红外吸收分光法-红外分光光度法应用（仪器分析课件）

Contents目1红外光谱定性分析的特点2红外光谱定性分析的过程3红外光谱定性分析的注意事项录仪器分析红外光谱的定性分析注意事项红外光谱的定性分析仪器分析红外光谱对有机化合物的定性分析具有鲜明的特征性。每一化合物都具有特异的红外吸收光谱，谱图中的谱带的数目、位置、形状和强度均随化合物及其聚集态的不同而不同。所以，根据化合物的红外光谱，就可以像辨别人的指纹一样，确定该化合物或其官能团的存在与否。红外光谱定性分析主要可以分为：官能团定性和结构分析两大类。官能团定性：依据化合物红外光谱的特征基团频率来检定物质含有的基团，确定物质的类别；结构分析，又称结构剖析：需要由化合物的红外光谱并结合其他试验资料（如相对分子质量、物理常数、紫外光谱、核磁共振波谱、质谱等）来推断化合物的化学结构。红外光谱的定性分析仪器分析另外，还可以利用红外光谱在催化、高聚物、络合物等领域进行结构、聚合过程、反应机理、动力学等方面的研究。用红外光谱图验证已知物较为方便，只要制备样品得当，测绘其谱图与纯物质的标准谱图对照即可鉴别。对照时应注意：1、测试品的物态应与标准谱图相同2、同一物质结晶形状不同，红外光谱不完全一致3、容积效应。应采用同一溶剂，一般情况下用非极性溶剂4、由于其他原因可能出现“杂峰”红外光谱的定性分析仪器分析使用红外光谱法测定未知物结构时，对于简单化合物，根据所提供的分子式，利用红外光谱图就可测定出结构式；对于比较复杂的化合物，需要红外光谱与核磁共振、有机波谱、紫外光谱配合才能确定其结构式。测得未知物的红外光谱图后，需要对谱图进行解析。1、已知物及其纯度的定性鉴定在有纯标准物质时使用该法较多。将测得的试样与标准品的谱图进行对照，比对两张谱图的各吸收峰的位置和形状完全相同，峰的相对强度一样，就可认为试样是和标准物同种类。如果两张谱图形状不一样或峰位置不一致，说明试样和标准物是不同的两类物质，或试样中含有杂质。红外光谱的定性分析仪器分析2、未知物结构的确定此应用涉及到谱图的解析。解析谱图过程中，应同时注意吸收峰的位置、强度和峰形。吸收峰的位置与待分析的振动的键的强度、参与振动原子的折合质量以及该键所处的环境相关；峰的强度决定于振动过程中偶极矩的变化；吸收峰的形状取决于官能团的种类，有峰形可以辅助判断官能团；任何一个官能团由于存在伸缩振动和多种弯曲振动，对应地会在谱图不同区域显示出几个相关吸收峰。判断一个官能团的存在应该是几处应该存在的吸收峰都在谱图上时才能得出的结论。红外光谱的定性分析仪器分析例如：官能团谱图中的对应峰形缔合羟基峰宽、圆滑而钝缔合伯胺基有一个小小的分支（如下图的3020cm-1处）炔氢峰形尖锐（炔氢的碳氢伸缩振动出在3300cm-1左右，是一个强的尖峰。）红外光谱的定性分析仪器分析红外光谱的定性分析仪器分析

红外光谱的定性分析仪器分析通常，值对应的可能键型0饱和单键11个双键或环烷烃结构21个三键或2个双键．．．．．．41个苯环结构（类似1个环烃结构+3个双键）红外光谱的定性分析仪器分析

红外光谱的定性分析仪器分析Contents目1气体试样的制备2液体及溶液试样的制备3固体试样的制备录仪器分析红外吸收光谱法样品制备红外吸收光谱法样品制备仪器分析红外光谱法中，试样的制备及处理适当，可以得到较好的红外光谱图。一般制备样品时应注意：

1、试样的浓度和测试厚度合适，便于光谱图中大多数吸收峰的透射率处于15%-70%范围内。浓度太小，厚度太薄，会使一些弱的吸收峰和光谱的席位部分不能显示出来；过大、过厚，又会使强的吸收峰超越标尺刻度而无法确定其真实的位置。

通常的做法，需要用几种不同宁都或厚度的试样进行测绘，得到完整的光谱图。红外吸收光谱法样品制备仪器分析

2、试样中不应含有游离水。水的存在不仅会侵蚀吸收池的盐窗，而且水本身在红外区有吸收，将使得光谱图变形。3、试样应该是单一组分的纯物质。多组分试样在测定前应尽量预先进行组分分离（采用如：色谱法、精密蒸馏、重结晶、区域熔融法等），避免各组分光谱的相互重叠导致由谱图不能进行正确的解释。红外吸收光谱法样品制备仪器分析试样的制备，根据其聚集状态可进行如下操作：1、气态试样使用气体吸收池。先将系艘吃内空抽去，然后吸入被测试样。2、液体和溶液试样A、沸点较高的试样：直接滴在两块抛光的烟片之间，形成液膜（液膜法）。B、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0.01-1mm。用液体池检测试样，比较容易控制式样的厚度，在红外光谱定量分析中经常使用。红外吸收光谱法样品制备仪器分析注意事项：样品必须预先纯化，以保证有足够的纯度；样品须预先除水干燥，避免损坏仪器，同时避免水峰对样品谱图的干扰；易潮解的样品，应放置在干燥器内；对易挥发、升华、对热不稳定的样品，请用带密封盖或塞子的容器盛装并盖紧，同时必须注明；对于有毒性和腐蚀性的样品，用户必须用密封容器装好。送样时必须分别在样品瓶标签的明显位置上注明；红外吸收光谱法样品制备仪器分析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，可配制成溶液以降低浓度来测绘光谱；量少的液体试样，为了能灌满液槽，需要补加溶剂；一些固体或气体用溶液的形式来进行测定，便于操作；红外吸收光谱法样品制备仪器分析红外光谱法中对使用的溶剂的要求如下：对试样有足够的溶解度；在测样的光谱区内溶剂本身没有强烈吸收，对试样没有强烈的溶剂化效应；溶剂不会侵蚀盐窗；一般会使用分子简单、极性小的物质作试样的溶剂。例如：CS2是1350—600cm-1区域常用的溶剂，CCl4（在1580cm-1附近稍有干扰）是4000—1350cm-1区域常用的溶剂。当需要得到试样在中红外区的吸收全貌时，为了避免溶剂的干扰，可以采用不同溶剂配成多种溶液分别进行测定。红外吸收光谱法样品制备仪器分析也可以采用溶剂补偿法来避免溶剂的干扰。在参比光路上放置与试样吸收池配对的、充有纯溶剂的参比吸收池，但在溶剂吸收特别强的趋于（如：

CS2的吸收区1600—1400cm-1），用补偿法不能得到满意结果。3、固态试样A、压片法取干燥试样研细，加入适量分散剂（KBr或KCl粉末）混合均匀。倒入压膜内，在压力机中边抽气边加压，制成一定直径及厚度的透明片。待测。B、石蜡糊法预处理成细粉状与石蜡油混合成糊状，加载两烟片之间进行测谱，得到含有石红外吸收光谱法样品制备仪器分析蜡油吸收峰的谱图。当测定厚度不大时，只在四个光谱区出现较强的吸收：3000-2850cm-1区的饱和C-H伸缩振动吸收，1468cm-1和1379cm-1的C-H变形振动吸收，以及在720cm-1处的C-H面内摇摆振动引起的宽而弱的吸收。C、薄膜法当待测物质的熔点低，在熔融时不分解、升华或发生其他化学反应时，可被直接加热熔融后图纸或压制成膜。对于大多数聚合物，可将试样线制成溶液，然后蒸干溶剂以形成薄膜。红外吸收光谱法样品制备仪器分析D、溶液法将试样溶于适当的溶剂中，然后注入液体吸收池待测。红外吸收光谱法样品制备仪器分析样品必须预先纯化，以保证有足够的纯度样品须预先除水干燥，避免损坏仪器，同时避免水峰对样品谱图的干扰；易潮解的样品，应放置在干燥器内；对易挥发、升华、对热不稳定的样品，请用带密封盖或塞子的容器盛装并盖紧，同时必须注明；对于有毒性和腐蚀性的样品，用户必须用密封容器装好。送样时必须分别在样品瓶标签的明显位置上注明。Contents目1概述2IR光谱产生3IR光谱表示法4谱图解析步骤录仪器分析红外分光光度法（IR）红外分光光度法（IR）一、概述区间：λ为0.75-1000μm或σ(波数)为10-13300cm-1近红外：0.75-2.5μm中红外：2.5-25μm远红外：25-1000μm仪器分析红外分光光度法（IR）二、红外吸收光谱的产生当一定频率（能量）的红外光照射分子时，如果分子中某个基团的振动频率和外界红外辐射频率一致时，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。将分子吸收红外光的情况用仪器记录就得到该试样的红外吸收光谱图。仪器分析红外分光光度法（IR）三、产生红外吸收光谱的条件辐射后具有能满足物质产生振动跃迁所需的能量。分子振动有瞬间偶极距变化。当分子振动引起分子偶极矩变化时，就能形成稳定的交变电场，其频率与分子振动频率相同，可以和相同频率的红外辐射发生相互作用，使分子吸收红外辐射的能量跃迁到高能态，从而产生红外吸收光谱。仪器分析红外分光光度法（IR）四、IR光谱表示法T-σ或A-σ图根据图中的光谱形状、峰位置、峰数目、峰强度进行定性、定量分析。仪器分析红外分光光度法（IR）四、IR光谱表示法T-σ或A-σ图根据图中的光谱形状、峰位置、峰数目、峰强度进行定性、定量分析。仪器分析红外分光光度法（IR）五、谱图解析步骤1、不饱和度的计算U=1+n4+(n3-n1)/2n4:C个数（4价原子数目）n3:N个数（3价原子数目）n1:H、X（1价原子数目）n2:O、S（2价原子数目，无贡献）仪器分析红外分光光度法（IR）经验值：双键的U为1饱和环状结构的U为1三键的U为2苯环的U为4链状饱和烃的U为0仪器分析红外分光光度法（IR）2、分子结构推导若无标准品，则由峰的位置、强度、形状及U来进行推测。对特征区、指纹区解析仪器分析红外分光光度法（IR）2、分子结构推导若无标准品，则由峰的位置、强度、形状及U来进行推测。对特征区、指纹区解析仪器分析红外分光光度法（IR）3、解析红外谱图方法仪器分析红外分光光度法（IR）IR解析法直接法肯定法否定法直接法重要的红外重要的红外谱图数据库主要有：Sadtler红外光谱数据/zh-cn/product/ir-spectral-databases日本NIMC有机物谱图库：http://sdbs.db.aist.go.jp/sdbs/cgi-bin/direct_frame_top.cgi上海有机所红外谱图数据库：/scdb/main/irs_introduce.aspChemExper化学品目录CD/?target=ht/FTIRsearc/?target=htt/NISTChemistryWebBook：/chemis仪器分析红外分光光度法（IR）否定法如果已知某波数区的谱带对某个基团是特征的，在谱图中这个区如果没有谱带存在，就可以判断某些集团在分子中不存在。仪器分析红外分光光度法（IR）肯定法如果谱图不能直接辨认，必须对其进行详细分析。一般分析谱图是从红外谱图中最强的吸收带开始的，这种谱带往往对应于化合物中主要官能团，能较大程度反映化合物的特征，再分析其它较特征的谱带，对于一些弱的谱带往往不好解释。仪器分析红外分光光度法（IR）在实际工作中，往往把肯定法和否定法，以及直接法联合使用，以便正确快速地做出判断。红外光谱图解析顺序先观察特征区，找出化合物存在的官能团，然后再插看指纹区。仪器分析红外分光光度法（IR）对于芳香族化合物，应找出苯环的取代位置，由指纹区