仪器分析 任务四 红外光谱仪虚拟仿真训练 030413-红外光谱仪虚拟仿真训练-教案-红外分光光度计Nicolet380-V1.2.0仿真教案.doc

红外分光光度计 仿真系统教案 设备型号：Nicolet-380 系统版本： V1.0 目录 TOC \o 1-2 \h \u 22103 一、红外光谱法定义 3 10109 二、红外光谱法原理 3 29179 2.1红外吸收光谱产生条件 3 24356 2.2分子振动形式 4 24174 2.3基本振动的理论数目 5 17966 三、红外光谱的分区 5 28739 四、红外光谱仪简介 7 22394 4.1色散型红外分光光度计 7 5413 4.2傅里叶变换红外光谱仪 7 22307 五、红外光谱法的定性、定量方法 9 24924 5.1定性分析 9 20100 5.2定量分析 11 11844 六、红外光谱法中的试样制备 11 31053 6.1对试样的要求 11 31108 6.2吸收池 12 13402 6.3制样方法 12 29458 七、 软件初步认识 12 17454 7.1软件程序启动 12 22596 7.2程序主界面常用功能 15 14387 7.3软件具体操作步骤 21 27776 八、相关说明 33 一、红外光谱法定义 当样品受到频率连续变化的红外光照射时，分子吸收某些频率的辐射，并由其振动运动或转动运动引起偶极矩的净变化，产生的分子振动和转动能级从基态到激发态的跃迁，从而形成的分子吸收光谱称为红外光谱。又称为分子振动转动光谱。 二、红外光谱法原理 2.1红外吸收光谱产生条件 　　分子在发生振动能级跃迁时，需要一定的能量，这个能量通常由辐射体系的红外光来供给。由于振动能级是量子化的，因此分子振动将只能吸收一定的能量，即吸收与分子振动能级间隔E振的能量相应波长的光线。如果光量子的能量为EL=hυL（υL是红外辐射频率），当发生振动能级跃迁时，必须满足E振=EL 　　分子在振动过程中必须有瞬间偶极矩的改变，才能在红外光谱中出现相对应的吸收峰，这种振动称为具有红外活性的振动。 例如CO2（4种振动形式）2349cm-1 、667cm-1 2.2分子振动形式 1双原子分子的振动 双原子分子的化学键的振动类似于连接两个小球的弹簧，其振动类似于简谐振动。 k单位：dyn·cm-1；k’单位：N·cm-1，与键能和键长有关， m 为双原子的原子质量折合质量：m ＝m1·m2 /（m1＋m2）， Ar为双原子的原子量的折合质量：Ar ＝M1·M2/ M1＋M2 发生振动能级跃迁需要能量的大小取决于键两端原子的折合质量和键的力常数，即取决于分子的结构特征。 2多原子分子的振动 多原子分子的振动较为复杂（原子多、化学键多、空间结构复杂），但可将其分解为多个简正振动来研究。 简正振动： 整个分子质心不变、整体不转动、各原子在原地作简谐振动且频率及相位相同。此时分子中的任何振动可视为所有上述简谐振动的线性组合。 3两类基本振动形式: 伸缩振动n：原子沿键轴方向伸缩，键长变化但键角不变的振动。 变形振动d：键角发生周期性变化，但键长不变的振动，又称弯曲振动或变角振动。 2.3基本振动的理论数目 设分子的原子数为n，则总自由度3n＝平动自由度＋转动自由度＋振动自由度 非线型分子：n个原子应该有3n个自由度，但有3个平动和3个绕轴转动； 1）、 对非线型分子，理论振动数＝3n－（3＋3） 如H2O分子，其振动数为3×3－6＝3 线型分子：n个原子有板有3n个自由度，但有3个平动和2个绕轴转动。 2）、对线型分子，理论振动数＝3n－（3＋2） 如CO2分子，理论振动数为3×3－5＝4 　　理论上，多原子分子的振动数应与光谱峰数相同，实际上，观察到的光谱峰数常常少于理论计算出的振动数，这是因为： a）偶极矩变化Dm=0的振动，不产生红外吸收, 如CO2对称伸缩振动； b）谱线简并（振动形式虽然不同，但其振动频率相同，发生合并）； c）仪器分辨率或灵敏度不够，有些谱峰观察不到; d）有些吸收带落在仪器检测范围之外。 三、红外光谱的分区 常见的有机化合物基团频率出现的范围：4000 ~ 600 cm-1。可分为：4000-1300cm-1的高波数段官能团区，以及1300cm-1以下的低波数段指纹区。 官能团区的峰是由伸缩振动产生的，基团的特征吸收峰一般位于该区，分布较稀疏，容易分辨。指纹区包含了不含氢的单键伸缩振动、各键的弯曲振动及分子的骨架振动。特点是振动频率相差不大，振动偶合作用较强，易受邻近基团的影响。分子结构稍有不同，该区吸收就有细微差别。 官能团区的划分 依据基团的振动形式，分为四个区： (1)4000 ~ 2500 cm-1 X－H伸缩振动