基础化学 基础化学 红外吸收光谱.ppt

1、基本原理 1、基本原理 （1）红外光——红色光以外肉眼看不见的光。 （2）红外光区的划分 1、基本原理 1、基本原理 特征区(特征频谱区): 4000~1330cm-1的高频区 包含H的各种单键、双键和三键的伸缩振动及面内弯曲振动 特点：吸收峰稀疏、较强，易辨认 内部因素 氢键效应 羧基与羧基间易形成氢键，从而使得电子云密度平均化，最终使伸缩频率降低。 1、基本原理 2.1色散型红外吸收光谱仪 (1)光源:提供红外辐射 硅碳棒：由碳化硅烧结而成，工作温度1200～1400℃，发光面积大，价格便宜，操作方便。使用波长范围较能斯特灯宽。工作时需用水或风冷却。 能斯特灯：由混合的稀土金属（锆、钍、铈）氧化物制成，工作温度在1750℃。使用寿命长，稳定性好，在短波范围使用比硅碳棒有利，但其价格较贵，操作不如硅碳棒方便。 (2)吸收池 又称样品池或样品室，它是一个可插入固体盐片、薄膜或液体样品池的样品槽。 最常用盐片的是KBr，因为KBr在4000－400cm-1光区不产生吸收，因此可绘制全波段光谱图。使用中要注意防潮。 也可用KI、KCl、NaCl等。 (3)单色器 功能是把通过样品池和参比池而进入入射狭缝的复合光色散成单色光，再射到检测器上加以测量。单色器有两种： A、棱镜：早期的红外光谱仪主要用棱镜。 B、光栅：目前多用光栅，分辨率高，价格便宜。 (4)检测器 A、高真空热电偶：是色散型红外分光光度计中常用的检测器。热电偶两端点由于温度不同产生温差热电势，让红外光照射热电偶的一端，此时，两端点间的温度不同，产生电势差，在回路中有电流通过。电流大小随红外光的强弱而变化，试样吸收红外光，引起电流大小的改变。热电偶密封在一个高真空的玻璃容器内。 B、热检测器：是傅里叶变换红外光谱仪中常用检测器。用硫酸三苷肽（简称DTGS）的单晶薄片作为检测元件。特点是响应速度块，能实现高速扫描。 3、实验技术 3、实验技术 3、实验技术 4、红外吸收光谱法的应用 4、红外吸收光谱法的应用 在底座上先放一个样品底座（硅碳钢圆柱，光滑干净面向上），再将压片框架平稳的套在样品底座露出部分上。 样品的测定（KBr压片法） 将充分研磨的样品和KBr混合粉末倒入样品框架中，注意尽量不要散落到侧壁上，用药匙柄将药品调节铺平后放上第二个样品底座，此时光滑面向下。 样品的测定（KBr压片法） 套上保护外套，放上弹簧，最后插入模压杆。 样品的测定（KBr压片法） 用手掌按紧模压杆，放在手动液压机上，打开液压机油阀，关闭气阀（顺时针到转不动），用压杆增压，直到表头示数达80KN，稳定5分钟左右。 样品的测定（KBr压片法） 打开气阀，从液压机上取下制片模具，将样品底座和样品框架一同取出，放到模压底座上，套上保护外套，插入模压冲杆。将整个装置再放到液压机上轻压，听到“铛”的响声即停。 将制片装置取下拆除，用镊子取下样片放入样品架的样品腔中，用磁片固定好，插入到仪器的样品槽中。 官能团分析 根据化合物的特征基团频率检测物质含有哪些基团，确定化合物类别。 结构分析（结构剖析） 由化合物的红外光谱图，结合其他实验资料推断有关化合物的化学结构式。 4.1 定性分析 已知物及其纯度的定性鉴定——对照样品红外光谱图和纯物质的标准红外光谱图吸收峰的位置、形状、强度。 4.1 定性分析 4.1.1 定性分析的一般步骤 未知物的结构分析（IR的重要用途）的步骤： 试样的分离和精制——提纯（分馏、萃取、重结晶、层析等）未知试样为纯物质。 收集未知试样有关资料和数据 了解试样来源、元素分析值、相对分子质量、熔点、沸点、溶解度、有关化学性质、UV光谱、核磁共振波谱、MS等。 4.1.1 定性分析的一般步骤 确定未知物的不饱和度（U） n1、n3、n4 —— 一价、三价、四价原子数 U=0 饱和脂肪烃 U=1 双键、饱和环 U=2 三键 U=4 苯环 – OH、羰基U为0 – NO2、–CHO、–COOH U为1 确定未知物的不饱和度（U） 【示例】 C6H5NO2 一个苯环、—NO2 4.1.1 定性分析的一般步骤 图谱解析 强度顺序 识别特征区的最强峰、次强峰、较弱峰，属于何种基团； 同时查对指纹区的相关峰；初步推断物质类别，再查对有关光谱资料，确定其结构。 基团顺序 先查主要基团的特征峰，再查主要基团的相关峰。 主要基团:C=O、O-H、C-O、C=C（包括芳环）、C≡N、-NO2 查找主要基团的特征峰（这些基团都有强峰或较强峰）存在与