仪器分析 第四章--红外吸收光谱法.ppt

第四章 红外光谱分析法 1. 定义 2. 红外光谱法特点 3. 红外光谱图表示方法 1. 定义 红外吸收光谱法：根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，因而又称为分子振动-转动光谱。 2. 红外光谱法特点 光谱区：780 nm-1000 mm。 章节重点： 红外光谱法特点（与紫外光谱法比较）。 第四章 红外光谱分析法 1. 分子的振动 2. 红外光谱产生的条件和谱带强度 3. 基团振动与红外光谱区域 4. 影响峰位变化的因素 1. 分子的振动 分子简谐振动方程式： 2. 红外光谱产生的条件和谱线强度 谱线强度： 3. 基团振动与红外光谱区域 （2）饱和碳原子上的-C-H 4. 影响峰位变化的因素 ｂ. 共轭效应 c. 空间效应 d. 氢键效应 章节重点： 分子振动基本形式及自由度计算； 红外吸收的产生2个条件； 各类基团特征红外振动频率； 影响红外吸收峰位变化的因素。 第八章 红外吸收光谱分析法 1. 仪器类型与结构 2. 制样方法 3. 联用技术 1. 仪器类型与结构 1.1 红外光谱仪主要部件（色散型） 1.2 傅立叶变换红外光谱仪 傅里叶变换红外光谱仪工作原理图： 迈克尔干涉仪工作原理图： 2. 制样方法 3. 联用技术 章节重点： 色散型红外光谱仪基本组成部件； 傅里叶红外光谱仪的特点。 第八章 红外吸收光谱分析法 1. 红外谱图解析示例 2. 未知物结构确定 1. 红外谱图解析示例 cm-1 cm-1 cm-1 cm-1 　　共轭效应使共轭体系中的电子云密度平均化，从而使双键电子云密度下降，力常数减小，吸收峰向低频方向移动。 场效应：在相互靠近的基团之间，会通过分子内的空间产生偶极场效应； 空间位阻：使共轭体系受阻，基团频率往高频移动； 环张力：环张力越大，基团频率越高。 3060-3030 cm-1 2900-2800 cm-1 氢键(分子内氢键；分子间氢键)：对峰位、峰强产生极明显影响，往往使基团伸缩振动频率降低，谱带变宽。 4.2 外部因素 气态时，伸缩振动频率最高，而在液态或固态测定时，伸缩振动频率降低。 同一物质在不同溶剂中，由于两者间相互作用的不同，红外光谱也不相同。 通常极性基团的伸缩振动频率随溶剂极性增大而向低频方向移动。 　外部因素主要指测定时试样的状态、溶剂效应等因素。 第三节  红外分光光度计 两种类型：色散型 干涉型（傅立叶变换红外光谱仪） 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。特点：发光强度大；寿命0.5-1年。 硅碳棒：碳化硅烧结而成，两端粗中间细的实心棒；不需预热。特点：坚固、寿命长、发光面积大。 (1) 光源 早期用棱镜，目前普遍采用光栅分光（傅立叶变换红外光谱仪不需要分光）。 (2) 吸收池 (3) 单色器 中红外不能透过玻璃和石英，因此红外吸收池通常是由一些无机盐（如KBr）的大结晶体作为透光材料制作而成，需注意防潮（水有红外吸收）。 真空热电偶：最常用的检测器，利用不同导体构成回路时的温差电现象，以涂黑金箔接受红外辐射。 热电量热计：敏感元件是具有温度灵敏偶极矩的晶体物质，如硫酸三苷肽 (TGS)。其特点是响应速度快，因此广泛用于傅里叶变换红外光谱仪。 (4) 检测器 目前常用的有真空热电偶、热电量热计和光电导管 (5) 记录系统 原理：光源发出的辐射经干涉仪转变为干涉光，通过试样后，包含的光信息需要经过数学上的傅立叶变换解析成普通的光谱图。 扫描速度极快(1s)；适合仪器联用； 分辨率高（0.1~0.005 cm-1）； 不需要分光，仪器小巧，光谱范围宽。 测量精度好； 缺点：结构复杂，价格昂贵。 2.1 气体-气体池 2.2 液体 ① 液膜法-难挥发液体（bp80?C） ② 溶液法-液体池 溶剂：CCl4、CS2常用 2.3 固体 ① 研糊法（液体石腊法） ② KBr压片法 ③ 薄膜法 GC/FTIR（气相色谱红外光谱联用） LC/FTIR（液相色谱红外光谱联用） PAS/FTIR（光声红外光谱） MIC/FTIR（显微红外光谱）-微量及微区分析 第四节 红外谱图解析示例 * 第一节 概述 1800年，发现红外辐射。 第二次世界大战期间，红外光谱法得到迅速发展。 与紫外、核磁共振及质谱一起，被称为四大谱学方法，是有机化合物结构分析的重要手段。 近红外区（泛频区）：12800-4000 cm-1； 中红外区（基本振动区）：4000-400 cm-1； 远红外区（转动区）：400-33 cm-1； 适用范围大：基于振动能级跃迁