第04章红外分光光度法.ppt

2. 吸收池 红外吸收池使用可透过红外的材料制成窗片，不同的样品状态（固、液、气态）使用不同的样品池,固态样品可与晶体混合压片制成。由于玻璃、石英等对红外光均有吸收,因此红外光谱吸收池窗口,一般用一些盐类的单晶制作。 表4.9 一些常见红外光谱吸收池窗口材料 3. 单色器 单色器的作用是把通过样品池和参比池的复合光色散成单色光,再射到检测器上加以检测。 由色散元件、准直镜和狭缝构成。其中可用几个光栅来增加波数范围。狭缝宽度应可调。 狭缝越窄,分辨率越高，但光源到达检测器的能量输出减少,这在红外光谱分析中尤为突出。为减少长波部分能量损失,改善检测器响应,通常采取程序增减狭缝宽度的办法,即随辐射能量降低,狭缝宽度自动增加,保持到达检测器的辐射能量的恒定。 以光栅为分光元件的红外光谱仪不足之处： 1）需采用狭缝,光能量受到限制； 2）扫描速度慢,不适于动态分析及和其它仪器联用； 3）不适于过强或过弱的吸收信号的分析。 4. 检测器及记录仪 检测器的作用是将照射在它上面的红外光变成电信号。常用的红外检测器有三种：真空热电偶、高莱池和电阻测辐射电计。红外光能量低,因此常用热电偶、测热辐射计、热释电检测器和碲镉汞检测器等。 表4.10 几种红外检测器 三、色散型红外分光光度计 从光源发出的红外辐射分成两束,一束通过试样池作为作为测量光束，另一束通过参比池作为参比光束,经扇面切光器将测量光束和参比光束交替地投射到色散元件上,色散后进入检测器。 图4.22 色散型双光束红外吸收光谱仪原理示意图 四、傅立叶红外光谱仪 它是利用光的相干性原理而设计的干涉型红外分光光度仪。 红外光源 摆动的 凹面镜 摆动的 凹面镜 迈克尔逊 干涉仪 检测器 样品池 参比池 同步摆动 干涉图谱 计算机 解析 红外谱图 还原 M1 BS I II M2 D 图4.23 傅立叶红外光谱仪原理示意图 实际观察到的红外吸收峰数目小于理论上计算的 振动数,这是由如下原因引起的： (1)??? 没有偶极矩变化的振动,不产生红外吸收； (2)??? 相同频率的振动吸收重叠,即简并； (3)??? 仪器不能区别那些频率十分接近的振动或因吸 收带很弱仪器检测不出； (4)??? 有些吸收带落在仪器检测范围之外。 (二) 吸收谱带的强度 1）偶极矩变化 取决于分子振动时偶极距的变化,即与分子结构的对称性有关。通常极性强的基团（如C=O,C-X等）振动,吸收强度较大。分子对称度高,振动偶极矩小,产生的谱带就弱；反之则强。 如C=C,C-C因对称度高,其振动峰强度小；而C=X,C-X,因对称性低,其振动峰强度就大。峰强度可用很强（vs)、强（s）、中（m）、弱（w）、很弱（vw）等来表示。 2）振动简并 3）检测灵敏度 4）检测的波长范围 三 基团振动与红外光谱区 通常把这种能代表基团存在、并有较高强度的吸收谱带称为基团频率,其所在位置一般又称为特征吸收峰。 （一）、官能团区和指纹区 4000—1300 cm-1区域的峰是由伸缩振动产生的吸收带。由于基因的特征吸收峰一般位于此高频范围,并且在该区域内,吸收峰比较稀疏,因此,它是基团鉴定工作最有价值的区域,称为官能团区。 在1300—600cm-1区域中,除单键的伸缩振动外,还有因变形振动产生的复杂光谱。当分子结构稍有不同时,该区的吸收就有细微的差异。这种情况就象每个人都有不同的指纹一样,因而称为指纹区 。 官能团区又可分为三个波段 （l）4000—2500 cm-1区 x—H伸缩振动区(x为O、N、C等原子)。这个区域的吸收峰说明有含氢原子的官能团存在。如 O—H（3700—3200 cm-1）,COO－H（3600－2500 cm-1）,N—H （3500—3300 cm-1）等。炔氢出现在3300 cm-1附近,通常,若在3000 cm-1以上有C—H吸收峰,可以预料化合物是不饱和的=C—H；若在小于3000 cm-1有吸收,则预示化合物是饱和的 。 （2）2500—2000 cm-1区 三键和累积双键区。这一区域出现的吸收,主要包括C?C、C?N等三键的不对称伸缩振动,以及累积双键的不对称伸缩振动。此外S—H、Si—H、P—H、B—H的伸缩振动也出现在这个区域。 （3）2000—1500 cm-1区 双键伸缩振动区。这一区域出现吸收,表示有含双键的化合物存在,如C＝O(酰卤、酸、酯、醛、酮、酰胺等)出现在1870—1600 cm-1,强峰。此外,C＝C、C＝N、N=O的伸缩振动出现在 16