第四章红外吸收光谱分析法解析.ppt

第四章 红外吸收光谱分析法infrared absorption spectroscopy ，IR 原理 仪器 操作 应用 例子：甲基的振动形式 1. 傅里叶变换红外光谱仪结构框图 2. 内部结构 3. 色散型红外光谱仪主要部件 （三）吸收池 对比 二、未知物结构确定structure determination of compounds Nicolet公司的AVATAR 360 FT-IR (1) 光源 能斯特灯：氧化锆、氧化钇和氧化钍烧结制成的中空或实心圆棒，直径1-3 mm，长20-50mm； 室温下，非导体，使用前预热到800 ?C； 特点：发光强度大；寿命0.5-1年； 硅碳棒：两端粗，中间细；直径5 mm，长20-50mm；不需预热；两端需用水冷却； (2) 单色器 光栅；傅立叶变换红外光谱仪不需要分光； 中红外光无法透过玻璃和石英。 (3) 检测器 真空热电偶；不同导体构成回路时的温差电现象 涂黑金箔接受红外辐射； 傅立叶变换红外光谱仪采用热释电(TGS)和碲镉汞(MCT)检测器； TGS：硫酸三苷肽单晶为热检测元件；极化效应与温度有关，温度高表面电荷减少(热释电)； 响应速度快；高速扫描； 第四节 应用实例 烯烃顺反异构体 脂族和环的C-O-C υas 1150-1070cm-1 芳族和乙烯基的=C-O-C υas 1275-1200cm-1 （1250cm-1 ） υs 1075-1020cm-1 4. 醚（C—O—C） 脂族 R-OCH3 υs (CH3) 2830-2815cm-1 芳族 Ar-OCH3 υs (CH3) ~2850cm-1 5．醛、酮 醛 6．羧酸及其衍生物 羧酸的红外光谱图 * * 目 录 第一节 概 述 第二节 红外吸收理论 第三节 红外光谱仪 第四节 应 用 实 例 第一节 概 述 掌握要点:红外吸收光谱法的定义、发展、特点、红外谱图。 一.红外吸收光谱法的定义 定义：依据物质对红外辐射（光）的吸收建立起来的光谱分析方法称为红外吸收光谱法，简称红外光谱法。 用途：主要鉴别有机分子的结构.已知某物质的分子式（可以通过元素分析仪得到），再通过红外分析法确定该物质的结构，从而确定该物质是什么。 一.红外吸收光谱法的特点 红外光谱法与紫外可见光谱法的异同点 相同点：同为吸收光谱法。 不同点： 1.电磁辐射（光）波长不同。红外是指0.78～1 000μm的电磁辐射。 分子转动、骨架振动能级 200～10 50～1 000 远红外区 分子振动、转动能级 4 000～200 2.5～50 中红外区 O－H、N－H和C－H的倍频吸收 12 820～4000 0.78～2.5 近红外区 能级跃迁类型 波数（cm－1） 波长（μm） 名称 2.分子跃迁能级不同。红外光谱是分子振动、转动能级跃迁，所以应用范围广，除了少数分子外（单原子分子、同核双原子分子），几乎所有化合物都可用红外分析法研究。 3.分子振动能级的大小取决于分子组成、化学键、官能团等性质和分子的空间结构等特征，所以红外可提供丰富的信息。 4.紫外可见多用于定量，红外多用于定性。 5.吸收光谱图不同。 图1 紫外可见吸收光谱 图2 红外吸收光谱 横坐标：波长（nm） 纵坐标：吸光度A 横坐标：波数（cm－1） 纵坐标：透射比 三.红外吸收光谱法的发展 1800年，人们发现红外线，并发现物质会对该辐射产生吸收。 1900－1910年，人们发现其在物质定性上的价值，但当时人们对红外的检测能力有限。 1940年以后，人们发明了高灵敏度、稳定的红外检测器后，极大推动了红外吸收光谱法的发展。 目前，红外光谱发展十分迅速，在生物化学高聚物、环境、染料、食品、医药等方面得到广泛应用。 红外、紫外、核磁共振和质谱是人们分析物质结构的四大方法，并称为四大谱学！ 第二节 红外吸收理论 掌握要点:双原子分子的振动频率计算、多原子分子的振动形式和自由度的概念。 分子产生红外吸收的条件及强度。 分子内基团振动与红外光谱吸收。 一.分子的振动 （一）谐振子振动 两小球的简谐振动及其频率 其中，k为弹簧的力常数（N/cm），μ为折合质量（g），m1和m2分别为两原子质量（g） 任意两个相邻的能级间的能量差为： K化学键的力常数，与键能和键长有关， ?为双原子的折合质量 ? =m1m2/（m1+m2） ?1 =M1