紅外光譜重點(diǎn)

1、紅外光譜分析(Infiaiedspectroscopy,簡(jiǎn)寫為 IR)又稱紅外分子吸收光譜分析,是根據(jù)不同物質(zhì)對(duì)不同波長(zhǎng)的紅外光具有不同的吸收特性,通過(guò)測(cè)量和記錄透過(guò)試樣的紅外吸收光譜對(duì)物質(zhì)(分子)進(jìn)行定性、定量和結(jié)構(gòu)分析的一種分析方法.紅外光一一波長(zhǎng)介于 0.771000An 的電磁波近紅外區(qū)(0.77?2-5pm,129874000cm-l)中紅外區(qū)(2-5?25pm,4000400cm?l)遠(yuǎn)紅外區(qū)(25?1000pm,400-10cm-1)絕大多數(shù)的有機(jī)和無(wú)機(jī)化合物的基頻吸收都在中紅外區(qū),一般紅外光譜圖所采用的光波波長(zhǎng)都在這一區(qū)域.紅外光譜分析的原理特定的分子由特定的原子和基團(tuán)按特定的

2、規(guī)律組合而成.特定位置上的特定基團(tuán)具有特定的振動(dòng)類型和振動(dòng)頻率.它們?cè)诩t外光的照射卞會(huì)發(fā)生振動(dòng)能級(jí)躍遷,吸收特定頻率的紅外光,形成特定的紅外吸收光譜.根據(jù)分子的紅外吸收光譜可以推定組成分子的基團(tuán)及其位置,推定分子的結(jié)構(gòu).分子要吸收紅外幅射產(chǎn)生振動(dòng)能級(jí)躍遷必須滿足以下兩個(gè)條件：1 1. .紅外光子所具有的能量等于振動(dòng)能級(jí)躍遷所需的激發(fā)能.2 2 . .分子振動(dòng)必須伴隨有偶極矩的變化.紅外光譜樣品的根本要求1.純度應(yīng)人于 98%,或者符合商業(yè)規(guī)格.這樣才便于與純化合物的標(biāo)準(zhǔn)譜圖或商業(yè)譜圖進(jìn)行對(duì)比.多組分試樣應(yīng)采用分飾、萃取、重結(jié)晶或其它方法進(jìn)行別離提純,否那么各組分光譜互相重疊,難以解釋.2 .不

3、含游離水.由于水有紅外吸收,具吸收峰會(huì)與起基峰相混,而且會(huì)侵蝕吸收池的鹽窗.所以試樣應(yīng)當(dāng)經(jīng)過(guò)枯燥處理.3 .固體樣品的粒度要小于 2piio 由于中紅外區(qū)的最小波長(zhǎng)是 2.5pim,如果粒度與紅外光的波長(zhǎng)相同,將造成很強(qiáng)的散射損失.4 .濃度和厚度要適當(dāng),使多數(shù)吸收峰的透光度處于 20-60%(15?75%)的范圍內(nèi).試樣太薄或濃度太低,一些弱的甚至中等強(qiáng)度的吸收峰就顯示不由來(lái)；試樣太厚或者濃度太高,有些吸收峰會(huì)彼此相連,看不由準(zhǔn)確的波數(shù)位置和精細(xì)結(jié)構(gòu).制樣方法1.氣體試樣可用氣體池測(cè)定.用減壓抽氣的方法將試樣吸入氣體池即可.2 .液體試樣的制備常用以下方法：(1)液膜法.把試樣滴在兩塊鹽片之

4、間,用專用夾具夾住進(jìn)行測(cè)定.此法適用于沸點(diǎn)較高的試樣.粘度較大的試樣可直接涂在一塊鹽片上測(cè)定.液體池法.低沸點(diǎn)易揮發(fā)的試樣應(yīng)注入封閉的吸收池中測(cè)定.液層厚度為 0.01-lnuiio(3)多重衰減全反射法3 .固體試樣常用以下幾種方法制備(1)壓片法.將 l2mg 試樣與 200mg 純 KBr 研細(xì)混勻,置于模具中,在真空條件卞用液壓機(jī)壓成 1?2mm 厚的透明薄片,即可用于測(cè)定.(2)薄膜法.將試樣溶于揮發(fā)性溶劑中制成溶液,然后將溶液涂在鹽片上,等溶劑揮發(fā)后得到薄膜,即可用于測(cè)定.(3)調(diào)糊法.將試樣與液體石蠟或全氟代燒混合,調(diào)成糊狀,夾在鹽片中間測(cè)定.(4)溶液法：將試樣溶于適當(dāng)?shù)娜軇┲?/p>

5、,用液體池來(lái)測(cè)定.結(jié)果分析官能團(tuán)區(qū)該區(qū)的紅外吸收峰數(shù)目較少,主要是由基團(tuán)的伸縮振動(dòng),尤其是三鍵、雙鍵和折合原子量小的基團(tuán)單鍵伸縮振動(dòng)所引起.原那么上每個(gè)吸收峰都可以找到歸屬,每個(gè)吸收峰都與某官能團(tuán)的伸縮振動(dòng)相對(duì)應(yīng),因此,該區(qū)的每個(gè)吸收峰都說(shuō)明有某個(gè)官能團(tuán)存在,故該區(qū)是鑒定官能團(tuán)的重要區(qū)域.指紋區(qū)該區(qū)的吸收峰數(shù)目較多,除了由單鍵伸縮振動(dòng)所產(chǎn)生的吸收峰外,還有因變形振動(dòng)產(chǎn)生的復(fù)雜譜帶,其中有許多吸收峰不能找到歸屬.這些吸收峰反映了化合物的具體特征.分子結(jié)構(gòu)稍有不同,都會(huì)引起該區(qū)吸收譜帶的細(xì)微變化.由于本區(qū)的吸收峰多,而且能反映由結(jié)構(gòu)類似的化合物的微小差異,猶如人的指紋,故稱為指紋區(qū).指紋區(qū)對(duì)于鑒別

6、結(jié)構(gòu)類似的化合物很有幫助.無(wú)機(jī)化合物的紅外光譜無(wú)機(jī)化合物的紅外光譜比有機(jī)化合物簡(jiǎn)單,吸收峰數(shù)目較少,并且很大局部是在 1500cm-l 以下的低頻區(qū).無(wú)機(jī)化合物在中紅外區(qū)的吸收,主要是由陰離子基團(tuán)或絡(luò)陰離子基團(tuán)的振動(dòng)所引起.因此,在鑒別無(wú)機(jī)化合物時(shí),主要是看陰離子團(tuán)的振動(dòng)頻率.不同類型的化合物有不同的基團(tuán),因而具有不同的振動(dòng)頻率和吸收頻率分析時(shí)應(yīng)該注意的問(wèn)題要同時(shí)考察吸收峰的位置、 強(qiáng)度和峰形同一基團(tuán)兒個(gè)振動(dòng)的相關(guān)吸收峰應(yīng)同時(shí)存在紅外光譜分析的優(yōu)缺點(diǎn)一*點(diǎn)1 1.分析范圍廣,有機(jī)、無(wú)機(jī)化合物的氣體、液體和固體樣品均可分析.2?2?樣品用量少,一般只需幾毫克.3 3 . .分析速度快,只需數(shù)秒鐘

7、.4 4 . .儀器操作簡(jiǎn)便,重現(xiàn)性好.5 5 . .設(shè)備費(fèi)用較低.二缺點(diǎn)有些物質(zhì)不吸收紅外光,不能用此法分析.如單原子AiAi、NeNe、HeHe 等和單原子離子K K 十、NaNa 十、Ca2Ca2 十等,同質(zhì)雙原子分子如 H2H2、0202 等,以及對(duì)稱分子.有些物質(zhì)如旋光異構(gòu)體,不同分子量的同一高聚物,不能用本法鑒別.有些吸收峰,尤其是指紋區(qū)的吸收峰往往不能作理論上的解釋,沒(méi)有歸屬.定量分析的準(zhǔn)確度和靈敏度都低于可見(jiàn)、 紫外吸收光譜法.紅外光譜分析的應(yīng)用有機(jī)化合物的結(jié)構(gòu)鑒定紅外光譜反映了分子振動(dòng)對(duì)紅外光的吸收,其吸收頻率對(duì)應(yīng)于分子的振動(dòng)頻率.特定分子特定位置上的特定官能團(tuán)特定的振動(dòng)類型

8、和振動(dòng)頻率吸收特定頻率的紅外光產(chǎn)生特定的紅外吸收峰根據(jù)特定的紅外吸收光譜可以推斷所含的官能團(tuán)及其所在位置.這是進(jìn)行有機(jī)化合物結(jié)構(gòu)鑒定的依據(jù).無(wú)機(jī)化合物的鑒定無(wú)機(jī)化合物通常是根據(jù)陰離子基團(tuán)分類.因此,鑒定無(wú)機(jī)化合物時(shí),首先是根據(jù)陰離子基團(tuán)的特征吸收頻率鑒別化合物的大類,再與標(biāo)準(zhǔn)譜圖對(duì)照確定是何種化合物.利用紅外光譜可以對(duì)無(wú)機(jī)化合物進(jìn)行定性分析,也可以進(jìn)行定量分析.但定量分析的準(zhǔn)確度低,一般很少做.化合物純度的研究用紅外光譜研究化合物的純度倒是很適宜.由于紅外光譜對(duì)雜質(zhì)很敏感,化合物中存在雜質(zhì)很容易被檢出固溶體的研究用紅外光譜研究固溶體的成分變化也是適宜的.由于一種元素被另一種元素取代,會(huì)弓 I I 起折合原子質(zhì)量或健力常數(shù)的變化,從而導(dǎo)致其對(duì)應(yīng)的吸收峰位置的漂移.其漂移量與取代量存在對(duì)應(yīng)的函數(shù)關(guān)系.因此,可以通過(guò)紅外光譜研究固溶體成分的變化.吸附水、結(jié)晶水和結(jié)構(gòu)水的判定以不同狀態(tài)存在于化合物中的水,其化學(xué)鍵的振動(dòng)頻率有所不同見(jiàn)下表,因此,可以利用紅外光譜判別水在化合物中的存在形式化學(xué)鍵力常數(shù)和離解能的計(jì)算從紅外光譜圖上,可以得到基團(tuán)的振動(dòng)頻率,根據(jù)公式X可以求得基團(tuán)的化學(xué)健力常數(shù) K K外表吸附的研究外表吸附會(huì)造成化學(xué)健力常數(shù)的變化從而導(dǎo)致紅外吸收峰的位