：波数/ cm-1=1 04/（/ym）中红外区的波数范围是4000 400 cm-1。红外光谱法的特点紫外、可见吸收光谱常用于研究不饱和有机物，特别是具有 共轭体系的有机化合物，而 红外光谱法主要研究在振动中伴随有偶 极矩变化的化合物（没有偶极矩变化的振动在拉曼光谱中出现）。因此，除了单原子和同核分子如Ne、He、O2、H2等之外，几乎所 有的

5、有机化合物在红外光谱区均有吸收。除光学异构体，某些高分 子量的高聚物以及在分子量上只有微小差异的化合物外，凡是具有结构不同的两个化合物， 一定不会有相同的红外光谱。 通常红外吸 收带的波长位置与吸收谱带的强度，反映了分子结构上的特点，可 以用来鉴定未知物的结构组成或确定其化学基团；而吸收谱带的吸 收强度与分子组成或化学基团的含量有关，可用以进行定量分析和 纯度鉴定。由于红外光谱分析特征性强，气体、液体、固体样品都 可测定，并具有用量少，分析速度快，不破坏样品的特点。因此， 红外光谱法不仅与其它许多分析方法一样，能进行定性和定量分 析，而且该法是鉴定化合物和测定分子结构的最有用方法之一。一、产生

6、红外吸收的条件1 .辐射光子具有的能量与发生振动跃迁所需的跃迁能量相等3红外吸收光谱是分子振动能级跃迁产生的。因为分子振动能 级差为0. 051.0eV，比转动能级差（0.00 010. 05 eV）大，因此分子发生振动能级跃迁时，不可避免地伴随转动能级的跃迁，因而无 法测得纯振动光谱，但为了讨论方便，以双原子分子振动光谱为例 说明红外光谱产生的条件。若把双原子分子（A-B）的两个原子看 作两个小球，把连结它们的化学键看成质量可以忽略不计的弹簧， 则两个原子间的伸缩振动，可近似地看成沿键轴方向的间谐振动。 由量子力学可以证明，该分子的振动总能量（E ）为：E =（+1/2）h（=0，1，2，）

7、式中 为振动量子数（=0，1，2，.）;E是与振动量子数 相应的体系能量； 为分子振动的频率。在室温时，分子处于基态（=0），E = 1/2?h，此时，伸 缩振动的频率很小。当有红外辐射照射到分子时，若红外辐射的光 子（L）所具有的能量（EL）恰好等于分子振动能级的能量差（E振）时，则分子将吸收红外辐射而跃迁至激发态，导致振幅增大。 分子振动能级的能量差为E振=?h又光子能量为EL= hL于是可得产生红外吸收光谱的第一条件为：即L=表明，只有当红外辐射频率等于振动量子数的差值与分子振 动频率的乘积时，分子才能吸收红外辐射，产生红外吸收光谱。分子吸收红外辐射后，由基态振动能级（=0）跃迁至第一

8、振动激发态（=1）时，所产生的吸收峰称为 基频峰。因为=1时，L=，所以基频峰的位置（L）等于分子的振动频率。在红外吸收光谱上除基频峰外，还有振动能级由基态（=0） 跃迁至第二激发态（=2）、第三激发态（=3），所产生的吸收峰称为倍频峰。由=0跃迁至=2时，=2，则L=2，即吸收的红外线谱线 （L）是分子振动频率的二倍，产生的吸收峰称为二倍频峰。4由=0跃迁至=3时，=3，则L=3，即吸收的红外线 谱 线（L）是分子振动频率的三倍，产生的吸收峰称为三倍频峰。 其它类推。在倍频峰中，二倍频峰还比较强。三倍频峰以上，因跃 迁几率很小，一般都很弱，常常不能测到。由于分子非谐振性质，各倍频峰并非正好是

9、基频峰的整数倍， 而是略小一些。以HCI为例：基频峰（0-1）28 85.9 cm-1最强二倍频峰（0-2)56 68.0 cm较弱三倍频峰（0-3)83 46.9 cm很弱四倍频峰（0-4)10 923.1 cm-1极弱五倍频峰（0-5)13 396.5 cm-1极弱除此之外，还有合频峰（1+2,21+2,），差频峰（1-2,21-2,）等，这些峰多数很弱，一般不容易辨认。倍频峰、合频峰和差频峰统称为泛频峰。（2）辐射与物质之间有耦合作用为满足这个条件，分子振动必须伴随偶极矩的变化。红外跃 迁是偶极矩诱导的，即能量转移的机制是通过振动过程所导致的偶 极矩的变化和交变的电磁场（红外线）相互作用

10、发生的。分子由 于构成它的各原子的电负性的不同，也显示不同的极性，称为偶极 子。通常用分子的偶极矩（）来描述分子极性的大小。当偶极子 处在电磁辐射的电场中时，该电场作周期性反转，偶极子将经受交 替的作用力而使偶极矩增加或减少。由于偶极子具有一定的原有振 动频率，显然，只有当辐射频率与偶极子频率相匹时，分子才与辐 射相互作用（振动耦合）而增加它的振动能，使振幅增大，即分子 由原来的基态振动跃迁到较高振动能级。因此，并非所有的振动都 会产生红外吸收，只有发生偶极矩变化（ 工0）的振动才能引起 可观测的红外吸收光谱，该分子称之为红外活性的：=0的分子振动不能产生红外振动吸收，称为非红外活性的。5当一

11、定频率的红外光照射分子时，如果分子中某个基团的振 动频率和它一致，二者就会产生共振，此时光的能量通过分子偶极矩的变化而传递给分子，这个基团 就吸收一定频率的红外光，产生振动跃迁。如果用连续改变频率的红外光照射某样品，由于试样对不同频率的红外光吸收程度不同， 使通过试样后的红外光在一些波数范围减弱，在另一些波数范围内 仍然较强，用仪器记录该试样的红外吸收光谱，进行样品的定性和 定量分析。二、双原子分子的振动分子中的原子以平衡点为中心，以非常小的振幅（与原子核 之间的距离相比）作周期性的振动，可近似的看作简谐振动。这种 分子振动的模型，以经典力学的方法可把两个质量为Mi和M2的原 子看成钢体小球，

12、连接两原子的化学键设想成无质量的弹簧，弹簧 的长度r就是分子化学键的长度。由经典力学可导出该体系的基本 振动频率计算公式=（1/2）?（k/）或波数=（1/2 c）?（k/）式中k为化学键的力常数，其定义为将两原子由平衡位置伸长 单位长度时的恢复力（单位为N?cm-1）。单键、双键和三键的力常 数分别近似为5、10和15 N?cm-1；c为光速（2.9981O10cm?s-1）， 为折合质量，单位为g，且=m1?m2/（m1+ m2）根据小球的质量和相对原子质量之间的关系波数=13 02（k /Ar）1/2Ar为折合相对原子质量影响基本振动频率的直接原因是相对原子质量和化学键的力 常数。化学键

13、的力常数k越大，折合相对原子质量Ar越小，则化学 键的振动频率越高，吸收峰将出现在高波数区；反之，则出现在低 数区，例如C-C、C C、C C三种碳碳键的质量相同，键力常数的顺序是三键双键单键。因此在红外光谱中，C C的吸收峰出现在222 2 cm-1，而CC约在16 67 cm-1，C-C在142 9 cm-1对于相同化学键的基团，波数与相对原子相对质量平方根成反 比。例如C-C、C-O、C-N键的力常数相近，但相对折合质量不同， 其大小顺序为C-C C-N 1 00非常强峰（vs）20 100强峰（s）1020中强峰（m）110弱峰（w）8第三节基团频率和特征吸收峰物质的红外光谱是其分子结

14、构的反映，谱图中的吸收峰与分子 中各基团的振动形式相对应。多原子分子的红外光谱与其结构的关 系，一般是通过实验手段得到。这就是通过比较大量已知化合物的红外光谱，从中总结出各种基团的吸收规律。实验表明，组成分子 的各种基团，如0-H、N-H、C-H、C = C、C = OH和C C等，都有自己 的特定的红外吸收区域，分子的其它部分对其吸收位置影响较小。 通常把这种能代表及存在、并有较高强度的吸收谱带称为基团频率， 其所在的位置一般又称为特征吸收峰。一、基团频率区和指纹区（一）基团频率区中红外光谱区 可分成4000 cm-11300 cm-1和1800 cm-1（1300cm-1） 6 00 cm

15、-1两个区域。最有分析价值的基团频率在4000 cm-1 1300 cm-1之 间，这一区域称为基团频率区、官能团区或特征区。区内的峰是由 伸缩振动产生的吸收带，比较稀疏，容易辨认，常用于鉴定官能团。在18 00 cm-1（1300 cm-1）6 00 cm-1区域内，除单键的伸缩振动外，还有因变形振动产生的谱带。这种振动与整个分子的结构有关。 当分子结构稍有不同时，该区的吸收就有细微的差异，并显示出分 子特征。这种情况就像人的指纹一样，因此称为指纹区。指纹区对于指认结构类似的化合物很有帮助，而且可以作为化合物存在某种 基团的旁证。基团频率区可分为三个区域：（1）40 00 25 00 cm-

16、1X- H伸缩振动区，X可以是O、H、C或S等原 子。O-H基的伸缩振动出现在3650 3 200 cm-1范围内，它可以作 为判断有无醇类、酚类和有机酸类的重要依据。当醇和酚溶于非极 性溶剂（如CCI4），浓度于0.01 mol. dm-3时，在36 503 580 cm-1处出现游离O -H基的伸缩振动吸收，峰形尖锐，且没有其它吸收峰 干扰，易于识别。当试样浓度增加时， 羟基化合物产生缔合现象，O-H基的伸缩 振动吸收峰向低波数方向位移，在340 0 3200 cm-1出现一个宽而 强的吸收峰。 胺和酰胺的N-H伸缩振动也出现在3500 31 00cm-1因此，可能会对O-H伸缩振动有干扰

17、C-H的伸缩振动可分为饱和 和不饱和的两种。饱和的C-H伸缩振动出现在3000 cm-1以下，约3000 2 80 0 cm-1，取代基对它们影响很小。如-CH3基的伸缩吸收 出现在2960 cm-1和2876 cm-1附近；-C H2基的吸收在2930 cm-1和2 850 cm-19附近；CH（不是炔烃）基的吸收基出现在2890 cm-1附 近，但强度很弱。不饱和的C-H伸缩振动出现在3000 cm-1以上，以 此来判别化合物中是否含有不饱和的C-H键。苯环的C-H键伸缩振动出现在30 30 cm-1附近，它的特征是强度比饱和的C-H浆稍弱，但 谱带比较尖锐。不饱和的双键=C-H的吸收出现

18、在3010 3 040 cm-1范围内，末端=CH2的吸收出现在3085 cm-1附近。叁键CH上的C-H伸缩振动出现在更高的区域（3300 cm-1）附近。（2）250 0 1900为叁键和累积双键区。主要包括-C C、-C N等等叁键的伸缩振动，以及-C =C=C、-C=C=O等累积双键的不对称性伸缩振动。对于炔烃类化合物，可 以分成R-C CH和R -C C-R两种类型，R-C CH的伸缩振动出现在21002140 cm-1附近，R -C C-R出现在21 902260 cm-1附近。女口 果是R-C C-R，因为分子是对称，则为非红外活性。-C N基的 缩 振动在非共轭的情况下出现在2

19、24022 60 cm-1附近。当与不饱和键 或芳香核共轭时，该峰位移到222022 30 cm-1附近。若分子中含有C、H、N原子，-C N基吸收比较强而尖锐。若分子中含有O原子，且O原子离-C N基越近，-C N基的吸收越弱，甚至观察不到。（3）190 012 00 cm-1为双键伸缩振动区该区域重要包括三种伸缩振动：1C=O伸缩振动出现在19 00 1 65 0 cm-1，是红外光谱中很特征的且往往是最强的吸收，以此很容易判断酮类、醛类、酸类、酯类以及酸酐等有机化合物。酸酐的羰基吸收 带由于振动耦合而呈现双峰。2C=C伸缩振动。烯烃的C=C伸缩振动出现在1680 1620cm-1，一般很

20、弱。单核芳烃的C=C伸缩振动出现在1600 cm-1和1500 cm-附 近，有两个峰，这是芳环的骨架结构，用于确认有无芳核的存在。3苯的衍生物的泛频谱带，出现在200 0 165 0 cm-1范围，是C-H面 外和C=C面内变形振动的泛频吸收，虽然强度很弱，但它们的吸收 面貌在表征芳核取代类型上是有用的。（二）指纹区1. 1 800（13 00）9 00 cm-1区域是C-O、C- N、C- F、C-P、C-S、P-O、Si-0等单键的伸缩振动和C=S、S=O、P=O等双键的伸缩振动 吸收。10其中1375 cm-1的谱带为甲基的C-H对称弯曲振动，对识别甲 基十分有用，C-0的伸缩振动在1

21、300 1 000 cm-1，是该区域最强的 峰， 也较 易识 别 。（2）900 650 cm-1区域的某些吸收峰可用来确认化合物的顺反构 型。例 如，烯 烃的=C-H面外 变形振 动 出现 的 位 置，很 大程 度上决定 于双键的取代情况。对于RCH=CH2结构，在990 cm-1和910 cm-1出 现两个强峰；为RC=C RH结构是，其顺、反构型分别在690 cm-1和970 cm-1出现吸收峰，可以共同配合确定苯环的取代类型。二、 常见 官能 团的 特征 吸收 频率（ 教 材）基团 频率 主要是 由 基团 中 原子的 质量 和 原 子间的 化 学键 力常 数决 定。 然而， 分子 内

22、部 结 构 和 外 部环 境的 改变对 它 都有 影响， 因 而同 样的 基团 在 不同 的 分子 和 不同 的 外界 环境 中 ，基 团频 率可 能会 有 一 个较 大的 范围。 因此 了解影响 基团 频率的 因素， 对解 析红外光 谱和推断分子结构都十分有用。影响 基团 频率 位移的 因 素大 致可 分 为 内部 因素 和 外部因 素。 内部因素：1.电子效 应包括 诱导 效应 、 共 轭效 应和 中 介效应， 它 们都 是 由于 化 学键 的 电 子分 布不均匀引起 的 。（1） 诱导 效应 （I效 应）由于 取代 基具 有 不同 的 电负 性， 通过静电 诱导 作用 ， 引 起分 子中

23、 电子 分布 的变化 。 从 而改变了 键力 常数， 使基 团 的 特 征频率发 生了位移。例如，一般电负性大的基团或原子吸电子能力强，与烷基酮 羰基上的碳原子数相连时，由于诱导效应就会发生电子云由氧原子 转向双键的中间，增加了C = O键的力常数，使C=O的振动频率升高， 吸收峰向高波数移动。随着取代原子电负性的增大或取代数目的增 加，诱导效应越强，吸收峰向高波数移动的程度越显著。（2）中介效应（M 效应）当含有孤对电子的原子（0、S、N等）与具有多重键的原子 相连时，也可起类似的共轭作用，称为中介效应。由于含有孤对电 子的原子的共轭作用，使C = 0上的电子云更移向氧原子，C= 0双键 的

24、电子云密度平均化，造成C = 0键的力常数下降，使吸收频率向低 波数位移。对同一基团，若诱导效应和中介效应同时存在，则振动 频率最后位移的方向和程度，取决于这两种效应的结果。当11诱导效 应大于中介效应时，振动频率向高波数移动，反之，振动频率向低 波数移动。2.氢键的影响氢键的形成使电子云密度平均化，从而使伸缩振动频率降低。 游离羧酸的C = 0键频率出现在17 60 cm-1左右，在固体或液体中， 由于羧酸形成二聚体，C = 0键频率出现在1700 cm-1。分子内氢键 不受浓度影响，分子间氢键受浓度影响较大。3.振动耦合当两个振动频率相同或相近的基团相邻具有一公共原子时， 由于一个键的振动

25、通过公共原子使另一个键的长度发生改变，产生 一个“微扰”，从而形成了强烈的振动相互作用。其结果是使振动频率发生感变化，一个向高频移动，另一个向低频移动，谱带分裂。 振动耦合常出现在一些二羰基化合物中，如，羧酸酐。（4）Fer mi共振当一振动的倍频与另一振动的基频接近时，由于发生相互作 用而产生很强的吸收峰或发生裂分，这种现象称为Fermi共振。外部因素夕卜部因素主要指测定时物质的状态以及溶剂效应等因素。同一物质的不同状态，由于分子间相互作用力不同，所得到 光谱往往不同。分子在气态时，其相互作用力很弱，此时可以观察 到伴随振动光谱的转动精细结构。液态和固态分子间作用力较强，在有极性基团存在时，

26、可能 发生分子间的缔合或形成氢键，导致特征吸收带频率、强度和形状 有较大的改变。例如，丙酮在气态时的C-H为1742 cm-1， 而在液态时为17 18 cm-1。在溶液中测定光谱时，由于溶剂的种类、溶剂的浓度和测定时的温度不同，同一种物质所测得的光谱也不同。通 常在极性溶剂中，溶质分子的极性基团的伸缩振动频率随溶剂极性 的增加而向低波数方向移动，并且强度增大。因此，在红外光谱测 定中，应尽量采用非极性的溶剂。12第四节 红外光谱仪目前主要有两类红外光谱仪：色散型红外光谱仪和Fourier（傅 立叶）变换红外光谱仪。一、色散型红外光谱仪色散型红外光谱仪的组成部件与紫外-可见分光光度计相似， 但

27、对没一个部件的结构、所用的材料及性能与紫外-可见分光光 度计不同。它们的排列顺序也略有不同，红外光谱仪的样品是放在 光源和单色器之间；而紫外-可见分光光度计是放在单色器之后。色散型红外光谱仪原理示意图（教材）1 .光源红外光谱仪中所用的光源通常是一种惰性固体，同电加热使 之发射高强度的连续红外辐射。常用的是N er nst灯或硅碳棒。N ern st灯是用氧化锆、 氧化钇和氧化钍烧结而成的中空棒和实心棒。工作 温度约为1700C，在此高温下导电并发射红外线。但在室温下是非 导体，因此，在工作之前要预热。它的特点是发射强度高，使用寿 命长，稳定性较好。缺点是价格地硅碳棒贵，机械强度差，操作不 如

28、硅碳棒方便。硅碳棒是由碳化硅烧结而成，工作温度在1200-1 500C左右。2 .吸收池因玻璃、石英等材料不能透过红外光，红外吸收池要用可 透过红外光的NaCI、KBr、CsI、K RS-5（Til 58%，TIBr42%）等 材料制成窗片。用NaCI、KBr、CsI等材料制成的窗片需注意防潮。 固体试样常与纯KB r混匀压片，然后直接进行测定。3 .单色器单色器由色散元件、准直镜和狭缝构成。色散元件常用复制的闪耀光栅。由于闪耀光栅存在次级光谱的 干扰，因此，需要将光栅和用来分离次光谱的滤光器或前置棱镜结 合起来使用。4 .检测器常用的红外检测器有高真空热电偶、热释电检测器和碲镉汞 检测器。高

29、真空热电偶是利用不同导体构成回路时的温差电现象，将 温差转变为电位差。热释电检测器是利用硫酸三苷肽的单晶片作为检测元件。硫 酸三苷肽（TGS）是铁电体，在一定的温度以下，能产生很大的极 化反应，其极化强度与温度有关，温度升高，极化强度降低。将TGS薄片正面真空渡铬（半透明），背面镀金，形成两电极。当红外辐 射光照射到薄片上时，引起13温度升高，TGS极化度改变，表面电 荷减少，相当于“释放” 了部分电荷，经放大，转变成电压或电流 方式进行测量。碲镉汞检测器（M CT检测器）是由宽频带的半导体碲化镉和 半金属化合物碲化汞混合形成，其组成为Hgi-xCdxTe，x0.2， 改变x值，可获得测量波段

30、不同灵敏度各异的各种M CT检测器。5.记录系统二、Fou ri er变换红外光谱仪（FT IR）Fou ri er变换 红外光谱仪 没有色散元件，主要由光源（硅碳 棒、高压汞灯）、Michelson干涉仪、检测器、计算机和记录仪组成。 核心部分为M i ch el son干涉仪，它将光源来的信号以干涉图的形式送 往计算机进行Fou ri er变换的数学处理，最后将干涉图还原成光谱 图。它与色散型红外光度计的主要区别在于干涉仪和电子计算机两 部分。Fou ri er变换 红外光谱仪工作原理；仪器中的Michel son干涉仪的作用是将光源发出的光分成两 光束后，再以不同的光程差重新组合，发生干

31、涉现象。当两束光的 光程差为/2的偶数倍时，则落在检测器上的相干光相互叠加，产 生明线，其相干光强度有极大值；相反，当两束光的光程差为/ 2的奇数倍时，则落在检测器上的相干光相互抵消，产生暗线，相干 光强度有极小值。由于多色光的干涉图等于所有各单色光干涉图的加合，故得到的是具有中心极大，并向两边迅速衰减的对称干涉图 。 干涉图包含光源的全部频率和与该频率相对应的强度信息，所 以如有一个有红外吸收的样品放在干涉仪的光路中，由于样品能吸 收特征波数的能量，结果所得到的干涉图强度曲线就会相应地产生 一些变化。包括每个频率强度信息的干涉图，可借数学上的Fou ri er变换 技术对每个频率的光强进行计

32、算，从而得到吸收强度或透过 率和波数变化的普通光谱图。Fou ri er变换红外光谱仪的特点：（1）扫描 速度 极快Fou ri er变换仪器是在整扫描时间内同时测定所有频率的信 息，一般只要1s左右即可。因此，它可用于测定不稳定物质的红外 光谱 。而 色散型红外 光谱 仪，在 任何一瞬间只 能观测一个很窄的 频 率范围，一次完整扫描通常需要8、15、30s等。（2）具有 很高的分辨率通常Fou ri er变换红外光谱仪分辨率达0.1 0. 005 cm-1，而一 般棱镜型的仪器分辨率在1410 00 cm-1处有3 cm-1，光栅型红外光谱仪分辨率也只有0.2cm-1o（3）灵敏度高因Fou

33、rier变换 红外光谱仪 不用狭缝和单色器，反射镜面又 大，故能量损失小，到达检测器的能量大，可检测1 0-8g数量级的样 品。除此之外，还有光谱范围宽（100 01 0 cm-1）；测量精度高， 重复性可 达0.1%；杂 散光干扰小；样 品 不受因 红外 聚焦而产生的 热 效应的影响；特别适合于与气相色谱联机或研究化学反应机理等。第五节 试 样的处理和制 备要获得一 张高 质量红外 光谱 图， 除了仪器本身的因 素外 ， 还 必须有合适的样品制备方法。一、 红外 光谱 法对试样的要 求红外 光谱 的试样可以是 液体、 固体或气体， 一 般应要求：（1） 试样应该是单一 组份的纯物质 ， 纯度

34、应98%或 符合 商业规格 才便于与纯物质的标准光谱进行对照。多组份试样应在测定前尽量 预先用分馏、萃取、重结晶或色谱法进行分离提纯，否则各组份光 谱相互重叠，难于判断。（2）试样中不应含有游离水。水本身有红 外吸 收， 会严重干扰样 品谱，而且会侵蚀吸收池的盐窗。（3） 试 样 的 浓 度 和 测 试 厚 度 应 选 择 适 当 ， 以 使 光 谱 图 中 的 大 多 数 吸收 峰的 透射 比处于10%80%范围 内。二、制样的方法1 .气体样品气态样品可在玻璃气槽内进行测定，它的两端粘有红外透光的NaCI或KBr窗片。先将气槽抽真空，再将试样注入。2 .液 体和 溶液试样（1） 液 体 池

35、 法15沸点较低， 挥发性较大的试样， 可注入封闭液体池中， 液层厚 度一 般为0.011mm。（2） 液 膜 法沸点较高的试样， 直接直接滴在两片盐片之间， 形成液膜。 对于 一些 吸收 很强的液 体，当用调整厚度 的方 法仍然得 不到 满意的谱图时，可 用适当的溶剂配成稀溶液进行测定。一 些固体也 可以溶液的形式进行测定。常 用的红外光谱溶剂应在所测光谱区内 本身没有强烈的吸收， 不侵蚀盐窗， 对试样没有强烈的溶剂化效应 等。3 .固体试样（1） 压 片 法将12mg试样与200mg纯KBr研细均匀，置于模具中，用（510）107Pa压力在油压机上压成透明薄片，即可用语测定。试样和KBr都

36、应经干燥处理，研磨到粒度小于2微米，以免散射光影响。（2） 石蜡 糊法将干燥处理后的试样研细，与 液体石蜡或全氟代烃混合，调成糊状，夹在盐片中测定主要用于高分子化合物的测定。可将它们直接加热熔融制或 压制 成膜。也 可将试样溶 解在低沸点的 易挥 发溶 剂中，涂 在盐片上 ， 待溶剂挥发后成膜测定。当样品量特别少或样品面积特别小时，采用光束聚光器，并配 有微 量液体池 、微 量 固体 池和微量 气体 池，采 用全 反 射系 统或用带 有卤化碱透镜的反射系统进行测量。第 六 节红 外 光 谱 法 的 应 用红外光谱法广泛用于有机化合物的定性鉴定和结构分析。 一、定性分析1 .已 知物 的鉴定将

37、试样 的谱图与 标准 的谱图进 行对 照，或 者与 文献 上的谱图 进行 对照 。如 果 两张 谱图 各吸收峰 的位 置和形状完 全相同 ，峰 的 相 对强 度一样，就可以认为 样品 是该种标 准物 。如 果两 张谱 图不一样 ， 或峰位不一致，则说明两者不为同一化合物，或样品有杂质。如用 计16算机谱图检索，则采用相似度来判别。使用文献上的谱图应当 注意试样的物态、结晶状态、溶剂、测定条件以及所用仪器类型均 应与标准谱图相同。2 .未知物结 构的 测定测定 未知 物的 结构，是 红 外光谱法 定性 分析的一个重 要用 途 。 如果 未知 物不 是新化合 物，可 以通 过两 种方 式利用标 准谱 图进行查 对： （1）查阅标准谱图的谱带索引，与寻找试样光谱吸收带相同的标 准谱图；（2）进行 光谱 解析，判 断试 样的 可能结构 ，然 后在 由化学分 类索 引查找标准谱图对照核实。在对光谱图进行解析之前，应收集样品的有关资料和数据。 了解 试样的来源 、以 估计 其可能是 哪类 化合物；