《司法化学》常用光谱.ppt

IR—— 分子的振动-转动吸收光谱 3-2-B 红外光谱分析法——原理 纵坐标为吸收强度，横坐标为波长λ μm 或波数1/λ cm-1 可以用峰数，峰位，峰形，峰强来描述。 3-2-B 红外光谱分析法——原理 红外光谱产生的条件： 入射光的频率与分子中某一基团的振动频率相同时，分子吸收这一频率的红外光从低能级跃迁到较高的能级，产生红外吸收光谱。 Ex En 只有当分子的振动能引起分子的偶极矩变化时，才能引起红外吸收。 3-2-B 红外光谱分析法——原理 红外活性物质——能吸收红外光的物质 红外非活性物质——不能吸收红外光的物质 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。 3-2-B 红外光谱分析法——原理 按波长范围红外光可分为三个区域： 近红外光 λ 0.73~3μm 中红外光 λ 3.0~30μm 远红外光 λ 30~300μm 通常所说的红外光谱主要在中红外区 λ 2.5~25μm υ 4000~400cm-1 3-2-B 红外光谱分析法——原理 红外光谱与分子结构： 特征谱带区（官能团区） 4000~1300cm-1 1、4000~2500cm-1，为含氢基团的伸缩振动区，通常称为“氢键区”。OH、NH、CH、SH等基团的伸缩振动都出现在这一区域中。 2、2500~2000cm-1，叁键和累积双键区。各种叁键基团如C≡C、C≡N以及累积双键如C C C、N C O 异腈酸酯 的伸缩振动都落在此区域中。 3、2000~1300cm-1，双键区。各种双键基团，如C C、C O、C N、C S、N O以及苯基的伸缩振动都在这一频率范围。 3-2-B 红外光谱分析法——原理 红外光谱与分子结构： 指纹区 1300~600cm-1 包括C－C、C－O、C－N等单键的伸缩振动和含氢基团OH、NH、CH等的弯曲振动都出现在这一区域内。 这一区域谱带较密集，非常复杂，像人的指纹。每个化合物在这一区域都有不同于其他分子的特征谱带，对鉴定化合物非常有用。 3-2-B 红外光谱分析法——原理 红外分光光度计（光谱仪） 1 . 光源 通常是一种惰性固体，电加热使之发射高强度的连续的红外辐射。常用的是Nernst灯或硅碳棒。 硅碳棒是由碳化硅烧结而成，工作温度在1200-1500℃。 Nernst灯是用氧化锆、氧化钇和氧化钍烧结而成的中空棒和实心棒。工作温度约1700℃。 Nernst灯：优点 是发射强度高，使用寿命长，稳定性好。 缺点 是价格比硅碳棒贵，机械强度差。 3-2-B 红外光谱分析法——仪器 2 . 吸收池 因玻璃、石英等材料不能透过红外光，红外吸收池要用可透过红外光的NaCl、KBr等材料制成窗片。 红外分光光度计（光谱仪） 3-2-B 红外光谱分析法——仪器 3. 单色器 第一代——人工晶体棱镜 第二代——光栅 第三代——干涉仪（傅里叶变换红外光度计光的相干性原理） 第四代——可调激光光源 红外分光光度计（光谱仪） 3-2-B 红外光谱分析法——仪器 傅立叶变换红外光谱的特点: a. 扫描速度极快 1 S内完成全谱扫描 b. 具有很高的分辨率 c. 灵敏度高 d. 光谱范围宽 e. 测定精度高 特别适合于弱红外光谱的测定、红外光谱的快速测定以及与色谱仪联用 3-2-B 红外光谱分析法——仪器 对试样的要求 1）试样应为“纯物质”（ 98%），分析前样品需要纯化。 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。 3-2-B 红外光谱分析法——应用 定性分析 1. 已知物的签定 将试样谱图与标准谱图对照或与相关文献上的谱图对照。 2. 未知物结构分析 如果化合物不是新物质，可将其红外谱图与标准谱图对照。 3-2-B 红外光谱分析法——应用 如果化合物为新物质，则须进行光谱解析，其步骤为： 该化合物的信息收集：试样来源、熔点、沸点、折光率、旋光率等； 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?. 查找基团频率，推测分子可能的基团； 查找红外指纹区，进一步验证基团的相关峰； 能过其它定性方法进一步确证：UV-Vis、MS、NMR、Raman等。 3-2-B 红外光谱分析法——应用 比较紫外-可见光谱法和红外光谱法的异同？ 随堂作业 紫外光谱 红外光谱 相同点 1 2 3 分子吸收光谱 波长定性、强度定量 分析对象为有机物 不同点 1 波长范围 2 跃迁方式 3 有机物对象种类 4 光源、吸收池 5 定性/定量 6 光谱图 Part 2 —— Analytical Technology