紅外吸收光譜分析法

1、c第四章第四章 紅外光譜分析紅外光譜分析(Infrared Absorption Spectroscopy, IR)c內(nèi)容內(nèi)容v概述概述v基本原理基本原理n產(chǎn)生紅外吸收的條件n分子振動n譜帶強度n振動頻率n影響基團(tuán)頻率的因素v紅外光譜儀器紅外光譜儀器v定性分析、定量分析定性分析、定量分析v紅外光譜分析法特點紅外光譜分析法特點c分子中基團(tuán)的振動和轉(zhuǎn)動能級躍遷產(chǎn)生的吸收光譜。分子中基團(tuán)的振動和轉(zhuǎn)動能級躍遷產(chǎn)生的吸收光譜。紅外光譜也稱分子的振、轉(zhuǎn)動光譜。紅外光譜也稱分子的振、轉(zhuǎn)動光譜。分子振動吸收光譜分子振動吸收光譜分子轉(zhuǎn)動吸收光譜分子轉(zhuǎn)動吸收光譜25250 0.05ev,0.0051.2525 1

2、ev,0.05 轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)動振動振動EE作用：作用：有機化合物的結(jié)構(gòu)解析的重要工具，根據(jù)有機化合物紅有機化合物的結(jié)構(gòu)解析的重要工具，根據(jù)有機化合物紅外特征吸收頻率，確定化合物結(jié)構(gòu)中基團(tuán)；也可依據(jù)特外特征吸收頻率，確定化合物結(jié)構(gòu)中基團(tuán)；也可依據(jù)特征峰的強度變化進(jìn)行定量分析。征峰的強度變化進(jìn)行定量分析。 c波譜區(qū)近紅外光中紅外光遠(yuǎn)紅外光波長/m0.782.52.52525300波數(shù)/ cm-1 128204000400040040033躍遷類型分子振動分子轉(zhuǎn)動 2. 紅外光譜區(qū)的劃分（紅外光譜區(qū)的劃分（0.751000 m）波長與波數(shù)的關(guān)系：(cm-1)=1/(cm)=104/ (m)c紅外光譜的表示

3、方法：紅外光譜的表示方法： 紅外光譜以紅外光譜以T 或或T 來表示，下圖為苯酚的紅外光譜。來表示，下圖為苯酚的紅外光譜。 T(%)c二、紅外光譜產(chǎn)生的條件二、紅外光譜產(chǎn)生的條件)( / )(轉(zhuǎn)動振動轉(zhuǎn)動振動轉(zhuǎn)動振動分子hchEEE 分子振動吸收光譜分子振動吸收光譜分子轉(zhuǎn)動吸收光譜分子轉(zhuǎn)動吸收光譜分子中基團(tuán)振動的頻率等于外界紅外輻射的頻率 cc三、雙原子分子振動方程式三、雙原子分子振動方程式 1雙原子分子的簡諧振動及其頻率雙原子分子的簡諧振動及其頻率根據(jù)經(jīng)典力學(xué)的虎克定律：根據(jù)經(jīng)典力學(xué)的虎克定律： 2hE 振動振動 kCv21)(cm-1 k-化學(xué)鍵的力常數(shù)化學(xué)鍵的力常數(shù)(達(dá)因達(dá)因) ，與鍵能和

4、鍵長有關(guān)；，與鍵能和鍵長有關(guān)；-雙雙原子的折合質(zhì)量原子的折合質(zhì)量: =m1m2/(m1+m2) 分子的兩個原子以其平衡點為中心，以很小的振幅（與核間距分子的兩個原子以其平衡點為中心，以很小的振幅（與核間距相比）作周期性振動，即所謂的相比）作周期性振動，即所謂的簡諧振動簡諧振動c發(fā)生振動能級躍遷需要能量的大小取決于鍵兩端原子的發(fā)生振動能級躍遷需要能量的大小取決于鍵兩端原子的折合質(zhì)量折合質(zhì)量和鍵力常數(shù)和鍵力常數(shù)，即取決于分子的結(jié)構(gòu)特征。，即取決于分子的結(jié)構(gòu)特征。 某些鍵的伸縮力常數(shù)（毫達(dá)因某些鍵的伸縮力常數(shù)（毫達(dá)因/ /埃）埃）鍵分子kH-FHF9.7H-ClHCl4.8H-BrHBr4.1H-I

5、HI3.2H-OH2O7.8H-SH2S4.3H-NNH36.5H-CCH3X4.75.0 化學(xué)鍵鍵強越強（即鍵的力常數(shù)化學(xué)鍵鍵強越強（即鍵的力常數(shù)k k越大）原子折合質(zhì)量越小，化學(xué)越大）原子折合質(zhì)量越小，化學(xué)鍵的振動頻率越大，吸收峰將出現(xiàn)在高波數(shù)區(qū)。鍵的振動頻率越大，吸收峰將出現(xiàn)在高波數(shù)區(qū)。鍵分子kH-CCH2=CH25.1H -CCH CH5.9C-ClCH3Cl3.4C-C4.55.6C=C9.59.9CC 1517C-O1213C=O1618cccc理論振動數(shù)（峰數(shù)）理論振動數(shù)（峰數(shù)）設(shè)分子的原子數(shù)為設(shè)分子的原子數(shù)為n， 對非線型分子對非線型分子,理理論振動數(shù)論振動數(shù)=3n-6 如如H

6、2O分子，其振分子，其振動數(shù)為動數(shù)為33-6=3 對線型分子，理論對線型分子，理論振動數(shù)振動數(shù)=3n-5 如如CO2分子，其理分子，其理論振動數(shù)為論振動數(shù)為33-5=4c 6. 紅外吸收峰的數(shù)目紅外吸收峰的數(shù)目例如：例如：苯的簡諧振動的自由度苯的簡諧振動的自由度=3*12-6=30；再考慮到倍頻、組；再考慮到倍頻、組頻、差頻、振動的耦合與費米共振等，產(chǎn)生的紅外吸收頻、差頻、振動的耦合與費米共振等，產(chǎn)生的紅外吸收峰應(yīng)該非常多。峰應(yīng)該非常多。 實際上大多數(shù)紅外吸收光譜圖上的吸收峰數(shù)目小于實際上大多數(shù)紅外吸收光譜圖上的吸收峰數(shù)目小于理論數(shù)目。理論數(shù)目。為什么？為什么？(1) 存在沒有偶極矩變化的振動

7、模式存在沒有偶極矩變化的振動模式(2) 存在能量簡并態(tài)的振動模式存在能量簡并態(tài)的振動模式(3) 儀器的分辨率分辨不出的振動模式儀器的分辨率分辨不出的振動模式(4) 振動吸收的強度小，檢測不到振動吸收的強度小，檢測不到(5) 某些振動模式所吸收的能量不在中紅外光譜區(qū)。某些振動模式所吸收的能量不在中紅外光譜區(qū)。c紅外光譜的吸收強度紅外光譜的吸收強度v 紅外吸收譜帶的強度取決于分子振動時偶極矩的變化，而偶極矩與分子結(jié)構(gòu)的對稱性有關(guān)。振動的對稱性越高，振動中分子偶極矩變化越小，譜帶強度也就越弱。v 極性較強的基團(tuán)（如C=0，C-X等）振動，吸收強度較大；極性較弱的基團(tuán)（如C=C、C-C、N=N等）振動

8、，吸收較弱。v 紅外光譜的吸收強度一般定性地用：很強（vs）、強（s）、中（m）、弱（w）和很弱（vw）等表示。c（一）基團(tuán)頻率區(qū)（一）基團(tuán)頻率區(qū) 中紅外光譜區(qū)可分成中紅外光譜區(qū)可分成4000 cm-1 1350 cm-1和和1350 cm-1 650 cm-1兩個區(qū)域。最有分兩個區(qū)域。最有分析價值的基團(tuán)頻率在析價值的基團(tuán)頻率在4000 cm-1 1300 cm-1 之間，這一區(qū)域稱為之間，這一區(qū)域稱為基團(tuán)頻率區(qū)、官基團(tuán)頻率區(qū)、官能團(tuán)區(qū)或特征區(qū)能團(tuán)區(qū)或特征區(qū)。區(qū)內(nèi)的峰是由伸縮振動產(chǎn)生的吸收帶，比較稀疏，容易辨認(rèn)，。區(qū)內(nèi)的峰是由伸縮振動產(chǎn)生的吸收帶，比較稀疏，容易辨認(rèn)，常用于鑒定官能團(tuán)。分為三個

9、區(qū)域：常用于鑒定官能團(tuán)。分為三個區(qū)域：（1）4000 2500 cm-1 X-H伸縮振動區(qū)，伸縮振動區(qū)，X可以是可以是O、N、C或或S等原子。等原子。（2）25001900 cm-1 為叁鍵和累積雙鍵區(qū)。為叁鍵和累積雙鍵區(qū)。（3）19001200 cm-1為雙鍵伸縮振動為雙鍵伸縮振動振動頻率振動頻率基團(tuán)頻率區(qū)和指紋區(qū)c（二）指紋區(qū)（二）指紋區(qū) 在在1350cm-1 600 cm-1 區(qū)域內(nèi)，除單鍵的伸縮振動外，還有因變形振動產(chǎn)生區(qū)域內(nèi)，除單鍵的伸縮振動外，還有因變形振動產(chǎn)生的譜帶。這種振動與整個分子的結(jié)構(gòu)有關(guān)。的譜帶。這種振動與整個分子的結(jié)構(gòu)有關(guān)。當(dāng)分子結(jié)構(gòu)稍有不同時，該區(qū)的吸收當(dāng)分子結(jié)構(gòu)稍有

10、不同時，該區(qū)的吸收就有細(xì)微的差異，并顯示出分子特征。這種情況就像人的指紋一樣，因此稱為就有細(xì)微的差異，并顯示出分子特征。這種情況就像人的指紋一樣，因此稱為指指紋區(qū)紋區(qū)。指紋區(qū)對于指認(rèn)結(jié)構(gòu)類似的化合物很有幫助，而且可以作為化合物存在某指紋區(qū)對于指認(rèn)結(jié)構(gòu)類似的化合物很有幫助，而且可以作為化合物存在某種基團(tuán)的旁證。種基團(tuán)的旁證。cX-H伸縮振動區(qū)：伸縮振動區(qū)：4000-2500cm-1 醇、酚、酸等醇、酚、酸等 36503580 低濃度（峰形尖銳）低濃度（峰形尖銳） O-H 36503200 34003200 高濃度（強寬峰）高濃度（強寬峰） N-H 35003100 胺、酰胺等，可干擾胺、酰胺等，

11、可干擾 O-H 峰峰 飽和飽和（3000 以以下下）與不飽和與不飽和（3000 以以上上） 飽和飽和-C-H （3000-2800） -CH3(2960，2870) -CH2(2930，2850) 不飽和不飽和=C-H （30103040） 末端末端=CH（3085） 不飽和不飽和 C-H (28903300) 較較弱弱 （2890） 、 較較強強 （3300） C-H 3000 左右左右 ArC-H (3030) 比比飽飽和和 C-H 峰峰弱弱，但但峰峰形形卻卻更更尖銳尖銳 cC C，C N，C=C=C，C=C=O 等等 RC CH 2100-2140 RC CR 2196-2260 R=R

12、則無紅外吸收則無紅外吸收 叁叁鍵鍵 及及累累 積積雙雙 鍵鍵 C N 2240-2260 （非共軛）（非共軛） 2220-2230 （共軛）（共軛） 分子中有分子中有 N，H，C，峰，峰強且銳；強且銳； 有有 O 則弱，離基團(tuán)越近則弱，離基團(tuán)越近則越弱。則越弱。 叁鍵及累積雙鍵區(qū)叁鍵及累積雙鍵區(qū)（25001900cm-1）c雙鍵伸縮振動區(qū)雙鍵伸縮振動區(qū)（19001200cm-1） C=O 1900-1650 強峰。是判斷酮、醛、強峰。是判斷酮、醛、酸、酯及酸酐的酸、酯及酸酐的特征吸收峰，其中酸酐因振動偶合而具特征吸收峰，其中酸酐因振動偶合而具有雙峰。有雙峰。 C=O 1680-1620 峰較弱

13、（對稱性較高） 。在峰較弱（對稱性較高） 。在 1600 和和 1500附近有附近有 2-4 個峰（苯環(huán)骨架振動） ，用于個峰（苯環(huán)骨架振動） ，用于識別分子中是否有芳環(huán)。識別分子中是否有芳環(huán)。 苯苯衍衍生生物物的的泛泛頻頻 2000-1650 C-H 面面外外、C=C 面面內(nèi)內(nèi)變形變形振動振動，很很弱弱，但但很很特特征征（可可用用于于取取代代類型類型的的表表征征） 。 C 倍頻峰倍頻峰：由基態(tài)向第二、三：由基態(tài)向第二、三.振動激發(fā)態(tài)的躍遷（振動激發(fā)態(tài)的躍遷（ V=2、 3.）；）； 合頻峰合頻峰：分子吸收光子后，同時發(fā)生頻率為：分子吸收光子后，同時發(fā)生頻率為 1， 2的躍遷，此時的躍遷，此時

14、 產(chǎn)生的躍遷為產(chǎn)生的躍遷為 1+ 2的譜峰。的譜峰。 差頻峰差頻峰：當(dāng)吸收峰與發(fā)射峰相重疊時產(chǎn)生的峰：當(dāng)吸收峰與發(fā)射峰相重疊時產(chǎn)生的峰 1- 2。 泛頻峰可以觀察到，但很弱，可提供分子的泛頻峰可以觀察到，但很弱，可提供分子的“指紋指紋”。泛頻峰泛頻峰c（二）指紋區(qū)（1）1800（1300） cm-1 900 cm-1區(qū)域是C-O、C-N、C-F、C-P、C-S、 P-O、Si-O等單鍵的伸縮振動；C-H、N-H的變形振動 其中1375 cm-1的譜帶為甲基的C-H對稱彎曲振動，對識別甲基十分有用，C-O的伸縮振動在1300 1000 cm-1 ，是該區(qū)域最強的峰，也較易識別。（2）900 65

15、0 cm-1區(qū)域的某些吸收峰可用來確認(rèn)化合物的順反構(gòu)型、苯環(huán)的取代類型C=CHRHR990-970 cm-1C=CHHRR690 cm-1單取代：770-730， 710-690鄰位取代：770-735間位取代：810-750，725-680對位取代：860-800c苯衍生物的紅外光譜圖苯衍生物的紅外光譜圖下圖為不同的苯環(huán)取代類型在下圖為不同的苯環(huán)取代類型在2000 1667cm-1和和900600cm-1區(qū)域區(qū)域的光譜。的光譜。c影響基團(tuán)頻率位移的因素影響基團(tuán)頻率位移的因素v 基團(tuán)頻率基團(tuán)頻率主要是由主要是由基團(tuán)中原子的質(zhì)量基團(tuán)中原子的質(zhì)量和和原子間的化學(xué)鍵原子間的化學(xué)鍵力常數(shù)力常數(shù)決定。決

16、定。分子內(nèi)部結(jié)構(gòu)分子內(nèi)部結(jié)構(gòu)和和外部環(huán)境外部環(huán)境的改變對它都有影的改變對它都有影響，因而同樣的基團(tuán)在不同的分子和不同的外界環(huán)境中，響，因而同樣的基團(tuán)在不同的分子和不同的外界環(huán)境中，基團(tuán)頻率可能會有一個較大的范圍。因此了解影響基團(tuán)頻基團(tuán)頻率可能會有一個較大的范圍。因此了解影響基團(tuán)頻率的因素，對解析紅外光譜和推斷分子結(jié)構(gòu)都十分有用。率的因素，對解析紅外光譜和推斷分子結(jié)構(gòu)都十分有用。 影響基團(tuán)頻率位移的因素大致可分為影響基團(tuán)頻率位移的因素大致可分為內(nèi)部因素內(nèi)部因素和和外部因外部因素素。c影響基團(tuán)頻率的因素影響基團(tuán)頻率的因素 基團(tuán)頻率主要由化學(xué)鍵的力常數(shù)決定。但分子結(jié)構(gòu)和基團(tuán)頻率主要由化學(xué)鍵的力常數(shù)決

17、定。但分子結(jié)構(gòu)和外部環(huán)境因素也對其頻率有一定的影響。外部環(huán)境因素也對其頻率有一定的影響。1 1）電子效應(yīng)）電子效應(yīng)：引起化學(xué)鍵電子分布不均勻的效應(yīng)。引起化學(xué)鍵電子分布不均勻的效應(yīng)。誘導(dǎo)效應(yīng)誘導(dǎo)效應(yīng)(Induction effect)：取代基電負(fù)性：取代基電負(fù)性靜電誘導(dǎo)靜電誘導(dǎo)電電 子分布改變子分布改變k 增加增加特征頻率增加（移向高波數(shù)）。特征頻率增加（移向高波數(shù)）。c2 2）共軛效應(yīng)）共軛效應(yīng)(Conjugated effect)：電子云密度均化鍵長變長k 降低特征頻率減?。ㄒ葡虻筒〝?shù)）。c3 3）氫鍵效應(yīng)）氫鍵效應(yīng)（X-HX-H） 形成氫鍵使電子云密度平均化（締合態(tài)），使體系能量下形成氫鍵

18、使電子云密度平均化（締合態(tài)），使體系能量下降，基團(tuán)伸縮振動頻率降低，其強度增加但峰形變寬。降，基團(tuán)伸縮振動頻率降低，其強度增加但峰形變寬。如羧酸如羧酸 RCOOH( C=O=1760cm-1 ， O-H=3550cm-1); (RCOOH)2( C=O=1700cm-1 ， O-H=3250-2500cm-1)4）振動耦合）振動耦合（Coupling） 當(dāng)兩個振動頻率相同的基團(tuán)相鄰且由同一原子相連時，兩個當(dāng)兩個振動頻率相同的基團(tuán)相鄰且由同一原子相連時，兩個振動相互作用（微擾）產(chǎn)生共振，譜帶一分為二（高頻和低振動相互作用（微擾）產(chǎn)生共振，譜帶一分為二（高頻和低頻）。如羧酸酐分裂為頻）。如羧酸酐分

19、裂為 C=O（ as1820、 s1760cm-1）c5）費米共振）費米共振 當(dāng)一振動的倍頻與另一振動的基頻接近（當(dāng)一振動的倍頻與另一振動的基頻接近（2 A= B）時，二時，二者相互作用而產(chǎn)生強吸收峰或發(fā)生裂分的現(xiàn)象。者相互作用而產(chǎn)生強吸收峰或發(fā)生裂分的現(xiàn)象。COCl Ar-C( )=880-860cm-1 C=O(as)=1774cm-11773cm-11736cm-16）空間效應(yīng)）空間效應(yīng) 由于空間阻隔，分子平面與雙鍵不在同一平面，此時共軛效由于空間阻隔，分子平面與雙鍵不在同一平面，此時共軛效應(yīng)下降，紅外峰移向高波數(shù)。應(yīng)下降，紅外峰移向高波數(shù)。CCH3OOCH3CCH3 C=O=1663c

20、m-1 C=O=1686cm-1 空間效應(yīng)的另一種情況是張力效應(yīng)：四元環(huán)空間效應(yīng)的另一種情況是張力效應(yīng)：四元環(huán)五元環(huán)五元環(huán)六元六元環(huán)。隨環(huán)張力增加，紅外峰向高波數(shù)移動。環(huán)。隨環(huán)張力增加，紅外峰向高波數(shù)移動。c7）物質(zhì)狀態(tài)及制樣方法）物質(zhì)狀態(tài)及制樣方法 通常，物質(zhì)由固態(tài)向氣態(tài)變化，其波數(shù)將增加。如丙酮在液通常，物質(zhì)由固態(tài)向氣態(tài)變化，其波數(shù)將增加。如丙酮在液態(tài)時，態(tài)時， C=O=1718cm-1; 氣態(tài)時氣態(tài)時 C=O=1742cm-1，因此在查閱標(biāo)準(zhǔn)紅因此在查閱標(biāo)準(zhǔn)紅外圖譜時，應(yīng)注意試樣狀態(tài)和制樣方法外圖譜時，應(yīng)注意試樣狀態(tài)和制樣方法。8）溶劑效應(yīng)）溶劑效應(yīng) 極性基團(tuán)的伸縮振動頻率通常隨溶劑極性

21、增加而降低。如羧極性基團(tuán)的伸縮振動頻率通常隨溶劑極性增加而降低。如羧酸中的羰基酸中的羰基C=O： 氣態(tài)時：氣態(tài)時： C=O=1780cm-1 非極性溶劑：非極性溶劑： C=O=1760cm-1 乙醚溶劑：乙醚溶劑： C=O=1735cm-1 乙醇溶劑：乙醇溶劑： C=O=1720cm-1因此紅外光譜通常需在非極性溶劑中測量。因此紅外光譜通常需在非極性溶劑中測量。c十十.紅外光譜儀紅外光譜儀目前主要有兩類紅外光譜儀：v 色散型紅外光譜儀v Fourier（傅立葉）變換紅外光譜儀。cv 色散型紅外光譜儀的組成部件與紫外-可見分光光度計相似，但對每一個部件的結(jié)構(gòu)、所用的材料及性能與 紫外-可見分光光

22、度計不同。它們的排列順序也略有不同，紅外光譜儀的樣品是放在光源和單色器之間；而紫外-可見分光光度計是放在單色器之后。色散型紅外光譜儀光源吸收池單色器檢測器數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)c1. 光源光源 常用的紅外光源有常用的紅外光源有Nernst燈和硅碳棒。燈和硅碳棒。類型類型 制作材料制作材料 工作溫度工作溫度 特特 點點 Nernst燈燈 Zr, Th, Y氧化氧化物物 1700oC 高波數(shù)區(qū)高波數(shù)區(qū)（ 1000cm-1）有有更更強強的的發(fā)發(fā)射射；穩(wěn)定性好；穩(wěn)定性好；機械強度差；機械強度差； 但但價格較高價格較高。 硅碳棒硅碳棒 SiC 1200-1500oC 低波數(shù)區(qū)低波數(shù)區(qū)光光強強較較大大；波波數(shù)數(shù)范圍

23、范圍更更廣廣； 堅固、發(fā)光面積大堅固、發(fā)光面積大。 c吸收池v因玻璃、石英等材料不能透過紅外光，紅外吸收池要用 可透過紅外光的NaCl、KBr、CsI、KRS-5（TlI 58%，TlBr42%）等材料制成窗片。用NaCl、KBr、CsI等材料制成的窗片需注意防潮。固體試樣常與純KBr混勻壓片，然后直接進(jìn)行測定。c單色器v單色器由色散元件、準(zhǔn)直鏡和狹縫構(gòu)成。 色散元件常用復(fù)制的閃耀光柵。由于閃耀光柵存在次級光譜的干擾，因此，需要將光柵和用來分離次光譜的濾光器或前置棱鏡結(jié)合起來使用。c以光柵為分光元件的紅外光譜儀不足之處：以光柵為分光元件的紅外光譜儀不足之處：1）需采用狹縫，光能量受到限制；）需

24、采用狹縫，光能量受到限制；2）掃描速度慢，不適于動態(tài)分析及和其它儀器聯(lián)用；）掃描速度慢，不適于動態(tài)分析及和其它儀器聯(lián)用；3）不適于弱吸收信號的分析。）不適于弱吸收信號的分析。c2.傅立葉紅外光譜儀傅立葉紅外光譜儀v FourierFourier變換變換 紅外光譜儀紅外光譜儀 沒有色沒有色散元件，散元件，主要由光源（硅碳棒、高主要由光源（硅碳棒、高壓汞燈）、壓汞燈）、MichelsonMichelson干涉儀、檢干涉儀、檢測器、計算機和記錄儀組成測器、計算機和記錄儀組成。v 核心部分為核心部分為MichelsonMichelson干涉儀，它干涉儀，它將光源來的信號以干涉圖的形式送將光源來的信號以

25、干涉圖的形式送往計算機進(jìn)行往計算機進(jìn)行FourierFourier變換的數(shù)學(xué)變換的數(shù)學(xué)處理，最后將干涉圖還原成光譜圖。處理，最后將干涉圖還原成光譜圖。v 它與色散型紅外光度計的主要區(qū)別它與色散型紅外光度計的主要區(qū)別在于在于干涉儀和電子計算機干涉儀和電子計算機兩部分兩部分。c2.傅立葉紅外光譜儀（續(xù)）傅立葉紅外光譜儀（續(xù)）v 右圖為右圖為FourierFourier變換變換 紅外光紅外光譜儀工作原理示意圖：譜儀工作原理示意圖：v 儀器中的儀器中的MichelsonMichelson干涉儀的干涉儀的作用是將光源發(fā)出的光分成作用是將光源發(fā)出的光分成兩光束后，再以兩光束后，再以不同的光程不同的光程差重

26、新組合差重新組合，發(fā)生干涉現(xiàn)象發(fā)生干涉現(xiàn)象。c2.傅立葉紅外光譜儀（續(xù)）傅立葉紅外光譜儀（續(xù)）v 干涉圖包含光源的全部頻率和與該頻率相對應(yīng)的強度信息，干涉圖包含光源的全部頻率和與該頻率相對應(yīng)的強度信息，v 如有一個有紅外吸收的樣品放在干涉儀的光路中，由于如有一個有紅外吸收的樣品放在干涉儀的光路中，由于樣品能吸收特樣品能吸收特征波數(shù)的能量，結(jié)果所得到的干涉圖強度曲線就會相應(yīng)地產(chǎn)生一些變征波數(shù)的能量，結(jié)果所得到的干涉圖強度曲線就會相應(yīng)地產(chǎn)生一些變化化。v 包括每個頻率強度信息的干涉圖，可借數(shù)學(xué)上的包括每個頻率強度信息的干涉圖，可借數(shù)學(xué)上的FourierFourier變換變換 技術(shù)對技術(shù)對每個頻率的

27、光強進(jìn)行計算，從而得到吸收強度每個頻率的光強進(jìn)行計算，從而得到吸收強度或透過率和波數(shù)變化的或透過率和波數(shù)變化的普通光譜圖。普通光譜圖。c單色光單色光單色光單色光二色光二色光單、雙及多色光的干涉示意圖單、雙及多色光的干涉示意圖c多色干涉光經(jīng)樣品吸收后的干涉圖多色干涉光經(jīng)樣品吸收后的干涉圖(a)及其及其Fourier變換后的紅外光譜圖變換后的紅外光譜圖(b)c傅立葉紅外光譜儀的特點（1 1）掃描速度極快）掃描速度極快 FourierFourier變換儀器是在整掃描時間內(nèi)同時測定所變換儀器是在整掃描時間內(nèi)同時測定所有頻率的信息，有頻率的信息，一般只要一般只要1s1s左右即可左右即可。因此，它。因此，

28、它可用于測可用于測定不穩(wěn)定物質(zhì)的紅外光譜定不穩(wěn)定物質(zhì)的紅外光譜。而色散型紅外光譜儀，在任何。而色散型紅外光譜儀，在任何一瞬間只能觀測一個很窄的頻率范圍，一次完整掃描通常一瞬間只能觀測一個很窄的頻率范圍，一次完整掃描通常需要需要8 8、1515、30s30s等。等。（2 2）具有很高的分辨率）具有很高的分辨率 通常通常FourierFourier變換變換 紅外光譜儀分辨率達(dá)紅外光譜儀分辨率達(dá)0.10.005 0.10.005 cmcm-1-1，光柵型紅外光譜儀分辨率只有，光柵型紅外光譜儀分辨率只有0.2cm0.2cm-1-1 。c（3）靈敏度高 因因FourierFourier變換變換 紅外光譜

29、儀紅外光譜儀 不用狹縫和單色器，反不用狹縫和單色器，反射鏡面又大，故能量損失小，到達(dá)檢測器的能量大，可檢射鏡面又大，故能量損失小，到達(dá)檢測器的能量大，可檢測測1010-8-8g g數(shù)量級的樣品。數(shù)量級的樣品。 除此之外，還有光譜范圍寬（除此之外，還有光譜范圍寬（100010 cm100010 cm-1-1 ）；測量）；測量精度高，重復(fù)性可達(dá)精度高，重復(fù)性可達(dá)0.1%0.1%；雜散光干擾??；樣品不受因紅；雜散光干擾??；樣品不受因紅外聚焦而產(chǎn)生的熱效應(yīng)的影響。外聚焦而產(chǎn)生的熱效應(yīng)的影響。 c檢測器v常用的紅外光電轉(zhuǎn)換系統(tǒng)有：n高真空熱電偶高真空熱電偶n熱釋電檢測器熱釋電檢測器n碲鎘汞檢測器碲鎘汞檢

30、測器。c試樣制備一、對試樣的要求一、對試樣的要求1）試樣應(yīng)為）試樣應(yīng)為“純物質(zhì)純物質(zhì)”（98%），通常在分析前，樣品需），通常在分析前，樣品需要純化；要純化； 對于對于GC-FTIR則無此要求。則無此要求。2）試樣不含有水（水可產(chǎn)生紅外吸收且可侵蝕鹽窗）；）試樣不含有水（水可產(chǎn)生紅外吸收且可侵蝕鹽窗）；3）試樣濃度或厚度應(yīng)適當(dāng)，以使）試樣濃度或厚度應(yīng)適當(dāng)，以使T在合適范圍。在合適范圍。c1）氣體）氣體氣體池氣體池2）液體：）液體：液膜法液膜法難揮發(fā)液體（難揮發(fā)液體（BP80 C）溶液法溶液法液體池液體池溶劑：溶劑： CCl4 ，CS2常用。常用。3) 固體固體:研糊法（液體石臘法）研糊法（液體

31、石臘法）KBr壓片法壓片法薄膜法薄膜法制樣方法制樣方法c紅外吸收光譜的應(yīng)用紅外吸收光譜的應(yīng)用一、定性分析一、定性分析1. 已知物的簽定已知物的簽定 試樣譜圖與標(biāo)準(zhǔn)譜圖對照或試樣譜圖與標(biāo)準(zhǔn)譜圖對照或 相關(guān)文獻(xiàn)上的譜圖對照。相關(guān)文獻(xiàn)上的譜圖對照。2. 未知物結(jié)構(gòu)分析未知物結(jié)構(gòu)分析 如果化合物不是新物質(zhì)，可將其紅外譜圖與標(biāo)準(zhǔn)譜圖對照（查對）如果化合物不是新物質(zhì)，可將其紅外譜圖與標(biāo)準(zhǔn)譜圖對照（查對） 如果化合物為新物質(zhì)，則須進(jìn)行光譜解析，其步驟為：如果化合物為新物質(zhì)，則須進(jìn)行光譜解析，其步驟為：1）該化合物的信息收集：試樣來源、熔點、沸點、折光率、旋光）該化合物的信息收集：試樣來源、熔點、沸點、折光率、旋光率等；率等；2）不飽和度的計算：）不飽和度的計算： 通過元素分析得到該化合物的分子式，并求出其不飽和度過通過元素分析得到該化合物的分子式，并求出其不飽和度過 .c =0 時，分子是飽和的，分子為鏈狀烷烴或其不含雙鍵的衍生物；時，分子是飽和的，分子為鏈狀烷烴或其不含雙鍵的衍生物； =1 時，分子可能有一個雙鍵或脂環(huán)；時，分子可能有一個雙鍵或脂環(huán)； =2 時，分子可能有兩個雙鍵或脂環(huán)；時，分子可能有兩個雙鍵或脂環(huán)； =4 時，分子可能有一個苯環(huán)。時，分子可能有一個苯環(huán)。 一些雜原子如一些雜原子如S、O不參加計算。不參加