第八章 红的外吸收光谱法.pdf

第八章红外吸收光谱法 Infrared Absorption Spectrometry,IR 第一节 概 述 一、定义 依据物质对红外辐射的特征吸收建立 起来的一种光谱分析方法。分子吸收 红外辐射后发生振动能级和转动能级 的跃迁，因而红外光谱又称分子振动- 转动光谱。 二、红外光谱特点 1）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； 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。 三、红外光谱的表示方法  当一束具有连续波长的红外光通过物质 时,其中某些波长的光就要被物质吸收。 物质分子中某个基团的振动频率和红外 光的频率一致时,二者发生共振,分子吸 收能量, 由原来的基态振动能级跃迁到能 量较高的振动能级，将分子吸收红外光 的情况用仪器记录下来,就得到红外光谱 图。 红外光谱的表示方法 红外光谱图：纵坐标为透光率（或吸光度），横坐标为波长 λ （m ）和波数1/λ ，单位：cm-1 。 图1 苯酚的IR吸收光谱 图2 聚苯乙烯红外光谱图 四、紫外吸收光谱与红外吸收光谱的区别 1. 光谱产生的机制不同 紫外：电子光谱； 红外：振－转光谱 2. 研究对象和使用范围不同 紫外：研究不饱和化合物，具有共轭体系； 红外：凡是在振动中伴随有偶极矩变化的化合 物都是红外光谱研究的对象。可研究几乎所有的有 机物。 五、红外光谱法的特点和应用 特点：与紫外-可见吸收光谱比较 (1) 除了单原子分子和同核双原子分子等少数 分子外，几乎所有化合物均可用红外吸收光谱法 进行研究。适用范围广。 （2 ）红外光谱可对物质的组成和结构特征提供 十分丰富的信息。其最重要和最广泛的用途是对 有机化合物进行结构分析。 (3)红外吸收可用于定量分析。但是由于 红外辐射能量较小，分析时需要较宽的光 谱通带，而物质的红外吸收峰又比较多， 难以找出不受干扰的检测峰，因此，定量 分析应用较少。 （4 ）红外吸收光谱是一种非破坏性分析 方法，对于试样的适应性较强。样品可以 是液体、固体、气体。 应 用：结构分析，定性，定量 具有快速，样品需要量少，气态、液 态、固态样品都可测等特点。与色谱等 联用（GC-FTIR ）具有强大的定性功能 局限性：灵敏度低，样品必须纯制。 第二节 红外吸收光谱仪 一、仪器的工作原理 色散型红外分光光度的结构和紫外一可见分光 光度计大体一样，也由光源、吸收池、单色器、检 测器以及记录显示装置组成。两者最基本的一个区 别是，前者的吸收池是放在光源和单色器之间，后 者则是放在单色器的后面 。 二、仪器主要部件 1．光源 常用的光源是能斯特灯和硅碳棒。 表4.8 能斯特灯和硅碳棒 类型 制作材料 工作温度 特 点 Nernst Zr, Th, Y o 高波数区 （ 1000cm-1 ）有 灯 氧化物 1700 C 更强的发射；稳定性好； 机械强度差；但价格较高。 低波数区光强较大；波数 o 硅碳棒 SiC 1200-1500 C 范围更广； 坚固、发光面积大。 2. 吸收池 红外吸收池使用可透过红外的材料制成窗片，