仪器分析-红外

第三章

红外吸收光谱法化工系徐吉成2011年9月2024/5/211红外光谱法（InfraredAnalysis,IR）3.1基本原理3.2红外吸收光谱仪3.3实验技术3.4红外光谱的应用3.5实验2024/5/2123.1基本原理

3.1.1概述

1.红外光的发现红外辐射是在1800年由英国的天文学家威廉.赫谢尔发现的。直到1903年，才有人研究纯物质的红外吸收光谱。二次世界大战期间，由于对合成橡胶的迫切需求，红外光谱才引起了化学家的重视和研究，并因此而迅速发展。随着计算机的发展，以及红外光谱仪与其它大型仪器的联用，使得红外光谱在结构分析、化学反应机理研究以及生产实践中发挥着极其重要的作用，是“四大波谱”中应用最多、理论最为成熟的一种方法。2.物质对红外光的选择性吸收物质对某些波长的红外光吸收的多，对某些波长的红外光几乎不吸收。2024/5/2133.定义：红外光谱又称分子振动转动光谱，属分子吸收光谱。

样品受到频率连续变化的红外光照射时，分子吸收其中一些频率的辐射，分子振动或转动引起偶极矩的净变化，使振-转能级从基态跃迁到激发态，相应于这些区域的透射光强减弱，记录百分透过率T%对波数或波长的曲线，即为红外光谱。应用：有机化合物的结构解析。定性：基团的特征吸收频率；定量：特征峰的强度2024/5/214红外光谱(0.75~1000m)远红外(转动区)(25-1000m)中红外(振动区)(2.5~25m)近红外(泛频）(0.75~2.5m)倍频分子振动转动分子转动分区及波长范围跃迁类型（常用区）13158~4000/cm-1400~10/cm-14000~400/cm-1红外光谱在可见光区和微波区之间，习惯上分为三个区域：

2024/5/2154.红外光谱的表示方法：红外光谱以T~

或T~

来表示，下图为苯酚的红外光谱。T(%)注意换算公式：2024/5/216红外光谱的吸收强度

2024/5/2171）红外吸收只有振-转跃迁，能量低；2）应用范围广：除单原子分子及单核分子外，几乎所有有机物均有红外吸收；不能产生红外吸收的物质无法测定;3）分子结构更为精细的表征：通过IR谱的波数位置、波峰数目及强度确定分子基团、分子结构；4）定量分析；5）固、液、气态样均可用，且用量少、不破坏样品；6）分析速度快。7）与色谱等联用（GC-FTIR）具有强大的定性功能。8)旋光异构体以及不同分子量的同一高聚物无法鉴别;9)谱图上不是所有的峰都能作出理论解释。5.红外光谱特点2024/5/2181.产生红外吸收的条件

分子吸收辐射产生振转跃迁必须满足两个条件：条件一：辐射光子的能量应与振动跃迁所需能量相等。

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。根据量子力学原理，分子振动能量Ev

是量子化的，即EV=（V+1/2）h

为分子振动频率，V为振动量子数，其值取0，1，2，…

3.1.2产生红外吸收光谱的原因

2024/5/219在室温时，分子处于基态（V=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（光子频率

a）所具有的能量（光子能量Ea）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=

Vh

,又光子能量为:Ea=h

a于是可得产生红外吸收光谱的第一条件为：

Ea=△E振,即

a=V

例如当分子从基态（V=0）跃迁到第一激发态（V=1），此时V=1，即a=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。2024/5/2110分子吸收红外辐射后，由基态振动能级（V=0）跃迁至第一振动激发态（V=1）时，所产生的吸收峰称为基频峰。因为△V=1时，

a=

，所以基频峰的位置（

a）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（V=0）跃迁至第二激发态（V=2）、第三激发态（V=3），所产生的吸收峰称为倍频峰。由V=0跃迁至V=2时，△V=2，则

a=2，即吸收的红外线谱线（a）是分子振动频率的二倍，产生的吸收峰称为二倍频峰。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基频峰的整数倍，而是略小一些。2024/5/2111

基频峰（

0→1）2885.9cm-1

最强二倍频峰（

0→2）5668.0cm-1

较弱三倍频峰（

0→3）8346.9cm-1

很弱四倍频峰（

0→4）10923.1cm-1

极弱五倍频峰（

0→5）13396.5cm-1

极弱

除此之外，还有合频峰（

1+

2，2

1+

2，

），差频峰（

1-

2，2

1-

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。泛频峰可以观察到，但很弱，可提供分子的“指纹”。以HCl为例：2024/5/2112条件二：辐射与物质之间必须有耦合作用

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。正、负电荷中心间的距离r和电荷中心所带电量q的乘积，叫做偶极矩μ=r×q。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（△

≠0）的振动才能引起可观测的红外吸收光谱。2024/5/2113磁场电场交变磁场

分子固有振动

a偶极矩变化（能级跃迁）耦合不耦合红外吸收无偶极矩变化无红外吸收2024/5/2114影响偶极矩大小的因素1）化学键连有原子电负性的大小

电负性差别↑，Δμ↑，峰↑2）分子的对称性

完全对称的结构，Δμ=0，产生红外非活性振动不对称的结构，Δμ≠0，产生红外活性振动对称为分子（如O2、N2、H2、Cl2等双原子分子），分子中原子的振动不引起偶极矩变化，则不能产生红外吸收光谱。2024/5/2115二氧化碳的IR光谱

O=C=OO=C=OO=C=OO=C=O

对称伸缩振动反对称伸缩振动面内弯曲振动

面外弯曲振动不产生吸收峰2349667667

因此O=C=O的IR光谱只有2349和667/cm二个吸收峰2024/5/21161）双原子分子振动

分子的两个原子以其平衡点为中心，以很小的振幅（与核间距相比）作周期性“简谐”振动，其振动可用经典刚性振动描述：k为化学键的力常数（N/cm);c=3

1010cm/s;为双原子折合质量2.分子振动根据小球的质量和相对原子质量的关系:2024/5/2117一般：单键k=4~6N/cm双键k=8~12N/cm三键k=12~20N/cm2024/5/2118例如：HCl分子k=5.1N/cm，则HCl的振动频率为：2024/5/2119

影响基本振动跃迁的波数或频率的直接因素为化学键力常数k

和原子质量。k大，化学键的振动波数高，如:kCC(2222cm-1)>kC=C(1667cm-1)>kC-C(1429cm-1)（质量相近）质量m大，化学键的振动波数低，如:mC-C(1430cm-1)<mC-N(1330cm-1)<mC-O(1280cm-1)(力常数相近）经典力学导出的波数计算式为近似式。因为振动能量变化是量子化的，分子中各基团之间、化学键之间会相互影响，即分子振动的波数与分子结构（内因）和所处的化学环境（外因）有关。2024/5/2120讨论：1）

2）

例：

例：

例：

3）

例：

2024/5/2121

振动形式在分子中，原子的运动方式有三种，即平动、转动和振动。

分子的振动形式可分为两大类：伸缩振动和变形振动。伸缩振动是指原子沿键轴方向伸缩，使键长发生变化而键角不变的振动，用符号ν表示，其振动形式可分为两种：对称伸缩振动和反对称伸缩振动；变形振动是指使键角发生周期性变化的振动，又称弯曲振动。可分为面内、面外、对称及不对称变形振动等形式。

2024/5/2122多原子分子的振动更为复杂（原子多、化学键多、空间结构复杂），但可将其分解为多个简正振动来研究。（1）、简正振动定义

整个分子质心不变、整体不转动、各原子在原地作简谐振动且频率及位相相同。此时分子中的任何振动可视为所有上述简谐振动的线性组合。（2）、简正振动基本形式伸缩振动：原子沿键轴方向伸缩，键长变化但键角不变的振动。用符号表示。它又可以分为对称伸缩振动（s）和不对称伸缩振动（as）。对同一基团，不对称伸缩振动的频率要稍高于对称伸缩振动。2）多原子分子2024/5/2123变形振动：基团键角发生周期性变化，但键长不变的振动。用符号

表示。又称弯曲振动或变角振动。2）多原子分子2024/5/2124多原子分子的振动

2024/5/2125（3）、理论简振振动数（峰数）整个分子重心的平动(3freedom)整个分子绕其重心的转动(3freedom)每个原子相对于其它原子的运动（振动）线性分子只有两个转动自由度。一个点:3自由度N个点:3N自由度xyz分子:

N个原子空间的运动：3Nfreedom简正振动的数目称为振动自由度，每个振动自由度相当于红外光谱图上一个基频吸收带。多原子分子的运动2024/5/2126非线型分子：n个原子有3n个自由度，但有3个平动和3个绕轴转动无能量变化；线型分子：n个原子有3n个自由度，但有3个平动和2个绕轴转动无能量变化。理论振动数（峰数）设分子的原子数n，

对非线型分子,理论振动数=3n-6

如H2O分子，其振动数为3×3-6=3

对线型分子，理论振动数=3n-5

如CO2分子，其理论振动数为3×3-5=42024/5/2127

理论上，多原子分子的振动数应与谱峰数相同，但实际上，谱峰数常常少于理论计算出的振动数，这是因为：a）偶极矩的变化=0的振动，不产生红外吸收,如CO2；b）谱线简并（振动形式不同，但其频率相同）；c）仪器分辨率或灵敏度不够，有些谱峰观察不到。

以上介绍了基本振动所产生的谱峰，即基频峰（V=±1允许跃迁），在红外光谱中还可观察到其它峰跃迁禁阻峰。

2024/5/2128

3.振动能级的跃迁分子对称度高，振动偶极矩小，产生的谱带就弱；反之则强。如C=C，C-C因对称度高，其振动峰强度小；而C=X，C-X，因对称性低，其振动峰强度就大。峰强度可用很强（vs）、强（s）、中（m）、弱（w）、很弱（vw）等来表示。同一物质的随不同仪器而不同，因此常用vs,s,m等来表示吸收强度。2024/5/21293.1.3红外光谱与分子结构关系的概念

红外吸收峰类型（1）基频峰（2）泛频峰（3）特征峰和相关峰

凡是可用于鉴定官能团存在的吸收峰称为特征吸收峰。在化合物的红外谱图中由于某个官能团的存在而出现的一组相互依存的特征峰，可互称为相关峰。2024/5/21302.红外吸收光谱的分区3.1.3红外光谱与分子结构关系的概念

2024/5/21311）特征谱带区（基团频率）

通过对大量标准样品的红外光谱的研究，处于不同有机物分子的同一种官能团的振动频率变化不大，即具有明显的特征性。

这是因为连接原子的主要为价键力，处于不同分子中的价键力受外界因素的影响有限！即各基团有其自已特征的吸收谱带。

通常，中红外光区可分为四个吸收区，或八个吸收段。特征区（特征频谱区）：4000~1250cm-1的高频区包含H的各种单键、双键和三键的伸缩振动及面内弯曲振动特点：吸收峰稀疏、较强，易辨认2024/5/2132X-H伸缩振动区：4000-2500cm-1

2024/5/2133叁键及累积双键区（2500~1900cm-1）2024/5/2134双键伸缩振动区（1900~1200cm-1）C2024/5/21352）指纹区（可分为两个区）在红外分析中，通常一个基团有多个振动形式，同时产生多个谱峰（基团特征峰及指纹峰），各类峰之间相互依存、相互佐证。通过一系列的峰才能准确确定一个基团的存在。指纹区：1250~400cm-1的低频区包含C—X（X：O，H，N）单键的伸缩振动及各种面内弯曲振动特点：吸收峰密集、难辨认→指纹2024/5/2136

各种官能团的吸收频率范围从第一区域到第四区域，4000cm-1到400cm-1各种官能团的特征吸收频率范围。区域基团吸收频率（cm-1）振动形式吸收强度说明第

一

区

域

—OH（游离）—OH（缔合）—NH2，—NH（游离）—NH2，—NH（缔合）—SHC—H伸缩振动不饱和C—H

≡C—H（叁键）═C—H（双键）苯环中C—H

饱和C—H

—CH3

—CH3—CH2—CH23650—35803400—32003500—33003400—31002600—2500

3300附近3010—30403030附近

2960±52870±102930±52850±10伸缩伸缩伸缩伸缩伸缩

伸缩伸缩伸缩

反对称伸缩对称伸缩反对称伸缩对称伸缩m，shs，bms，b

sss

ssss判断有无醇类、酚类和有机酸的重要依据

不饱和C—H伸缩振动出现在3000cm-1以上

末端═C—H2出现在3085cm-1附近强度上比饱和C—H稍弱，但谱带较尖锐饱和C—H伸缩振动出现在3000cm-1以下（3000—2800cm-1），取代基影响较小

三元环中的CH2出现在3050cm-1—C—H出现在2890cm-1，很弱区域基团吸收频率（cm-1）振动形式吸收强度说明第

一

区

域

—OH（游离）—OH（缔合）—NH2，—NH（游离）—NH2，—NH（缔合）—SHC—H伸缩振动不饱和C—H

≡C—H（叁键）═C—H（双键）苯环中C—H

饱和C—H

—CH3

—CH3—CH2—CH23650—35803400—32003500—33003400—31002600—2500

3300附近3010—30403030附近

2960±52870±102930±52850±10伸缩伸缩伸缩伸缩伸缩

伸缩伸缩伸缩

反对称伸缩对称伸缩反对称伸缩对称伸缩m，shs，bms，b

sss

ssss判断有无醇类、酚类和有机酸的重要依据

不饱和C—H伸缩振动出现在3000cm-1以上

末端═C—H2出现在3085cm-1附近强度上比饱和C—H稍弱，但谱带较尖锐饱和C—H伸缩振动出现在3000cm-1以下（3000—2800cm-1），取代基影响较小

三元环中的CH2出现在3050cm-1—C—H出现在2890cm-1，很弱区域基团吸收频率（cm-1）振动形式吸收强度说明第

一

区

域

—OH（游离）—OH（缔合）—NH2，—NH（游离）—NH2，—NH（缔合）—SHC—H伸缩振动不饱和C—H

≡C—H（叁键）═C—H（双键）苯环中C—H

饱和C—H

—CH3

—CH3—CH2—CH23650—35803400—32003500—33003400—31002600—2500

3300附近3010—30403030附近

2960±52870±102930±52850±10伸缩伸缩伸缩伸缩伸缩

伸缩伸缩伸缩

反对称伸缩对称伸缩反对称伸缩对称伸缩m，shs，bms，b

sss

ssss判断有无醇类、酚类和有机酸的重要依据

不饱和C—H伸缩振动出现在3000cm-1以上

末端═C—H2出现在3085cm-1附近强度上比饱和C—H稍弱，但谱带较尖锐饱和C—H伸缩振动出现在3000cm-1以下（3000—2800cm-1），取代基影响较小

三元环中的CH2出现在3050cm-1—C—H出现在2890cm-1，很弱2024/5/2137第二区域—C≡N—N≡N—C≡C—

—C=C=C—2260—22202310—21352260—2100

1950附近伸缩伸缩伸缩

伸缩s针状mv

v干扰少

R—C≡C—H，2100—2140；R—C≡C—R`，2190—2260；若R`=R，对称分子无红外谱带

第

三

区

域C=C芳环中C=C

—C=O

—NO2—NO2S=O1680—16201600，15801500，14501850—1600

1600—15001300—12501220—1040伸缩伸缩

伸缩

反对称伸缩对称伸缩伸缩m，wv

s

sss

苯环的骨架振动

其他吸收带干扰少，是判断羰基（酮类、酸类、酯类、酸酐等）的特征频率，位置变动大

各种官能团的吸收频率范围2024/5/2138

四

区

域C—O

C—O—C

—CH3，—CH2

—CH3—NH2C—FC—ClC—BrC—I=CH2—（CH2）n—,n>41300—1000

900—1150

1460±10

1370—13801650—15601400—1000800—600600—500500—200910—890720伸缩

伸缩

—CH3反对称变形，CH2变形对称变形变形伸缩伸缩伸缩伸缩面外摇摆面内摇摆s

s

m

sm,ssssssvC—O键（酯、醚、醇类）的极性很强，故强度强，常成为谱图中最强的吸收醚类中C—O—C的νas=1100±50是最强的吸收。C—O—C对称伸缩在900—1000，较弱大部分有机化合物都含有CH3、CH2基，因此此峰经常出现

各种官能团的吸收频率范围根据特征吸收的位置，判断可能存在的特征官能团2024/5/2139

基团频率主要由化学键的力常数决定。但分子结构和外部环境因素也对其频率有一定的影响。3.

影响基团频率位移的因素（1）电子效应：引起化学键电子分布不均匀的效应。诱导效应(Inductioneffect)：取代基电负性—静电诱导—电子分布改变—k增加—特征频率增加（移向高波数）。2024/5/2140共轭效应共轭效应(Conjugatedeffect)：电子云密度均化—键长变长—k降低—特征频率减小（移向低波数）。2024/5/2141偶极场效应当诱导与共轭两种效应同时存在时，振动频率的位移和程度取决于它们的净效应。诱导效应和共轭效应都通过化学键起作用，但偶极场效应要经过分子内的空间才能起作用，因此相互靠近的官能团之间才能产生效应。2024/5/2142

形成氢键使电子云密度平均化（缔合态），使体系能量下降，基团伸缩振动频率降低，其强度增加但峰形变宽。（2）氢键效应（X-H）分子内氢键：对峰位的影响大，不受浓度影响分子间氢键：受浓度影响较大，浓度稀释，吸收峰位发生变化2024/5/2143（3）振动耦合（Coupling）

当两个振动频率相同或相近的基团相邻并由同一原子相连时，两个振动相互作用（微扰）产生共振，谱带一分为二（高频和低频）。如羧酸酐分裂为

C=O（

as1820、s1760cm-1）2024/5/21444）费米共振

当一振动的倍频与另一振动的基频接近（2

A=B）时，二者相互作用而产生强吸收峰或发生裂分的现象。

Ar-C()=880-860cm-1

C=O(as)=1774cm-11773cm-11736cm-15）空间效应

由于空间阻隔，分子平面与双键不在同一平面，此时共轭效应下降，红外峰移向高波数。CCH3OOCH3CCH3

C=O=1663cm-1

C=O=1686cm-1

空间效应的另一种情况是张力效应：四元环>五元环>六元环。随环张力增加，红外峰向高波数移动。2024/5/21456）物质状态及制样方法

通常，物质由固态向气态变化，其波数将增加。如丙酮在液态时，

C=O=1718cm-1;气态时

C=O=1742cm-1，因此在查阅标准红外图谱时，应注意试样状态和制样方法。7）溶剂效应

极性基团的伸缩振动频率通常随溶剂极性增加而降低。如羧酸中的羰基C=O：

气态时：

C=O=1780cm-1

非极性溶剂：

C=O=1760cm-1

乙醚溶剂：

C=O=1735cm-1

乙醇溶剂：

C=O=1720cm-1因此红外光谱通常需在非极性溶剂中测量。2024/5/21464.影响吸收峰强度的因素（1）吸收峰强度的表示方法（2）影响吸收峰强度的因素峰强与分子跃迁几率有关——跃迁几率是指激发态分子所占分子总数中的百分数。基频峰的跃迁几率大，倍频峰的跃迁几率小，合频峰的跃迁几率更小。强度比UV-Vis强度小2-3个数量级；峰强与分子偶极矩有关——与分子偶极距变化的平方成正比。而分子偶极矩又与分子的极性、对称性和基团的振动方式有关。一般极性较强的分子或基团，其吸收峰也强。分子的对称性越低，则所产生的吸收峰越强。2024/5/21471、红外光谱的定性分析，大致可以分为官能团定性和结构分析两个方面。2、红外光谱定性的依据是由于物质对红外光具有选择性吸收。3、在分子中，原子的运动方式有三种，即平动、转动和振动。分子振动的形式又分为伸缩振动和变形振动。4、在振动过程中键或基团的偶极矩不发生变化，就不吸收红外光。5、红外吸收光谱的产生，主要是由于下列哪种能级的跃迁（）（A）分子中电子、振动、转动能级的跃迁；（B）分子中振动、转动能级的跃迁；（C）分子中转动、平动能级的跃迁；（D）分子中电子能级的跃迁。6、下列的那一种是分子产生红外吸收的必要条件之一（）（A）分子振动时必须发生偶极矩的变化；（B）分子振动时各原子的振动必须同步；（C）分子振动时各原子的振动必须同相；（D）分子振动时必须保持对称关系。2024/5/21483.4红外光谱法的应用3.4.1定性分析将得到样品的红外谱图与纯物质的标准谱图进行对照，如果两张谱图各吸收峰的位置和形状完全相同，峰的相对吸收强度也一致，就可初步的该样品即为该种纯物质。定性分析主要用于:2024/5/21491.定性分析的一般步骤（1）试样的分离和精制分离的意义：提纯未知试样，以获得单一的纯物质，避免因其他杂质的混入而导致分析失误。（2）收集未知试样的有关资料和数据（3）确定未知物的不饱和度不饱和度（U）是表示有机分子中碳原子的饱和程度。经验计算公式为：ni为分子中i价原子的数目。但此式不适合有高于四价杂原子的分子。2024/5/2150定义：

不饱和度是指分子结构中达到饱和所缺一价元素的“对”数。如：乙烯变成饱和烷烃需要两个氢原子，不饱和度为1。

作用：由分子的不饱和度可以推断分子中含有双键，三键，环，芳环的数目，验证谱图解析的正确性。例：C9H8O2U=1+9

+(0–8）/2=6不饱和度（U）也可以为一个单环2024/5/2151（4）谱图解析谱图解析的程序无统一的规则，一般归纳为两种方式：按光谱图中吸收峰强度顺序解析——首先识别特征区的最强峰，然后是次强峰或较弱峰，它们分别属于何种基团，同时查对指纹区的相关峰加以验证，以初步推断试样物质的类别，最后详细地查对有关光谱资料来确定其结构；1.定性分析的一般步骤注意：在解析过程中，要把注意力集中到主要基团的相关峰上，避免孤立解析。

2024/5/2152苯衍生物的红外光谱图2024/5/21532024/5/21542.红外光谱的解析示例2024/5/21552024/5/21562024/5/21572024/5/21582024/5/21592024/5/21602024/5/21612024/5/21622024/5/21632024/5/21643.4.2定量分析一、基本原理红外吸收光谱的定量分析也基于Lambert-BeerLaw，即在某一波长的单色光，吸光度与物质的浓度呈线性关系。根据测定吸收峰峰尖处的吸光度A来进行定量分析。实际过程中A的测定方法有：峰高法——将测量波长固定在被测组分有明显的最大吸收而溶剂只有很小或没有吸收的波数处，使用同一吸收池，分别测定样品及溶剂的透光率，则被测组分的透光率等于两者之差，由此可求出吸光度A。基线法——峰高法误差比较大。基线法就是用直线来表示分析峰不存在时的背景吸收线，并用它来代替记录纸上的100%透光率坐标。

2024/5/2165二、定量分析测量和操作条件的选择定量谱带的选择——理想的定量谱带应该是孤立的、吸收强度大、遵守吸收定律、不受溶剂和样品中其他组分的干扰，尽量避免在水蒸气和CO2的吸收峰位置上测量。溶剂的选择——所选溶剂应能很好地溶解样品，与样品不发生化学反应，在测量范围内不产生吸收。选择合适的透射区域——透射比应控制在20%~65%范围之内。测量条件的选择——定量分析要求FTIR仪器的室温恒定，每次开机后均应检查仪器的光通量，保持相对恒定。定量分析前要对仪器的100%线、分辨率、波数精度等各项性能指标进行检查。3.4.2定量分析三、红外光谱定量分析方法（1）工作曲线法（2）比例法（3）内标法（4）差示法2024/5/2166P138第12题2024/5/2167P138第13题2024/5/2168P138第14题2024/5/2169P138第15题2024/5/2170化合物C3H6O2，根据谱图和已知信息，推测其结构。已知：在3000cm-1的地方出现的峰是羟基的伸缩振动峰，1710cm-1的地方出现的峰是羰基的剪式振动峰，1758cm-1的地方出现的峰是游离的羰基的伸缩振动峰，1430cm-1的地方出现的峰是二聚体羟基的面内弯曲，1240cm-1的地方出现的峰是羰基伸缩的偶合，935cm-1的地方出现的峰是二聚体羟基的非平面摇摆，1470cm-1的地方出现的峰是甲基的反对称变形和亚甲基变形，1390cm-1的地方出现的峰是甲基的对称变形。2024/5/21712024/5/21722024/5/21733.2红外光谱仪目前生产和使用的红外光谱仪主要有色散型和干涉型两大类。

3.2.1色散型红外光谱仪色散型红外光谱仪又称经典红外光谱仪。一、构造及工作原理构造——主要由光源、吸收池、单色器、检测器、放大器及记录系统五个部分组成。工作原理——从光源发出的红外辐射分成两束，一束通过试样池，作为测量光束；另一束通过参比池，作为参比光束。经切光器将测量光束和参比光束交替地投射到色散元件上，色散后进入检测器。光在单色器内被光栅或棱镜色散成各种波长的单色光。若交替投射在热电偶上的两束光强度相等，热电偶无交变信号输出。改变波长，若该波长下单色光被样品吸收，则两束光强度就有差别，热电偶将产生与光强差成正比的交变信号，此信号经放大后将推动参比光束中的光楔使之向减弱参比光束的方向移动，直至两光束相等为止。记录笔与光楔同步移动，光楔所消弱的参比光束的能量就是试样池中所吸收的能量，因而记录笔可以记录下试样的吸收情况。2024/5/2174色散型：与双光束UV-Vis仪器类似，但部件材料和顺序不同。调节T%或称基线调平器置于吸收池之后可避免杂散光的干扰2024/5/21751.光源

常用的红外光源有Nernst灯和硅碳棒。高压汞灯，用于远红外区，FTIR2024/5/21762.样品室（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。2024/5/21773.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，因此常用高真空热电偶、测热辐射计、气体检测计(常用的为高莱池），热释电检测器（TGS）和碲镉汞检测器(MCT)等。2024/5/2178几种红外检测器2024/5/2179以光栅为分光色散元件的红外光谱仪不足之处：1）需采用狭缝，光能量受到限制；2）扫描速度慢，不适于动态分析及和其它仪器联用；3）不适于过强或过弱的吸收信号的分析。色散型光栅红外光谱仪器也由于配置的微机对仪器的操作、控制、谱图的处理（平滑、差谱、倒数、坐标变换、零点校正等）以及定量分析、谱图检索等均达到较完善的程度，目前虽已进人FTIR仪器时代，仍有大量色散型仪器在发挥着作用。2024/5/2180

色散型红外光谱仪

组成构造：光源→吸收池→单色器→检测器→放大器→数据记录装置色散型---双光路红外分光光度计的光路图

红外辐射光源可以提供发射高强度连续红外光的炽热物体；吸收池又称样品池或样品室，它是一个可插入固体盐片、薄膜或液体样品池的样品槽。单色器位于吸收池和检测器之间，作用是把通过吸收池进入入射狭缝的复合光分解成单色光照射到检测器。检测器的作用是将照射到上面的红外光转变成电信号。放大器将电信号放大，驱动记录仪记录谱图；或采用微处理机、电脑记录图谱。2024/5/2181二、傅立叶红外光谱仪

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。仪器组成为：红外光源摆动的凹面镜摆动的凹面镜迈克尔逊干扰仪检测器样品池参比池同步摆动干涉图谱计算机解析红外谱图还原M1BSIIIM2D2024/5/21822024/5/2183傅立叶变换红外光谱仪的结构2024/5/2184干涉型：傅立叶变换红外光谱仪

傅立叶变换红外光谱仪2024/5/2185各个组成部件傅立叶变换红外光谱仪组成光源的作用：要求光源能发射出稳定、能量强、发射度小的具有连续波长的红外光。一般用能斯特灯、硅碳棒或涂有稀土金属化合物的镍铬旋状灯丝。

迈克尔逊干涉仪：FT-IR的核心部分就是迈克尔逊干涉仪。由定镜、动镜、分束器和探测器组成。核心部件是分束器。

检测器，一般可分为热检测器和光检测器两大类。

记录系统---红外工作软件：傅立叶变换红外光谱仪红外谱图的记录、处理一般都是在计算机上进行的。

P.Fellgett通过傅立叶变换计算将干涉图转换成人们常见的光谱图。

2024/5/2186FTIR的核心部分是迈克尔逊干涉仪。在相互垂直的M1和M2之间放置一呈角的半透膜光束分裂器BS，可使50%的入射光透过，其余部分被反射。当光源发出的入射光进入干涉仪后被BS分成两束光——透射光Ⅰ和反射光Ⅱ。其中，透射光Ⅰ穿过BS被动镜M2反射，沿原路回到BS并被反射到探测器D；反射光Ⅱ则由固定镜M1沿原路反射回来，通过BS到达D。这样在D上所得的Ⅰ光和Ⅱ光是相干光。2024/5/2187单色光单色光二色光多色光单、双及多色光的