(中)红外光谱分析.ppt

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1、（中）红外光谱分析应用：分子结构的基础研究，化学组成的分析。红外光区的划分：近红外区：0.78～2.5μm（12820～4000cm-1），中红外区：2.5～25μm（4000～400cm-1），远红外区：25～300μm（400～33cm-1），特点：特征性高，应用范围广、用样量少，分析速度快，不破坏样品。第一节概述红外吸收光谱产生的条件满足两个条件：(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。某些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。红外光谱图问：峰

2、位、峰数与峰强与什么有关？k-----化学键的力常数(N/cm)，与键能和键长有关；μ---双原子的折合原子量:μ=M1M2/（M1+M2)πμμλ双原子分子简谐振动频率：分子振动形式分子基本振动形式（两类基本振动形式：伸缩振动，弯曲振动）线形分子：振动自由度=3N-5（如：二氧化碳四种振动方式）非线形分子：振动自由度=3N-6(如：水分子的红外吸收振动类型)实际上大多数红外吸收光谱图上的吸收峰数目小于理论数目。为什么？存在没有偶极矩变化的振动模式存在能量简并态的振动模式仪器的分辨率分辨不出的振动模式振动吸收的强度小，检测不到(1)某些振动形式所吸收的能量不在

3、中红外光谱区。红外吸收峰强度的影响因素振动能级的跃迁几率振动的基频(v0→1)的跃迁几率大于振动的倍频(v0→2、v0→3、v0→4)。振动能级跃迁时，偶极矩的变化同样的基频振动(v0→1)，偶极矩的变化越大，吸收峰也越强。1）．特征区（特征频谱区）：4000~1300cm-1的高频区特点：吸收峰稀疏、较强，易辨认注：特征峰常出现在特征区2）．指纹区：1300~600cm-1的低频区特点：吸收峰密集、难辨认→指纹注：相关峰常出现在指纹区3).依据基团的振动形式，分为四个区：(1)40002500cm-1X—H伸缩振动区（X=O，N，C，S）(2)25001

4、900cm-1三键，累积双键伸缩振动区(3)19001200cm-1双键伸缩振动区(4)1200670cm-1X—Y伸缩，X—H变形振动区红外光谱信息光谱解析，其步骤为：1）该化合物的信息收集：试样来源、熔点、沸点、折光率、旋光率等；2）不饱和度的计算：通过元素分析得到该化合物的分子式，并求出其不饱和度过.3）查找基团频率，推测分子可能的基团；4）查找红外指纹区，进一步验证基团的相关峰；5）能过其它定性方法进一步确证：UV-Vis、MS、NMR、Raman等。红外光谱解析例2：化合物的分子式为C8H8O，IR光谱图如下如下，试推断其可能的分子结构结构。U

5、=5单取代苯甲基酮69176112651360144615951685292430053062苯环VC=C甲基弯曲振动甲基酮的特征C=0共轭酮饱和与不饱和-CH3、CH2对称与反对称伸缩振动例1：化合物的分子式为C6H14，IR光谱图如下如下，试推断其可能的分子结构结构。773137814612874292629562963饱和-CH3、CH2对称与反对称伸缩振动亚甲基弯曲振动甲基弯曲振动乙基—CH2的平面摇摆振动不存在vC-C=1770±5cm-1(s)1175~1140cm-1(s)双峰强度相近n≥4722cm-1U=1+6+(0-14)/2=0一、仪器类

6、型与结构两种类型：色散型干涉型（付立叶变换红外光谱仪）傅里叶变换红外光谱仪结构框图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中红外附件及制样方法中红外附件及制样方法对试样的要求: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。中红外附件及制样方法（1）气体池种类：200，100，20，10米；10,5cm光程长（2）长光程气体池内有镀金镜子多次反射（3）长光程气体池可分析PPB数量级气体；短光程气体池可分析

7、百分浓度级气体（4）应用于气体或蒸汽相的分析中红外附件及制样方法-气体KBr压片法1-2mg样+200mgKBr——干燥处理——研细：粒度小于2m（散射小）——混合压成透明薄片——直接测定研糊法（液体石腊法）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)。中红外附件及制样方法-固体衰减全反射附件(AttenuatedTotalReffectance)多次反射ATR附件单次反射ATR附件中红外附件及制样方法-衰减全反射附件-晶体晶体晶体晶体临界角（发生全反射的入射角）全反射红外光全反射示意图中红外附件及制样方

8、法多次反射水平ATR附件ZnSe,Ge