分析仪器实验红外光谱

《仪器分析实验》实验2红外吸收光谱法InfraredAbsorptionSpectrometry(IR)

红外吸收光谱

InfraredAbsorptionSpectroscopy（IR）一、基本原理红外光谱的频率范围红外吸收光谱产生的条件官能团的特征吸收谱带二、谱图解析与应用

1.不饱和度

2.谱图解析

3.综合分子式、不饱和度确定可能的结构式三、仪器原理和操作色散型红外光谱仪Fourier变换红外光谱一（FTIR）四、样品制备和实验步骤五、注意事项一̖红外吸收光谱基本原理(1)红外光应具有能满足物质产生振动跃迁所需的能量；(2)红外光与物质间有相互偶合作用－分子振动时，必须伴有瞬时偶极矩的变化，即分子显示红外活性。偶极子与交变电场的作用示意图

红外光是波长范围为0.75~1000m的电磁波,可引起分子中基团的振动和转动能级跃迁,产生红外吸收光谱,也称分子振动-转动光谱.

同核双原子分子是非红外活性的:如:N2、O2、Cl2；

O=C=O对称伸缩振动也是非红外活性的。产生红外吸收的条件区域/m/cm-1能级跃迁类型近红外区(泛频区)0.75~2.513158~4000OH,NH及CH键的倍频吸收中红外区(基本振动区)2.5~154000~650分子振动，伴随转动远红外区(转动区)15~1000650~10分子转动红外光谱的三个波区和能级跃迁类型

可按波长将红外光谱分为近红外̖中红外和远红外三个波区,中红外区对应分子振动基态到第一激发态的跃迁,可伴随转动能级的跃迁,是最为常用的红外光谱区.分子振动能量振动能级跃迁对应的能量变化分子振动频率与跃迁能量的关系基本振动频率(双原子分子)-振动量子数,0,1,2,…基本振动频率

对应的红外吸收能量红外光谱图

当一束连续变化的各种波长的红外光照射样品时，其中一部分被吸收，吸收的这部分光能就转变为分子的振动能量和转动能量；另一部分光透过，若将其透过的光用单色器进行色散，就可以得到一带暗条的谱带。若以波长或波数为横坐标，以百分吸收率为纵坐标，把这谱带记录下来，就得到了该样品的红外吸收光谱图,获得红外振动信息。（1）峰位

化学键的力常数k越大，原子折合质量越小，键的振动频率越大，吸收峰将出现在高波数区（短波长区）；反之，出现在低波数区（高波长区）。红外光谱图主要参量(2）峰强瞬间偶基距变化大，吸收峰强；键两端原子电负性相差越大（极性越大），吸收峰越强；（3）峰形键两端原子电负性相差大的伸缩振动吸收峰形较宽,如O-H,N-H等氢键的伸缩振动峰宽,C=O伸缩振动具有中等宽度,而C-C振动峰型较窄.峰位,峰强和峰形是确定分子结构的重要信息.

同一类基团在不同化合物中的振动频率相近，且强度较大，称特征振动频率，对应的吸收带（峰）称基团的特征吸收带。好的特征基团应具有以下特点：较窄的吸收区域,可解释的位移,吸收强度高,与其它频率分得开,特征的吸收形状

指纹频率由整个分子或分子的一部分振动产生的，对分子结构的微小变化具有较大的灵敏性，对于分子是特征的，因此可用于整个分子的表征。指纹频率通常出现在1330cm-1

以下的低频区。指纹频率基团特征吸收带基团吸收频率区第一区域第二区域第三区域第四区域40002500cm-1氢键区25002000cm-1叁键区20001300cm-1双键区1300600cm-1单键区O-H（s,wide)－CC（22602120

）C=C-C-C--C-H(v.multi)

＝C-H(m,multi)

C-H(s,sh)CN（22602220

）C=OC-NN-HC=C=C（

1950）……官能团区指纹区1.不饱和度根据分子式计算不饱和度二、谱图解析ni

为原子i的数目,i为原子i的价态.3.综合分子式和不饱和度信息确定结构式并从结构式计算不饱和度进一步验证2.谱图解析

基团区1700cm-1

附近羰基的吸收带（强，中等宽度）有芳香烃？无根据基团区其它吸收峰，推测是否为下列化合物？醇、酚、醚、胺等指纹区有的放矢地检查与基团有关的吸收带计算不饱和度根据基团区其它吸收峰，推测是否为下列化合物？酸、酯、醛、酰胺、酮芳香烃？4.谱图解析步骤三、仪器原理和操作1.色散型红外光谱仪参考池样品池light斩波器单色器检测器记录仪光栅优点:频率域光谱仪-简单缺点:采谱速度慢;灵敏度低;波数分辨率低.干涉仪光源样品室检测器显示器绘图仪计算机干涉图光谱图FTS傅里叶变换红外光谱仪结构框图2.傅里叶变换红外（FTIR)光谱仪时间域光谱仪干涉仪示意图light半透镜固定反射镜动镜NicoletAvatarFT-IR360红外光谱仪工作原理图SourceInterferometerDetectorSampleLaser可在短时间内得到频率范围内的干涉图－快通过多次扫描提高信噪比.

S/N

n-2-灵敏度高分辨率高(<0.1

cm-1)傅里叶变换红外光谱仪主要优势傅里叶变换红外光谱仪是时间域光谱仪,需要进行FTIR变换后得到频率域光谱图.目前广泛使用傅立叶变换红外光谱仪.溶剂：CCl4，CS2常用。①研糊法（液体石腊法）②KBr压片法③薄膜法2.固体：1.液体：①液膜法——难挥发液体（bp>80C）②溶液法——液体池(KBr为稀释剂)常用样品池窗片（载