傅立叶红外光谱仪

傅立叶红外光谱仪

FTIR教学要求要求1、了解红外光谱区域的划分；掌握本实验室红外光谱仪的根本原理及构造，了解红外光谱吸收的产生条件。2、掌握简单红外谱图的定性分析。傅里叶变换红外光谱仪结构图红外光谱概述波长与波数之间的关系为：〔波数〕/cm-1=104/〔/µm〕波数波长红外光谱概述红外光区的划分红外光谱波长范围约为0.75~1000µm，一般换算为波数。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〔0.75~2.5µm〕13158-4000cm-1分子化学健振动的倍频和组合频。中红外光区〔2.5~25µm〕4000~400cm-1化学健振动的基频远红外光区〔25~1000µm〕400-10cm-1骨架振动，转动红外光谱概述红外光谱图：当一束连续变化的各种波长的红外光照射样品时，其中一局部被吸收，吸收的这局部光能就转变为分子的振动能量和转动能量；另一局部光透过，假设将其透过的光用单色器进行色散，就可以得到一谱带。假设以波长或波数为横坐标，以百分吸收率或透光度为纵坐标，把这谱带记录下来，就得到了该样品的红外吸收光谱图，也有称红外振-转光谱图。红外光谱概述物质的红外光谱是其分子结构的反映，谱图中的吸收峰与分子中各基团的振动形式相对应。通过比较大量化合物的红外光谱，发现：组成分子的各种基团，如O-H、N-H、C-H、C=C、C=O和CºC等，都有自己的特定的红外吸收区域，分子的其它局部对其吸收位置影响较小。通常把这种能代表基团存在、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。特征区：4000-1350cm-1高频区光谱与基团的对应关系强指纹区：1350-400cm-1低频区光谱与基团不能一一对应，其价值在于表示整个分子的特征。红外光谱谱图认识红外光谱图：纵坐标为透过率，横坐标为波长λ〔μm〕或波数〔cm-1〕例1：Octane〔辛烷〕红外光谱图红外光谱产生的条件例2：H2O分子先看看H2O和CO2分子的谱图产生情况：例3：CO2分子的振动红外光谱产生的条件条件：(1)辐射应具有能满足物质产生振动跃迁所需的能量；(2)辐射与物质间有相互偶合作用。

对称分子：没有偶极矩，辐射不能引起共振，无红外活性。如：N2、O2、Cl2等。

非对称分子：有偶极矩，红外活性。

介绍：

分子振动方程式化学键的振动类似于连接两个小球的弹簧K化学键的力常数,为双原子的折合质量=m1m2/〔m1+m2〕C为光速表某些键的伸缩力常数〔毫达因/埃〕键类型:—CC—>—C=C—>—C—C—力常数:15179.59.94.5峰位m6.0m7.0m化学键键强越强〔即键的力常数K越大〕原子折合质量越小，化学键的振动频率越大，吸收峰将出现在高波数区。

例题:由表中查知C=C键的k=9.59.9,令其为9.6,计算波数值测正己烯中C=C键伸缩振动频率实测值为1652cm-1分子中基团的根本振动形式表示符号：s(强)；m(中)；w(弱)；a〔不对称〕1．两类根本振动形式伸缩振动亚甲基：变形振动亚甲基伸缩振动甲基：变形振动甲基对称δs(CH3)1380㎝-1不对称δas(CH3)1460㎝-1对称不对称υs(CH3)2870㎝-1υas(CH3)2960㎝-1甲基的振动形式红外光谱图的三要素〔2〕峰强：红外吸收峰的强度取决于分子振动时偶极矩的变化，振动时分子偶极矩的变化越小，谱带强度也就越弱。一般说来，极性较强的基团(如C=O,C-X)振动，吸收强度较大；极性较弱的基团(如C=C,N-C等)振动，吸收强度较弱；〔1〕峰位：分子内各种官能团的特征吸收峰只出现在红外光波谱的一定范围。峰位、峰强和峰形红外光谱图的三要素〔3〕峰形：不同基团的某一种振动形式可能会在同一频率范围内都有红外吸收，如-OH、-NH的伸缩振动峰都在3400-3200cm-1但二者峰形状有显著不同。此时峰形的不同有助于官能团的鉴别。傅里叶变换红外光谱仪光路图干预仪〔红外光谱仪的“心脏〞〕1、机械式〔主要是角镜式〕 尼高力最低端产品〔IR200〕 其他公司的所有产品2、空气轴承式 Bruker公司的某一款产品3、电磁式干预仪 尼高力中档和高档产品〔380和5700〕波的相互作用(干预)同相相长干预异相相消干预+=+=检测器迈克尔逊干预仪-1定镜l0-l干预仪动镜IR光源分束器BM光程差=0BMBF=BF迈克尔逊干预仪-2Detector定镜干预仪动镜l0-lIRSource分束器BM光程差=1/4BM-1/8BF=BF检测器迈克尔逊干预仪-3定镜检测器干预仪动镜l0-lIRSource分束器光程差=1/2BM-1/4BF=BMBF定镜分束器

l0-l检测器干预仪IR光源迈克尔逊干预仪-4动镜干预图单一波长

多波长020406080100120140

010002000300040005000-3-2-101234DataPointsDataPointsVoltsVolts快速傅立叶变换010002000300040005000-3-2-101234DataPointsVoltsFFT干涉图光谱5001000150020002500300035004000510152025303540WavenumbersEmissivity透过吸收光谱谱图的一般的解析流程：制样方法(1)固体样品的制备a.压片法:将1~2mg固体试样与200mg纯KBr研细混合，研磨到粒度小于2μm，在油压机上压成透明薄片，即可用于测定。

b.糊状法:研细的固体粉末和石蜡油调成糊状，涂在两盐窗上，进行测试。此法可消除水峰的干扰。液体石蜡本身有红外吸收，此法不能用来研究饱和烷烃的红外吸收。

制样方法(2)液体样品的制备

a.

液膜法:

对沸点较高的液体，直接滴在两块盐片之间，形成没有气泡的毛细厚度液膜，然后用夹具固定，放入仪器光路中进行测试。

b.液体吸收池法:

对于低沸点液体样品和定量分析，要用固定密封液体池。制样时液体池倾斜放置，样品从下口注入，直至液体被充满为止，用聚四氟乙烯塞子依次堵塞池的入口和出口，进行测试。制样方法(3)气态样品的制备:气态样品一般都灌注于气体池内进行测试。制样方法(4)特殊样品的制备—薄膜法:a.熔融法:对熔点低，在熔融时不发生分解、升华和其它化学变化的物质，用熔融法制备。可将样品直接用红外灯或电吹风加热熔融后涂制成膜。b.热压成膜法:对于某些聚合物可把它们放在两块具有抛光面的金属块间加热，样品熔融后立即用油压机加压，冷却后揭下薄膜夹在夹具中直接测试。c.溶液制膜法:将试样溶解在低沸点的易挥发溶剂中，涂在盐片上，待溶剂挥发后成膜来测定。如果溶剂和样品不溶于水，使它们在水面上成膜也是可行的。比水重的溶剂在汞外表成膜。

红外光谱特点1〕红外吸收只有振-转跃迁，能量低；2〕应用范围广：几乎所有有机物均有红外吸收；3〕分子结构更为精细的表征：通过