紅外吸收光譜解析及應(yīng)用電子教案

1、儀器分析教案知識(shí)點(diǎn)紅外吸收光譜的解析及應(yīng)用學(xué)時(shí)2學(xué)時(shí)教學(xué)內(nèi)容紅外吸收光譜法對(duì)已知物的定性分析紅外吸收光譜法對(duì)未知物的定性分析譜圖解析方法及示例定量分析方法教學(xué)重點(diǎn)對(duì)已知物的定性分析教學(xué)難點(diǎn)紅外譜圖的解析對(duì)未知物的定性分析參考資料儀器分析,黃一石,化學(xué)工業(yè)出版社儀器分析,高曉松,科學(xué)出版社分析化學(xué)(儀器分析部分),林樹(shù)昌,曾泳懷,高等教育出版社一、紅外光譜法對(duì)樣品進(jìn)行定性分析定性分析主要用于1、定性前的準(zhǔn)備工作(1)試樣的分離和精制 用各種分離手段（如分餾、萃取、重結(jié)晶、層析等）提純未知試樣，以得到單一的純物質(zhì)。(2)收集未知試樣的有關(guān)資料和數(shù)據(jù) 了解試樣的來(lái)源、元素分析值、相對(duì)分子質(zhì)量、熔點(diǎn)、

2、沸點(diǎn)、溶解度、有關(guān)的化學(xué)性質(zhì)，以及紫外吸收光譜、核磁共振波譜、質(zhì)譜等。2、對(duì)已知物的定性分析對(duì)比法： 將試樣的紅外譜圖與純物質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)譜圖進(jìn)行對(duì)照即可。如果兩張譜圖各吸收峰的位置和形狀完全相同，峰的相對(duì)吸收強(qiáng)度也一致，就可初步判定該樣品即為該種純物質(zhì)；相反，如果兩譜圖各吸收峰的位置和形狀不一致，或峰的相對(duì)吸收強(qiáng)度也不一致，則說(shuō)明樣品與純物質(zhì)不為同一物質(zhì)，或樣品中含有雜質(zhì)。最常見(jiàn)的標(biāo)準(zhǔn)譜圖有3 種，即薩特勒標(biāo)準(zhǔn)紅外光譜集（ Sadtler，ca talog of infrared standard spectra）、分 子光譜文獻(xiàn)“ DMS”（ documentationof molecular

3、spectroscopy）穿孔卡片和ALDRICH 紅外光譜庫(kù)（The Aldrich Library of Infrared Spectra）。3、對(duì)未知物的定性 測(cè)定未知物的結(jié)構(gòu)，是紅外光譜法定性分析的一個(gè)重要用途。如果未知物不是新化合物，可以通過(guò)兩種方式利用標(biāo)準(zhǔn)譜圖進(jìn)行查對(duì)：（1）查閱標(biāo)準(zhǔn)譜圖的譜帶索引，尋找試樣光譜吸收帶相同的標(biāo)準(zhǔn)譜圖；（2）進(jìn)行光譜解析，判斷試樣的可能結(jié)構(gòu)，然后在由化學(xué)分類(lèi)索引查找標(biāo)準(zhǔn)譜圖對(duì)照核實(shí)。4、譜圖解析步驟(1)準(zhǔn)備工作(2)確定未知物的不飽和度表示有機(jī)分子中碳原子的不飽和程度。(3)譜圖解析譜圖解析的一般程序: 一種是按光譜圖中吸收峰強(qiáng)度順序解析，即首先識(shí)別

4、特征區(qū)的最強(qiáng)峰，然后是次強(qiáng)峰或較弱峰，它們分別屬于何種基團(tuán)，同時(shí)查對(duì)指紋區(qū)的相關(guān)峰加以驗(yàn)證，以初步推斷試樣物質(zhì)的類(lèi)別，最后詳細(xì)地查對(duì)有關(guān)光譜資料來(lái)確定其結(jié)構(gòu)； 另一種是按基團(tuán)順序解析，即首先按C=O、O-H、C-O、C=C（包括芳環(huán)）、CN和NO2等幾個(gè)主要基團(tuán)的順序，采用肯定與否定的方法，判斷試樣光譜中這些主要基團(tuán)的特征吸收峰存在與否，以獲得分子結(jié)構(gòu)的概貌，然后查對(duì)其細(xì)節(jié)，確定其結(jié)構(gòu)。 紅外光譜圖的解析示例：烷烴、烯烴、.醇、醛、酮、羧酸及其衍生物5、紅外譜圖解析示例例1:某未知物的分子式為C3H6O,測(cè)得紅外光譜圖如下圖所示，試推測(cè)其化學(xué)結(jié)構(gòu)式。 例2:某未知物的分子式為C7H8O,測(cè)得紅

5、外光譜圖如下圖所示，試推測(cè)其化學(xué)結(jié)構(gòu)式。 例3:某未知物的分子式為C10H10O,由核磁共振波譜指出-CH3與它相連的碳不帶H，根據(jù)測(cè)得紅外光譜圖推測(cè)其化學(xué)結(jié)構(gòu)式。 二、定量分析1、定量分析吸收峰的選擇 選擇吸收帶的原則 （1）必須是被測(cè)物質(zhì)的特征吸收帶。例如分析酸、酯、醛、酮時(shí)，必須選擇>C=O基團(tuán)的振動(dòng)有關(guān)的特征吸收帶。 （2）所選擇的吸收帶的吸收強(qiáng)度應(yīng)與被測(cè)物質(zhì)的濃度有線性關(guān)系。 （3）所選擇的吸收帶應(yīng)有較大的吸收系數(shù)且周?chē)M可能沒(méi)有其它吸收帶存在，以免干擾。 2、吸光度的測(cè)定(1)峰高法：將測(cè)量波長(zhǎng)固定在被測(cè)組分有明顯的最大吸收而溶劑只有很小或沒(méi)有吸收的波數(shù)處使用同一吸收池，分別

6、測(cè)定樣品及溶劑的透光率，則樣品的透光率等于兩者之差，求出吸光度(2)基線法：用直線來(lái)表示分析峰不存在時(shí)的背景吸收線，并用它來(lái)代替記錄紙上的100% 3、紅外光譜定量分析方法（l）標(biāo)準(zhǔn)曲線法 利用一系列已知濃度的標(biāo)準(zhǔn)樣品，獲得組分濃度和吸光度之間的關(guān)系曲線，即工作曲線。由于這種方法是直接和標(biāo)準(zhǔn)樣品對(duì)比測(cè)定，因而系統(tǒng)誤差對(duì)于被測(cè)樣品和標(biāo)準(zhǔn)樣品是相同的。如果沒(méi)有人為誤差，那么該法可以給出定量分析的最精確的結(jié)果。同時(shí)，該法不需要求出某一定量分析譜帶的吸光系數(shù)，而只要求出樣品在該分析譜帶處的吸光度，即可由工作曲線求出該組分的濃度。（2）比例法當(dāng)樣品厚度不定或不易準(zhǔn)確測(cè)定時(shí)，可采用比例法。比例法主要用于分析二元混合物中兩個(gè)組分的相對(duì)含量。對(duì)于二元體系，若兩組分定量譜帶不重疊，則：（3）內(nèi)標(biāo)法