第七节 红外光谱的应用

第七节红外光谱的应用

一、红外光谱一般解析步骤

1.检查光谱图是否符合要求;

2.了解样品来源、样品的理化性质、其他分析的数据、样品重结晶溶剂及纯度;

3.排除可能的“假谱带”;

4.若可以根据其他分析数据写出分子式，则应先算出分子的不饱和度U

∪=（2+2n4+n3–n1

）/2

n4

n3

n1分别为分子中四价，三价，一价元素数目;

5.确定分子所含基团及化学键的类型（官能团区4000~1330和指纹区1331~650cm-1

）6.结合其他分析数据，确定化合物的结构单元，推出可能的结构式;7.已知化合物分子结构的验证;8.标准图谱对照;9.计算机谱图库检索二、定性分析

定性分析大致可分为官能团定性和结构定性两个方面。

定性分析的一般过程：

1.试样的分离和精制

2.了解与试样性质有关的其它方面的材料

3.谱图的解析

4.和标准谱图进行对照

5.计算机红外光谱谱库及其检索系统

6.确定分子的结构

未知物结构的测定先从基团频率区的最强谱带开始，推测未知物可能含有的基团，判断不可能含有的基团。再从指纹区的谱带进一步验证，找出可能含有基团的相关峰，用一组相关峰确认一个基团的存在；如果是芳香族化合物，应定出苯环取代位置。根据官能团及化学合理性，拼凑可能的结构，然后查对标准谱图核实。在解析红外光谱时，要同时注意吸收峰的位置、强度和峰形。

同一基团的几种振动相关峰应同时存在。三定量分析

定量分析的依据是郎伯-比尔定律。

红外光谱图中吸收带很多，因此定量分析时,特征吸收谱带的选择尤为重要，除应考虑ε较大之外，还应注意以下几点：•

谱带的峰形应有较好的对称性性;没有其他组分在所选择特征谱带区产生干扰;•

溶剂或介质在所选择特征谱带区域应无吸收或基本没有吸收；•

所选溶剂不应在浓度变化时对所选择特征谱带的峰形产生影响;•

特征谱带不应在对二氧化碳..水.蒸气有强吸收的区域。

谱带强度的测量方法主要有峰高（即吸光度值）测量和峰面积测量两种，而定量分析方法很多，视被测物质的情况和定量分析的要求可采用直接计算法,工作曲线法,吸收度比法和内标法等。1．直接计算法这种方法适用于组分简单，特征吸收谱带不重叠。且浓度与吸收成线性关系的样品。直接从谱图上读取吸光度A值，再按朗伯-比尔定律算出组分含量C。这一方法的前提是应先测出样品厚度L及摩尔吸光系数ε值，分析精度不高时，可用文献报道ε值。2．工作曲线法这种方法适用于组分简单，样品厚度一定（一般在液体样品池中进行），特征吸收谱带重叠较少，而浓度与吸光度不成线性关系的样品。

3．吸收度比法该发适用于厚度难以控制或不能准确测定其厚度的样品，例如厚度不均匀的高分子膜，糊状法的样品等。这一方法要求各组分的特征吸收谱带相互不重叠，且服从于郎伯—比尔定律。如有二元组分X和Y，根据朗伯-比尔定律，应存在以下关系；

由于是在同一被测样品中，故厚度是相同的，其吸光度比R为：

式中的K称为吸收系数比。

但前提是不允许含其他杂质。吸收度比法也适合于多元体系。

第八节

红外光谱仪

目前有两类红外光谱仪:色散型和干涉型（傅立叶变换红外光谱仪)（FourierTransfer,FT）一、色散型与双光束UV-Vis仪器类似，但部件材料和顺序不同。10.8.1

色散型红外分光光度计1.光源常用的红外光源有Nernst灯和硅碳棒。2.吸收池红外吸收池使用可透过红外的材料制成窗片；不同的样品状态（固、液、气态）使用不同的样品池，固态样品可与晶体混合压片制成。10..1色散型红外分光光度计3.单色器由色散元件、准直镜和狭缝构成。其中可用几个光栅来增加波数范围，狭缝宽度应可调。狭缝越窄，分辨率越高，但光源到达检测器的能量输出减少，这在红外光谱分析中尤为突出。为减少长波部分能量损失，改善检测器响应，通常采取程序增减狭缝宽度的办法，即随辐射能量降低，狭缝宽度自动增加，保持到达检测器的辐射能量的恒定。4.检测器及记录仪红外光能量低，因此常用真空热电偶、测热辐射计、热释电检测器和碲镉汞检测器等。10.8.1色散型红外分光光度计几种红外检测器10.8.1

色散型红外分光光度计它是利用光的相干性原理而设计的干涉型红外分光光度仪。10.8.2

傅里叶变换红外光谱仪单色光单色光二色光多色光10.3.2傅里叶变换红外光谱仪傅里叶变换红外光谱仪具有以下优点：灵敏度高。扫描速度快。分辨率高。测量光谱范围宽（1000～10cm-1），精度高（±0.01cm-1），重现性好（0.1%）。还有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。10.8.2

傅里叶变换红外光谱仪10.9.1

对试样的要求1）试样应为“纯物质”（>98%），通常在分析前，样品需要纯化；对于GC-FTIR则无此要求。2）试样不含有水（水可产生红外吸收且可侵蚀盐窗）；3）试样浓度或厚度应适当，以使T在合适范围。10.9.2

制样方法液体或溶液试样1）沸点低易挥发的样品：液体池法。2）高沸点的样品：液膜法（夹于两盐片之间）。3）固体样品可溶于CS2或CCl4等无强吸收的溶液中。第九节

红外光谱法中的样品制备固体试样1）压片法：1~2mg样+200mgKBr——干燥处理——研细：粒度小于2m（散射小）——混合压成透明薄片——直接测定；2）石蜡糊法：试样——磨细——与液体石蜡混合——夹于盐片间；石蜡为高碳数饱和烷烃，因此该法不适于研究饱和烷烃。3）薄膜法：高分子试样——加热熔融——涂制或压制成膜；高分子试样——溶于低沸点溶剂——涂渍于盐片——挥发除溶剂样品量少时，采用光束聚光器并配微量池。10.9

红