無機(jī)和配位化合物紅外光譜樣品制備及譜圖解析

1、無機(jī)和配位化合物紅外光譜無機(jī)和配位化合物紅外光譜樣品制備及譜圖解析樣品制備及譜圖解析樣品制樣方法樣品制樣方法 溴化鉀壓片法溴化鉀壓片法 石蠟油研磨法石蠟油研磨法 氟油研磨法氟油研磨法 顯微紅外光譜法顯微紅外光譜法 漫反射光譜法漫反射光譜法 溴化鉀壓片法溴化鉀壓片法 1mg 左右樣品和左右樣品和150mg左左右右 KBr 研磨，施加研磨，施加 8 噸噸左右的壓力，壓成透明或左右的壓力，壓成透明或半透明的薄片。溴化鉀壓半透明的薄片。溴化鉀壓片法簡便可行，是紅外光片法簡便可行，是紅外光譜實(shí)驗(yàn)室常用的制樣方法。譜實(shí)驗(yàn)室常用的制樣方法。 Infrared spectra of inorganic com

2、poundsRichard A. Nyquist and Ronald O KagelAcademic Press New York and London The potassium bromide pellet technique for preparing samples was strictly avoided. Anomalies in the infrared spectra of inorganic compounds prepared by this technique have been extensively studied. In addition to a possibl

3、e cation exchange reaction with KBr, the material under investigation may also undergo change in crystalline form as a result of the high mechanical pressures (10000psi) used in the pelleting process. Extreme caution should be exercised when applying the potassium bromide pellet technique to obtain

4、infrared s p e c t r a o f i n o r g a n i c c o m p o u n d s . 要嚴(yán)格避免用要嚴(yán)格避免用KBrKBr壓片法制備樣品。壓片法制備樣品。用這種方法制備無機(jī)物樣品，在用這種方法制備無機(jī)物樣品，在紅外光譜中出現(xiàn)的反常現(xiàn)象已經(jīng)紅外光譜中出現(xiàn)的反?，F(xiàn)象已經(jīng)進(jìn)行過廣泛的研究。除了和進(jìn)行過廣泛的研究。除了和KBrKBr可可能發(fā)生陽離子交換外，能發(fā)生陽離子交換外，KBrKBr壓片法壓片法由于壓力很大，樣品的晶型也可由于壓力很大，樣品的晶型也可能會改變。用能會改變。用KBrKBr壓片法得到的無壓片法得到的無機(jī)化合物的紅外光譜，在解析時機(jī)化合物的紅外

5、光譜，在解析時要格外小心。要格外小心。溴化鉀壓片法存在兩個致溴化鉀壓片法存在兩個致命的缺點(diǎn)命的缺點(diǎn) 無機(jī)和配位化合物通常無機(jī)和配位化合物通常都含有離子，樣品和都含有離子，樣品和KBrKBr研磨，研磨，尤其是施加壓力，會發(fā)生離子尤其是施加壓力，會發(fā)生離子交換，使樣品的譜帶發(fā)生位移交換，使樣品的譜帶發(fā)生位移和變形。和變形。1122溴化鉀壓片法1134顯微紅外法無水硫酸鈉 L0044 溴化鉀壓片法無水硫酸鈉 L0044M 顯微紅外法 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 1.1Absorbance 1000 1200 Wavenumbers (cm-1)位移

6、12cm-1變形變形KBrKBr壓片法使硫酸根壓片法使硫酸根的反對稱伸縮振動的反對稱伸縮振動向低頻位移向低頻位移12cm12cm-1-11094141930553224618111614013130 0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 1.1Absorbance 2000 4000 Wavenumbers (cm-1) 硫酸銨硫酸銨(NH4)2SO4顯微顯微KBr壓片壓片位移位移18cm-1位移位移22cm-1氨基乙酸 NH2CH2COOH 溴化鉀壓片法氨基乙酸 NH2CH2COOH 顯微紅外法 0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5

7、 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0Absorbance 1000 2000 3000 Wavenumbers (cm-1) 0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0Absorbance 1000 1500 Wavenumbers (cm-1)氨基乙酸顯微紅外法顯微紅外法溴化鉀壓片法溴化鉀壓片法 用用KBrKBr壓片法，在壓片法，在3400和和1640cm-1左右會出現(xiàn)水左右會出現(xiàn)水的吸收峰。這是由于溴化的吸收峰。這是由于溴化鉀研磨時，吸附空氣中的鉀研磨時，吸附空氣中的水蒸氣造成的。水蒸氣造成的。 研磨之研磨之前無論溴化鉀烘得多么干，前無論溴化

8、鉀烘得多么干，也會出現(xiàn)這種現(xiàn)象。也會出現(xiàn)這種現(xiàn)象。16313434 0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0Absorbance 1000 2000 3000 4000 Wavenumbers (cm-1)150mg左右純KBr研磨壓片得到的光譜無水亞硫酸鈉 Na2SO3 3426 0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0Absorbance 1000 2000 3000 Wavenumbers (cm-1)如果無機(jī)物樣品不含結(jié)晶如果無機(jī)物樣品不含結(jié)晶水，用溴化鉀壓片法，在水，用溴化鉀壓片法，在3400

9、和和1640cm-1左右也會左右也會出現(xiàn)水的吸收峰出現(xiàn)水的吸收峰。 無水亞硫酸鈉的光譜無水亞硫酸鈉的光譜16343455 0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0Absorbance 1000 2000 3000 Wavenumbers (cm-1)正二十二烷正二十二烷如果有機(jī)物樣品不含如果有機(jī)物樣品不含結(jié)晶水，用溴化鉀壓結(jié)晶水，用溴化鉀壓片法，在片法，在3400和和1640cm-1左右也會出左右也會出現(xiàn)水的吸收峰?，F(xiàn)水的吸收峰。 無機(jī)和配位化合物分子中無機(jī)和配位化合物分子中通常都含結(jié)晶水或羥基，結(jié)晶通常都含結(jié)晶水或羥基，結(jié)晶水或羥基的吸收峰會與溴

10、化鉀水或羥基的吸收峰會與溴化鉀吸附空氣中的水吸收峰重疊在吸附空氣中的水吸收峰重疊在一起。當(dāng)空氣的濕度較大時，一起。當(dāng)空氣的濕度較大時，就很難判斷是否含有結(jié)晶水或就很難判斷是否含有結(jié)晶水或羥基。羥基。 0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0Absorbance 2000 Wavenumbers (cm-1)顯微顯微 Na2CO3KBr Na2CO3顯微顯微 Na2CO3.10H2O碳酸鈉有碳酸鈉有0，1，7，10個結(jié)晶水之分個結(jié)晶水之分光譜中出現(xiàn)水的吸收峰可能有三個光譜中出現(xiàn)水的吸收峰可能有三個原因：原因：（1 1） 樣品吸附空氣中的水，稱為樣品吸

11、附空氣中的水，稱為吸附水；吸附水；（2 2）溴化鉀和樣品一起研磨時，溴）溴化鉀和樣品一起研磨時，溴化鉀吸附空氣中的水；化鉀吸附空氣中的水；（3 3）樣品本身含有結(jié)晶水。）樣品本身含有結(jié)晶水。 對于吸附水，可用低溫烘干對于吸附水，可用低溫烘干的方法，例如，將樣品放入的方法，例如，將樣品放入40烘箱中過夜；也可以用真空干燥烘箱中過夜；也可以用真空干燥的方法。但這兩種方法都有可能的方法。但這兩種方法都有可能使樣品中的結(jié)晶水脫掉。使樣品中的結(jié)晶水脫掉。 1097137916172828 0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0Absorbance 1000

12、 2000 3000 Wavenumbers (cm-1)樣品名稱：樣品名稱：C60(OH)n真空干燥后，用顯微紅真空干燥后，用顯微紅外判斷外判斷C60是否接上了是否接上了OH基團(tuán)基團(tuán)32243383-0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0Absorbance 1000 2000 3000 Wavenumbers (cm-1)樣品吸附水對光譜的影響樣品吸附水對光譜的影響真空干燥前，溴化鉀壓片真空干燥前，溴化鉀壓片真空干燥后，顯微紅外真空干燥后，顯微紅外 用KBr壓片法如何從光譜中消除因KBr吸附水產(chǎn)生的兩個吸收峰？ 有兩種方法可以從光譜中消除水的

13、吸有兩種方法可以從光譜中消除水的吸收峰：（收峰：（1 1）樣品和溴化鉀研磨后，將研）樣品和溴化鉀研磨后，將研磨好的粉末在紅外燈下烘烤半個小時以上，磨好的粉末在紅外燈下烘烤半個小時以上，再進(jìn)行壓片。壓好的片應(yīng)盡快測試光譜；再進(jìn)行壓片。壓好的片應(yīng)盡快測試光譜；（2 2）在相同條件下，用純）在相同條件下，用純KBr粉末研磨粉末研磨壓片，測試光譜，將光譜保存在硬盤中。壓片，測試光譜，將光譜保存在硬盤中。以后可以用這張光譜作為參考光譜，從樣以后可以用這張光譜作為參考光譜，從樣品光譜中減去水的吸收峰，參考因子選品光譜中減去水的吸收峰，參考因子選 1 1 左右。這樣可以得到較為滿意的結(jié)果。左右。這樣可以得到

14、較為滿意的結(jié)果。 0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0Absorbance 1000 2000 3000 Wavenumbers (cm-1)美國活性白土的光譜美國活性白土的光譜KBr壓片光譜壓片光譜 純純KBr光譜光譜差減后的光譜差減后的光譜石蠟油研磨法石蠟油研磨法 石蠟油石蠟油 ( Mineral oil 或或Nujol ) ) 研磨法可以非常有效地避免研磨法可以非常有效地避免溴化鉀壓片法存在的兩個致命缺點(diǎn)，溴化鉀壓片法存在的兩個致命缺點(diǎn)，即不會發(fā)生離子交換，又不會吸附空即不會發(fā)生離子交換，又不會吸附空氣中的水汽。使用石蠟油研磨法還有氣中的

15、水汽。使用石蠟油研磨法還有另外兩個優(yōu)點(diǎn)：（另外兩個優(yōu)點(diǎn)：（1 1）制樣速度快；）制樣速度快；（2 2）樣品和石蠟油一起研磨時，石）樣品和石蠟油一起研磨時，石蠟油在樣品表面形成薄膜，保護(hù)樣品蠟油在樣品表面形成薄膜，保護(hù)樣品使之與空氣隔絕。使之與空氣隔絕。 石蠟油研磨法存在兩個缺點(diǎn)：石蠟油研磨法存在兩個缺點(diǎn)：（1 1）石蠟油是飽和碳?xì)浠衔?，是）石蠟油是飽和碳?xì)浠衔铮腔旌衔?，混合物，C 原子的個數(shù)約十幾個。原子的個數(shù)約十幾個。由于是碳?xì)浠旌衔?，在樣品光譜中由于是碳?xì)浠旌衔?，在樣品光譜中會出現(xiàn)碳?xì)湮辗澹跁霈F(xiàn)碳?xì)湮辗?，?0002850，1460，1375，720cm-1區(qū)間的碳?xì)鋮^(qū)間的碳

16、氫吸收峰會干擾樣品的吸收峰；（吸收峰會干擾樣品的吸收峰；（2 2）樣品用量較溴化鉀壓片法用量多，樣品用量較溴化鉀壓片法用量多，至少需要幾毫克樣品。至少需要幾毫克樣品。72213771464285429242954 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5Absorbance 1000 2000 3000 4000 Wavenumbers (cm-1)石蠟油石蠟油 ( Mineral oil 或Nujol )的光譜的光譜石蠟油研磨的好處是：石蠟油研磨的好處是：（1 1）不會使譜帶變形）不會使譜帶變形（2 2）不會使峰位

17、發(fā)生位移）不會使峰位發(fā)生位移對于非極性基團(tuán)的振動對于非極性基團(tuán)的振動頻率，峰位不會發(fā)生位頻率，峰位不會發(fā)生位移；對于極性基團(tuán)，如移；對于極性基團(tuán)，如C=O的伸縮振動，峰的伸縮振動，峰位會位移幾個位會位移幾個cm-1. . 0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0Absorbance 1000 2000 3000 Wavenumbers (cm-1)檸檬苦素檸檬苦素6937147627988128218778929169391001101910321063107910951122113511481165118012171236126312851307

18、1341135213651383142514541505170817576937157627988128218778929169391000102010321063107910951122113511481166118012171236126412861307134113531365139214251454150517081759 0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5Absorbance 1000 1500 Wavenumbers (cm-1)檸檬苦素檸檬苦素石蠟油石蠟油顯顯微微1134618113113

19、76146028562924-0.4-0.3-0.2-0.1-0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 1.1Absorbance 1000 2000 3000 4000 Wavenumbers (cm-1)無水無水Na2SO4光譜光譜石蠟油研磨石蠟油研磨顯微顯微制樣方法：將幾毫克樣品制樣方法：將幾毫克樣品放在瑪瑙研缽中，滴加半放在瑪瑙研缽中，滴加半滴石蠟油研磨。石蠟油加滴石蠟油研磨。石蠟油加得越少越好。研磨好后，得越少越好。研磨好后，用硬塑料片將樣品刮下，用硬塑料片將樣品刮下，涂在兩片溴化鉀晶片之間，涂在兩片溴化鉀晶片之間，不要加墊片。不要加墊片

20、。7441376146028562925-0.1 0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0Absorbance 1000 2000 3000 4000 Wavenumbers (cm-1)硫氰酸鉀硫氰酸鉀譜庫中的光譜譜庫中的光譜石蠟油研磨石蠟油研磨顯微紅外光譜顯微紅外光譜70814541688709137714571689 0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 1.1 1.2Absorbance 1000 2000 3000 Wavenumbers (cm-1)苯甲酸苯甲酸譜庫中光譜譜庫中光譜顯微紅

21、外光譜顯微紅外光譜 氟油研磨法氟油研磨法 氟油氟油（Fluorolube）研磨法的優(yōu)研磨法的優(yōu)點(diǎn)和石蠟油研磨法基本相同，制樣點(diǎn)和石蠟油研磨法基本相同，制樣方法也一樣。所不同的是，氟油研方法也一樣。所不同的是，氟油研磨法得到的光譜只能觀測磨法得到的光譜只能觀測1300cm-1以上的光譜區(qū)間，在以上的光譜區(qū)間，在1300cm-1以下以下會出現(xiàn)非常強(qiáng)的會出現(xiàn)非常強(qiáng)的CF吸收峰。所謂吸收峰。所謂氟油，就是全氟代石蠟油，石蠟油氟油，就是全氟代石蠟油，石蠟油中的中的 H 全部被全部被F F所取代。所取代。 0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0Absorba

22、nce 1000 2000 3000 4000 Wavenumbers (cm-1)氟油氟油（Fluorolube）的光譜的光譜在在4000 - 1300cm-1之間沒有吸收譜帶。之間沒有吸收譜帶。在中紅外區(qū)氟油和石蠟油是互補(bǔ)的。在中紅外區(qū)氟油和石蠟油是互補(bǔ)的。顯微紅外法顯微紅外法 我們實(shí)驗(yàn)室，基本上已經(jīng)廢除了溴我們實(shí)驗(yàn)室，基本上已經(jīng)廢除了溴化鉀壓片法，我們測試的很多樣品化鉀壓片法，我們測試的很多樣品來自稀土材料化學(xué)與應(yīng)用國家重點(diǎn)來自稀土材料化學(xué)與應(yīng)用國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，大多是稀土和過渡金屬離實(shí)驗(yàn)室，大多是稀土和過渡金屬離子與有機(jī)配體生成的配合物，我們子與有機(jī)配體生成的配合物，我們都用顯微紅外光譜

23、法為他們測定。都用顯微紅外光譜法為他們測定。只有那些醫(yī)藥研究部門送來的樣品，只有那些醫(yī)藥研究部門送來的樣品，為了報(bào)批才用溴化鉀壓片法為了報(bào)批才用溴化鉀壓片法。 0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0Absorbance 1000 2000 3000 4000 Wavenumbers (cm-1)Ni與合成的有機(jī)配體生成與合成的有機(jī)配體生成的配合物的顯微紅外光譜的配合物的顯微紅外光譜 -0.5-0.4-0.3-0.2-0.1-0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0Absorbance 1000 200

24、0 3000 Wavenumbers (cm-1) 配體配體D-核糖核糖 C5H10O5 配合物配合物NdCl3 C5H10O55H2O配體和配合物的顯微紅外光譜配體和配合物的顯微紅外光譜 0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 1.1 1.2 1.3 1.4Absorbance 1000 2000 3000 4000 Wavenumbers (cm-1)硫酸鈣硫酸鈣CaSO4.2H2O硫酸鎂硫酸鎂 MgSO4.7H2O顯微紅外光譜顯微紅外光譜 漫反射光譜法漫反射光譜法 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20KM 1000 200

25、0 3000 4000 Wavenumbers (cm-1)V2O5的漫反射光譜的漫反射光譜以鏡面為背景以鏡面為背景以以 KBr為背景為背景-4-3-2-1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9KM 1000 2000 3000 Wavenumbers (cm-1)1%FD2-RAW的漫反射光譜和的漫反射光譜和KBr壓片光譜壓片光譜1%FD2-RAW in KBr 漫反射光譜漫反射光譜1%FD2-RAW KBr 壓片光譜壓片光譜 無機(jī)化合物無機(jī)化合物 的紅外譜帶解析的紅外譜帶解析 了解基本的無機(jī)化合物了解基本的無機(jī)化合物 的主要譜帶的主要譜帶 碳酸鹽，硝酸鹽，硫酸鹽，磷酸鹽 氧化物，鹵化物，

26、硫化物88114526998381003103310471332145216211662169719222541 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6 1.8 2.0 2.2 2.4 2.6Absorbance 1000 2000 3000 4000 Wavenumbers (cm-1)Na2CO3Na2CO3.xH2ONaHCO3 asCO3837135313791788 0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 1.1Absorbance 1000 2000 3000 4000 Wavenumbers (cm-1)NaNO3 asNO3NO3面外彎曲1134-1.0-0.8-0.6-0.4-0.2 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2Absorbance 1000 2000 3000 40