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常规样品的红外光谱分析 P龚智良 实验目的 1. 初步掌握两种基本样品制备技术及傅立叶变换光谱仪器的简单操作； 2. 通过图谱解析及标准谱图的检索，了解由红外光谱鉴定未知物的一般过程。 实验原理 红外光谱：红外光谱是分子的振动转动光谱，也是一种分子吸收光谱。当样品受到频率连续变化的红 外光照射时，分子吸收了某些频率的辐射，并由其振动或转动引起的偶极矩的净变化，产生分子振动和转 动能级从基态到激发态的跃迁，使相应于这些区域的光透射强度减弱。记录红外光的百分透射比或波长关 系曲线，就得到红外光谱。从分子的特征吸收可以鉴定化合物和分子结构，进行定性和定量分析。红外光 谱尤其在物质定性分析中应用广泛，它操作简便，分析速度快，样品用量少且不破坏样品，能提供丰富的 结构信息，因此红外光谱法往往是物质定性分析中优先考虑的手段。 能产生红外吸收的分子为红外活性分子，如COଶ分子；不能产生红外吸收的分子为非红外活性分子， 如Oଶ分子。 -1 中红外区为基本振动区：4000-400cm 研究应用最多。 红外吸收的波数与相应振动的力常数关系密切。双原子分子的基本频率计算公式为 1 ܭ ෤ ݒ= ඨ 2ߨܿ ߤ 其中ߤ为约化质量 mଵ∙mଶ μ= mଵ+ mଶ 对于多原子分子，其振动可以分解为许多简单的基本振动，即简正振动。一般将振动形式分为两类：伸缩 振动和变形振动。 各种振动都具有各自的特征吸收。 仪器结构和测试技术 Fourier变换红外光谱仪 （FTIR仪）：能够同时测定所有频率的信息，得到光强随时间变化的谱图， 称时域图，这样可以大大缩短扫描时间。由于不采用传统的色散元件，其分辨率和波数精度都较好。傅立 叶变换红外谱仪主要由光源 （硅碳棒、高压汞灯）、Michellson干涉仪、检测器、计算机和记录仪组成。 测试样品时，由于样品对某些频率的红外光吸收，从而得到不同样品的干涉图。红外光是复合光，检测器 接收到的信号是所有频率的干涉图的加合。 对试样的要求：试样应该为纯物质，纯度大于98%，以便于和纯化合物进行比较；样品中不能含游离 水；试样的浓度和测试厚度应选择适当，以使大多数吸收峰的透射比处于10%-80%。 制样方法：对于液体样品有液膜法、液体吸收池法；对于固体样品有压片法、糊状法；对于特殊的样 品还有薄膜法 （包括熔融法和热压成膜法、溶液制膜法）；对于气态样品一般都灌注于气体池中进行测试。 除了常规的测试技术外，红外光谱测试还有衰减全发射和偏振红外光谱等特殊的测试技术。 实验步骤、现象及讨论 固体样品制备：使用KBr 压片法。用一个玛瑙研钵将少量KBr 晶体充分研磨后加入其量5%左右的待 测固体样品，混合研磨直至均匀，并使其颗粒大小比所检测的光波长更小 （约2 μm 以下）。在一个具有抛 光面的金属模具上方一个圆形纸环，用刮勺将研磨好的粉末移至环中，盖上另一块模具，放入油压机中进 行压片。KBr 压片形成后，用夹具固定测试。注意样品制备过程中一定要将粉末研得足够细，判断的标准 是粉末粘在研钵壁上比较紧。整个操作过程在红外灯下进行，这样可以减少样品制备过程中吸水的量。在 制备固体样品之前，要用酒精棉球把刮勺、研钵、研杵擦干净。 液体样品的制备：取一对NaCl 窗片，用刮勺沾一滴未知液体在一块窗片上，然后用另外一块窗片覆 盖在上面，形成一个没有气泡的毛细厚度薄膜，用夹具固定，即可放入一起光路中进行测试。此法适用于 高沸点的液体样品。注意制样过程中同样要用酒精棉球把窗片擦干净。取用液体的量不宜多，一小滴足够。 液体太多形成的液膜较厚，而且容易在测试过程中滴出污染仪器。若液体粘性很大，也可以只用一个窗片。 仪器测试：将样品固定好后盖上样品室盖，然后按进入