實(shí)驗(yàn)3 紅外吸收光譜

1、實(shí)驗(yàn)三 紅外吸收光譜一、實(shí)驗(yàn)原理1. 了解紅外吸收光譜和相關(guān)的一起操作2. 學(xué)會(huì)分析紅外吸收光譜二、實(shí)驗(yàn)原理1. 紅外光區(qū)的應(yīng)用紅外光區(qū)位于0.8 1000 m 波長范圍間近紅外區(qū)：0.82.5m中紅外區(qū)：2.550m 遠(yuǎn)紅外區(qū)：501000m2. 基本原理將一束不同波長的紅外射線照射到物質(zhì)的分子上，某些特定波長的紅外射線被吸收，形成這一分子的紅外吸收光譜。每種分子都有由其組成和結(jié)構(gòu)決定的獨(dú)有的紅外吸收光譜，據(jù)此可以對(duì)分子進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析和鑒定。紅外吸收光譜是由分子不停地作振動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的，分子振動(dòng)是指分子中各原子在平衡位置附近作相對(duì)運(yùn)動(dòng)，多原子分子可組成多種振動(dòng)圖形。當(dāng)分子中各原子以同一頻

2、率、同一相位在平衡位置附近作簡(jiǎn)諧振動(dòng)時(shí)，這種振動(dòng)方式稱簡(jiǎn)正振動(dòng)（例如伸縮振動(dòng)和變角振動(dòng)）。分子振動(dòng)的能量與紅外射線的光量子能量正好對(duì)應(yīng)，因此當(dāng)分子的振動(dòng)狀態(tài)改變時(shí)，就可以發(fā)射紅外光譜，也可以因紅外輻射激發(fā)分子而振動(dòng)而產(chǎn)生紅外吸收光譜。分子的振動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)的能量不是連續(xù)而是量子化的。但由于在分子的振動(dòng)躍遷過程中也常常伴隨轉(zhuǎn)動(dòng)躍遷，使振動(dòng)光譜呈帶狀。所以分子的紅外光譜屬帶狀光譜。分子越大，紅外譜帶也越多。如下圖：3. 產(chǎn)生紅外的基本條件必須滿足兩個(gè)條件：(1)紅外輻射光子的能量與分子振動(dòng)能級(jí)躍遷所需能量相同。(2)輻射與物質(zhì)間有相互耦合作用（偶極距有變化）4. 分子振動(dòng)形式對(duì)于雙原子分子，其化學(xué)鍵的振

3、動(dòng)類似于連接兩個(gè)小球的彈簧，其振動(dòng)類似于簡(jiǎn)諧振動(dòng)；對(duì)于多原子分子，振動(dòng)較為復(fù)雜（原子多、化學(xué)鍵多、空間結(jié)構(gòu)復(fù)雜），但可將其分解為多個(gè)簡(jiǎn)正振動(dòng)來研究：伸縮振動(dòng)和變形振動(dòng)5. 官能團(tuán)和指紋區(qū)紅外譜圖中有兩個(gè)非常重要的區(qū)域，分別是40001300nm-1的高波數(shù)段官能團(tuán)去和1300nm-1以下的低波數(shù)短的指紋區(qū)。 X-H伸縮振動(dòng)區(qū)：40002500nm-1 叁鍵及雙鍵積累區(qū)，25001900nm-1 雙鍵伸縮振動(dòng)區(qū)，19001200nm-1指紋區(qū)在紅外分析中，通常一個(gè)基團(tuán)有多個(gè)振動(dòng)形式，同時(shí)產(chǎn)生多個(gè)譜峰（基團(tuán)的特征峰和指紋峰），各類峰之間相互依存，相互佐證。必須通過一系列峰才能證明一個(gè)基團(tuán)的存在。三

4、、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1. 實(shí)驗(yàn)儀器及原理圖2. 制樣試樣應(yīng)為“純物質(zhì)”（>98%），通常在分析前，樣品需要純化；對(duì)于GC-FTIR則無此要求；試樣不含有水（水可產(chǎn)生紅外吸收且可侵蝕鹽窗）；試樣濃度或厚度應(yīng)適當(dāng)，以使T在合適的范圍。 液體或溶液沸點(diǎn)低易揮發(fā)的樣品：用液體池法；高沸點(diǎn)的樣品：液膜法（夾于兩鹽片KBr與CaF2之間）固體樣品可以溶于CS2或者CCl4等無強(qiáng)吸收的溶劑中 固體壓片法：12mg樣品+200mgKBr，干燥后研細(xì)，壓成透明薄片石蠟糊法：樣品研細(xì)后與石蠟混合然后夾于鹽片之間（石蠟為高碳數(shù)飽和烴，因此該法不適用與研究飽和烷烴）薄膜法：將高分子式樣熔融后涂制或壓制成膜或者，將樣品溶于低沸點(diǎn)溶劑，涂漬于鹽片，最后揮發(fā)溶劑 氣體可在玻璃氣槽內(nèi)進(jìn)行，它的兩端沾有紅外透光的NaCl和KBr窗片。使用時(shí)，先將氣槽抽空，再注入樣品氣體四、實(shí)驗(yàn)結(jié)果1. 苯酚的紅外吸收譜圖：3390nm-1處對(duì)應(yīng)的是羥基的伸縮振動(dòng)峰；1500nm-1與1600nm-1左右的三個(gè)峰位苯環(huán)上的C=C骨架振動(dòng)；756nm-1,692nm-1為苯環(huán)的單取代峰2. 苯甲酸的紅外吸收光譜圖transmittance3000nm-1與3100nm-1左右的三重峰代表了甲基和亞甲基的對(duì)稱與反對(duì)稱伸縮振動(dòng)；1683nm-1處為C=O的共軛酮的峰；1500nm-1與1600n