儀器分析紅外吸收光譜法

關(guān)于儀器分析紅外吸收光譜法第一頁，共一百一十頁，2022年，8月28日2022/12/14一、概述

introduction二、產(chǎn)生紅外吸收的條件conditionofInfraredabsorptionspectroscopy三、分子的振動(dòng)類型basicvibrationofthegroupinmolecular四、基頻、倍頻和組頻basefrequency、frequencymultiplication、groupfrequency五、分子的振動(dòng)自由度degreeoffreedomvibration

六、紅外吸收光譜圖infraredspectrograph第一節(jié)

紅外吸收基本原理

principleofIR第二頁，共一百一十頁，2022年，8月28日2022/12/14紅外吸收光譜法：利用物質(zhì)對紅外光區(qū)電磁輻射的選擇性吸收的特性來進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析、定性和定量的分析方法，又稱紅外分光光度法。一、概述

introduction第三頁，共一百一十頁，2022年，8月28日2022/12/142.分子中基團(tuán)的振動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)能級躍遷產(chǎn)生：振-轉(zhuǎn)光譜輻射→分子振動(dòng)能級躍遷→紅外光譜→官能團(tuán)→分子結(jié)構(gòu)近紅外區(qū)：0.78~2.5μm—OH和—NH倍頻吸收區(qū)中紅外區(qū)：2.5~15.4μm振動(dòng)、伴隨轉(zhuǎn)動(dòng)光譜遠(yuǎn)紅外區(qū)：15.4~40μm純轉(zhuǎn)動(dòng)光譜第四頁，共一百一十頁，2022年，8月28日2022/12/14第五頁，共一百一十頁，2022年，8月28日2022/12/14紅外光譜圖：縱坐標(biāo)為吸收強(qiáng)度，橫坐標(biāo)為波長λ（

m）和波數(shù)1/λ

單位：cm-1可以用峰數(shù)，峰位，峰形，峰強(qiáng)來描述。應(yīng)用：有機(jī)化合物的結(jié)構(gòu)解析。定性：基團(tuán)的特征吸收頻率；定量：特征峰的強(qiáng)度；3.紅外光譜與有機(jī)化合物結(jié)構(gòu)第六頁，共一百一十頁，2022年，8月28日2022/12/14二、產(chǎn)生紅外吸收的條件

conditionof

Inraredabsorptionspectroscopy

滿足兩個(gè)條件：

1.分子振動(dòng)時(shí)，必須伴隨有瞬時(shí)偶極矩的變化。對稱分子：沒有偶極矩，輻射不能引起共振，無紅外活性。如：N2、O2、Cl2

等。

非對稱分子：有偶極矩，紅外活性。如：H2O、HCl等

第七頁，共一百一十頁，2022年，8月28日2022/12/14續(xù)前2.只有當(dāng)照射分子的紅外輻射的頻率與分子某種振動(dòng)方式的頻率相同時(shí)，分子吸收能量后，從基態(tài)振動(dòng)能級躍遷到較高能量的振動(dòng)能級，從而在圖譜上出現(xiàn)相應(yīng)的吸收帶。第八頁，共一百一十頁，2022年，8月28日2022/12/14三、分子的振動(dòng)形式

basicvibrationofthegroupinmolecular1.分子基團(tuán)(或鍵)的振動(dòng)頻率

分子振動(dòng)的模型，以經(jīng)典力學(xué)的方法可把兩個(gè)質(zhì)量為m1和m2的原子看成鋼體小球，連接兩原子的化學(xué)鍵設(shè)想成無質(zhì)量的彈簧，彈簧的長度r就是分子化學(xué)鍵的長度。由經(jīng)典力學(xué)可導(dǎo)出該體系的基本振動(dòng)頻率計(jì)算公式第九頁，共一百一十頁，2022年，8月28日2022/12/14式中k為化學(xué)鍵的力常數(shù)，定義為將兩原子由平衡位置伸長單位長度時(shí)的恢復(fù)力，單位為（N·cm-1）。

單鍵、雙鍵和三鍵的力常數(shù)分別近似為5、10和15N·cm-1；c為光速（2.9981010cm·s-1），為折合質(zhì)量，單位為g，且第十頁，共一百一十頁，2022年，8月28日2022/12/14

例題:由表中查知C=C鍵的K=9.59.9,令其為9.6,計(jì)算波數(shù)值。正己烯中C=C鍵伸縮振動(dòng)頻率實(shí)測值為1652cm-1第十一頁，共一百一十頁，2022年，8月28日2022/12/14表某些鍵的伸縮力常數(shù)（毫達(dá)因/埃）鍵類型—CC—>—C=C—>—C—C—力常數(shù)15179.59.94.55.6峰位4.5m6.0m7.0m

化學(xué)鍵鍵強(qiáng)越強(qiáng)（即鍵的力常數(shù)K越大）原子折合質(zhì)量越小，化學(xué)鍵的振動(dòng)頻率越大，吸收峰將出現(xiàn)在高波數(shù)區(qū)。第十二頁，共一百一十頁，2022年，8月28日2022/12/142．分子的振動(dòng)類型伸縮振動(dòng)亞甲基：變形振動(dòng)亞甲基第十三頁，共一百一十頁，2022年，8月28日2022/12/14甲基的振動(dòng)形式伸縮振動(dòng)甲基：變形振動(dòng)甲基對稱δs(CH3)1380㎝-1

不對稱δas(CH3)1460㎝-1對稱不對稱υs(CH3)υas(CH3)2870㎝-12960㎝-1第十四頁，共一百一十頁，2022年，8月28日2022/12/14第十五頁，共一百一十頁，2022年，8月28日2022/12/14例１水分子的紅外吸收與振動(dòng)類型第十六頁，共一百一十頁，2022年，8月28日2022/12/14例２CO2分子第十七頁，共一百一十頁，2022年，8月28日2022/12/14四、基頻、倍頻和組頻基頻分子吸收紅外輻射后，由基態(tài)振動(dòng)能級（=0）躍遷至第一振動(dòng)激發(fā)態(tài)（=1）時(shí)，所產(chǎn)生的吸收峰稱為基頻峰。因?yàn)椤?1時(shí)，L=，所以基頻峰的位置（L）等于分子的振動(dòng)頻率。第十八頁，共一百一十頁，2022年，8月28日2022/12/142.倍頻在紅外吸收光譜上除基頻峰外，還有振動(dòng)能級由基態(tài)（=0）躍遷至第二激發(fā)態(tài)（=2）、第三激發(fā)態(tài)（=3），所產(chǎn)生的吸收峰稱為倍頻峰。由=0躍遷至=2時(shí)，（振動(dòng)量子數(shù)的差值）△=2，則L=2，即吸收的紅外線譜線（L）是分子振動(dòng)頻率的二倍，產(chǎn)生的吸收峰稱為二倍頻峰。由=0躍遷至=3時(shí)，（振動(dòng)量子數(shù)的差值）

△=3，則L=3，即吸收的紅外線譜線（L）是分子振動(dòng)頻率的三倍，產(chǎn)生的吸收峰稱為三倍頻峰，其它類推。在倍頻峰中，二倍頻峰還比較強(qiáng)，三倍頻峰以上，因躍遷幾率很小，一般都很弱，常常不能測到。

第十九頁，共一百一十頁，2022年，8月28日2022/12/14續(xù)前

由于分子非諧振性質(zhì)，各倍頻峰并非正好是基頻峰的整數(shù)倍，而是略小一些。以HCl為例：基頻峰（0→1）2885.9cm-1最強(qiáng)二倍頻峰（0→2）5668.0cm-1較弱三倍頻峰（0→3）8346.9cm-1很弱四倍頻峰（0→4）10923.1cm-1極弱五倍頻峰（0→5）13396.5cm-1極弱第二十頁，共一百一十頁，2022年，8月28日2022/12/143.組頻

如果分子吸收一個(gè)紅外光子，同時(shí)激發(fā)了基頻分別為ν1和ν2的兩種躍遷，此時(shí)所產(chǎn)生的吸收頻率應(yīng)該等于上述兩種躍遷的吸收頻率之和或之差，故稱組頻。第二十一頁，共一百一十頁，2022年，8月28日2022/12/14注：振動(dòng)自由度反映吸收峰數(shù)量并非每個(gè)振動(dòng)都產(chǎn)生基頻峰吸收峰數(shù)常少于振動(dòng)自由度數(shù)1.定義：指分子獨(dú)立的振動(dòng)數(shù)目，或基本的振動(dòng)數(shù)目N個(gè)原子組成分子，每個(gè)原子在空間具有三個(gè)自由度四、分子的振動(dòng)自由度第二十二頁，共一百一十頁，2022年，8月28日2022/12/14示例水分子——非線性分子第二十三頁，共一百一十頁，2022年，8月28日2022/12/14示例CO2分子——線性分子第二十四頁，共一百一十頁，2022年，8月28日2022/12/142.吸收峰數(shù)少于振動(dòng)自由度的原因：發(fā)生了簡并——即振動(dòng)頻率相同的峰重疊紅外非活性振動(dòng)若干振動(dòng)頻率十分接近，一般紅外光譜儀難以分辨振動(dòng)吸收的能量太小，吸收信號不被儀器感知第二十五頁，共一百一十頁，2022年，8月28日2022/12/14六、紅外吸收光譜圖T~σ曲線：前疏后密T~λ曲線：前密后疏第二十六頁，共一百一十頁，2022年，8月28日2022/12/14一、基團(tuán)頻率與指紋區(qū)groupfrequencyinIR二、典型的有機(jī)化合物的紅外光譜主要特征molecularstructureandabsorptionpeaks三、影響基團(tuán)頻率位移的因素factorsinfluencedpeakshift

四、重要官能團(tuán)的特征吸收頻率第二節(jié)

紅外吸收光譜與分子結(jié)構(gòu)的關(guān)系infraredspectroscopyandmolecularstructure

第二十七頁，共一百一十頁，2022年，8月28日2022/12/14一、基團(tuán)頻率與指紋區(qū)1.基團(tuán)頻率

在紅外光譜中，某些化學(xué)基團(tuán)雖然處于不同分子中，但它們的吸收頻率總是出現(xiàn)在一個(gè)較窄的范圍內(nèi)，這類頻率稱為基團(tuán)特征振動(dòng)頻率，簡稱基團(tuán)頻率。最有分析價(jià)值的基團(tuán)頻率在4000cm-1~1500cm-1之間，這一區(qū)域稱為基團(tuán)頻率區(qū)、官能團(tuán)區(qū)或特征區(qū)。區(qū)內(nèi)的峰是由伸縮振動(dòng)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)。

主要包括X-H、C=X、-CX的伸縮振動(dòng)。

第二十八頁，共一百一十頁，2022年，8月28日2022/12/14基團(tuán)特征頻率（特征峰）與一定結(jié)構(gòu)單元相聯(lián)系的、在一定范圍內(nèi)出現(xiàn)的化學(xué)鍵振動(dòng)頻率。例：28003000cm-1—CH3特征峰；

16001850cm-1—C=O特征峰；基團(tuán)所處化學(xué)環(huán)境不同，特征峰出現(xiàn)位置變化：—CH2—CO—CH2—1715cm-1

酮—CH2—CO—O—1735cm-1

酯—CH2—CO—NH—1680cm-1

酰胺第二十九頁，共一百一十頁，2022年，8月28日2022/12/142.指紋區(qū)在1500cm-1~700cm-1區(qū)域內(nèi)，除單鍵的伸縮振動(dòng)外，還有因變形振動(dòng)產(chǎn)生的譜帶。這種振動(dòng)與整個(gè)分子的結(jié)構(gòu)有關(guān)。當(dāng)分子結(jié)構(gòu)稍有不同時(shí)，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，因此稱為指紋區(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種基團(tuán)的旁證。第三十頁，共一百一十頁，2022年，8月28日2022/12/14二、典型的有機(jī)化合物的紅外光譜主要特征1.烷烴2.烯烴和炔烴3.芳烴4.醇和酚5.醚6.酮和醛7.酸和酯8.胺和酰胺第三十一頁，共一百一十頁，2022年，8月28日2022/12/141．烷烴（CH3，CH2，CH）(C—C,C—H)δas1460cm-1

δs1380～1365

cm-1CH3

CH2

剪式振動(dòng)1480～1440cm-1CH2

對稱伸縮2850cm-1±10CH3

對稱伸縮2870cm-1±10

CH2不對稱伸縮2925cm-1±10

CH3不對稱伸縮2960cm-1±10

3000cm-1

異丙基分裂：有相鄰甲基存在時(shí)，sCH3分裂為雙峰，且隨相鄰甲基數(shù)的增多，裂距增大。

第三十二頁，共一百一十頁，2022年，8月28日2022/12/142,4-二甲基戊烷(a)、2,4,4-三甲基戊烷(b)的紅外光譜

C-H3000~2850cm-1(s)asCH3~2962cm-1(vs)>asCH2~2926cm-1(s)>sCH3~2872cm-1(vs)>sCH2~2853cm-1(s)

asCH3+CH2第三十三頁，共一百一十頁，2022年，8月28日2022/12/142.烯烴和炔烴(1)烯烴=C-H3100~3000cm-1(m)C=C1680~1620cm-1(w)=C-H1000~650cm-1(s)>3000cm-1(不飽和)2,4,4-三甲基-1-戊烯(c)的紅外光譜

=C-HC=C=C-H確定取代位置及構(gòu)型第三十四頁，共一百一十頁，2022年，8月28日2022/12/14(2)炔烴≡C-H3310~3300cm-1(s，尖)δ≡C-H642~615cm-1(s，尖)（彎曲振動(dòng)頻率）C≡C2260~2100cm-1(w,尖)1-己炔的紅外光譜

C-HCC第三十五頁，共一百一十頁，2022年，8月28日2022/12/14第三十六頁，共一百一十頁，2022年，8月28日2022/12/143.芳烴Φ-H3100~3000cm-1(w~m，通常有三個(gè)峰)C=C~1600cm-1,~1580cm-1(雙峰),~1500cm-1(s),~1450cm-1→鑒定有無芳環(huán)存在Φ-H900~650cm-1(s)，（面外彎曲振動(dòng)吸收帶）

→確定芳環(huán)取代情況及鑒定芳環(huán)存在第三十七頁，共一百一十頁，2022年，8月28日2022/12/14單取代：770-730,710-6901,2取代：7701,3取代：860,810-750,710-6901,4取代：830-8101,2,3取代：780-760

1,2,4取代：810,850-9001,3,5取代：860-710圖

苯衍生物的紅外光譜圖第三十八頁，共一百一十頁，2022年，8月28日2022/12/14示例第三十九頁，共一百一十頁，2022年，8月28日2022/12/144.醇和酚1)O-H伸縮振動(dòng)：2)C-O伸縮振動(dòng)：注：酚還具有苯環(huán)特征第四十頁，共一百一十頁，2022年，8月28日2022/12/14第四十一頁，共一百一十頁，2022年，8月28日2022/12/145.醚（C—O—C）ms1100105012801220對稱伸縮反對稱伸縮

ORws94012101050對稱伸縮反對稱伸縮R-O-R’強(qiáng)度吸收峰位振動(dòng)形式基團(tuán)第四十二頁，共一百一十頁，2022年，8月28日2022/12/14丁醚的紅外光譜圖1126.2cm–1是醚鍵的不對稱伸縮振動(dòng)

υC-O-C第四十三頁，共一百一十頁，2022年，8月28日2022/12/146.酮和醛A.飽和脂肪酮的第一強(qiáng)峰是C=O的峰，1715cm-1附近；

B.芳香酮或α，β不飽和酮向低頻移20

40cm-1；1)酮2)醛A.飽和脂肪醛上C=O的峰比酮高10cm-1左右；

B.醛基上C-H的伸縮振動(dòng)和彎曲振動(dòng)發(fā)生費(fèi)米共振1，2,在2830和2720cm-1出現(xiàn)雙峰；第四十四頁，共一百一十頁，2022年，8月28日2022/12/14丙酮第四十五頁，共一百一十頁，2022年，8月28日2022/12/14丙醛第四十六頁，共一百一十頁，2022年，8月28日2022/12/14第四十七頁，共一百一十頁，2022年，8月28日2022/12/147.酸和酯(1)羧酸游離的羧酸C=O的峰在1760cm-1附近；液態(tài)和固態(tài)的羧酸C=O移到1720cm-1附近，且O-H移到32002500cm-1，出現(xiàn)寬峰；(2)酯

羰基的吸收在1740cm-1附近；C-O-C的不對稱伸縮在13001150cm-1，對稱伸縮在11401030cm-1

。第四十八頁，共一百一十頁，2022年，8月28日2022/12/14第四十九頁，共一百一十頁，2022年，8月28日2022/12/14第五十頁，共一百一十頁，2022年，8月28日2022/12/148.胺和酰胺(1)胺特征區(qū)分→

第五十一頁，共一百一十頁，2022年，8月28日2022/12/14示例第五十二頁，共一百一十頁，2022年，8月28日2022/12/14特征區(qū)分→

注:共軛>誘導(dǎo)→波數(shù)↓(2)酰胺第五十三頁，共一百一十頁，2022年，8月28日2022/12/14示例第五十四頁，共一百一十頁，2022年，8月28日2022/12/14不同酰胺吸收峰數(shù)據(jù)第五十五頁，共一百一十頁，2022年，8月28日2022/12/14三、影響基團(tuán)頻率位移的因素

molecularstructureandabsorptionpeaks1.樣品的狀態(tài)與溫度效應(yīng)2.氫鍵的生成3.振動(dòng)偶合4.誘導(dǎo)效應(yīng)和共軛效應(yīng)第五十六頁，共一百一十頁，2022年，8月28日2022/12/141.樣品的狀態(tài)與溫度效應(yīng)

同一物質(zhì)的不同狀態(tài)，由于分子間相互作用力不同，所得到光譜往往不同。分子在氣態(tài)時(shí)，其相互作用力很弱，此時(shí)可以觀察到伴隨振動(dòng)光譜的轉(zhuǎn)動(dòng)精細(xì)結(jié)構(gòu)。液態(tài)和固態(tài)分子間作用力較強(qiáng)，在有極性基團(tuán)存在時(shí)，可能發(fā)生分子間的締合或形成氫鍵，導(dǎo)致特征吸收帶頻率、強(qiáng)度和形狀有較大的改變。例如，丙酮在氣態(tài)時(shí)的C-H為1742cm-1

，而在液態(tài)時(shí)為1718cm-1。溫度升高，帶寬增加，帶數(shù)減少。第五十七頁，共一百一十頁，2022年，8月28日2022/12/142.氫鍵的生成(分子內(nèi)氫鍵；分子間氫鍵)：使伸縮振動(dòng)頻率向低波數(shù)方向移動(dòng)，且?guī)捈皬?qiáng)度都增加；使彎曲振動(dòng)頻率向高波數(shù)方向移動(dòng)。

cm-1

cm-1

cm-1

cm-1第五十八頁，共一百一十頁，2022年，8月28日2022/12/14分子間氫鍵的影響比分子內(nèi)氫鍵更顯著。分子內(nèi)的氫鍵不受溶液濃度的影響，分子間的氫鍵與溶質(zhì)的濃度及溶劑的性質(zhì)有關(guān)。因此，可以采用改變?nèi)芤旱臐舛葴y量紅外光譜，以判別兩個(gè)不同的氫鍵。

不同濃度乙醇在CCl4溶液中的紅外光譜第五十九頁，共一百一十頁，2022年，8月28日2022/12/143.振動(dòng)偶合當(dāng)兩個(gè)振動(dòng)頻率相同或相近的基團(tuán)相鄰具有一公共原子時(shí)，由于一個(gè)鍵的振動(dòng)通過公共原子使另一個(gè)鍵的長度發(fā)生改變，產(chǎn)生一個(gè)“微擾”，從而形成了強(qiáng)烈的振動(dòng)相互作用。其結(jié)果是使振動(dòng)頻率發(fā)生變化，一個(gè)向高頻移動(dòng)，另一個(gè)向低頻移動(dòng)，譜帶分裂。振動(dòng)耦合常出現(xiàn)在一些二羰基化合物中，如，羧酸酐。兩個(gè)羰基的振動(dòng)耦合，使C=O吸收峰分裂成兩個(gè)峰，波數(shù)分別為1820cm-1（反對稱耦合）和1760cm-1

（對稱耦合）第六十頁，共一百一十頁，2022年，8月28日2022/12/14例如：(CH3CH2CO)2O第六十一頁，共一百一十頁，2022年，8月28日2022/12/14Fermi共振當(dāng)一振動(dòng)的倍頻與另一振動(dòng)的基頻接近時(shí)，由于發(fā)生相互作用而產(chǎn)生很強(qiáng)的吸收峰或發(fā)生裂分，這種現(xiàn)象稱為Fermi共振。第六十二頁，共一百一十頁，2022年，8月28日2022/12/144.誘導(dǎo)效應(yīng)和共軛效應(yīng)

(1)誘導(dǎo)效應(yīng)(I效應(yīng))吸電子基團(tuán)使吸收峰向高頻方向移動(dòng)（藍(lán)移）vC=0=1715cm-1vC=0=1800cm-1vC=0=1920cm-1vC=0

=1928cm-1vC=0=1730cm-1化合物電負(fù)性XX+YY4.475.415.595.736.927.90vC=0/cm-1175217941803182018681928第六十三頁，共一百一十頁，2022年，8月28日2022/12/14

(2)共軛效應(yīng)(C效應(yīng))π

→π

共軛vC=0=1670～

1660cm-1vC=0=1700～

1680cm-1vC=0=1670～

1660cm-1vC=0=1685～

1665cm-1vC=0=1715cm-1vC=0=1725～1705cm-1第六十四頁，共一百一十頁，2022年，8月28日2022/12/14

(3)中介效應(yīng)(M效應(yīng))n→π

共軛I效應(yīng)>C效應(yīng)vC=0=1680cm-1vC=0=1715cm-1vC=0=1690cm-1vC=0=1680cm-1C效應(yīng)>I效應(yīng)vC=0=1730cm-1vC=0=1735cm-1vC=0=1715cm-1I效應(yīng)解釋不了第六十五頁，共一百一十頁，2022年，8月28日2022/12/14四、重要官能團(tuán)的特征吸收頻率第六十六頁，共一百一十頁，2022年，8月28日2022/12/14常見基團(tuán)的紅外吸收帶特征區(qū)指紋區(qū)500100015002000250030003500C-H，N-H，O-HN-HCNC=NS-HP-HN-ON-NC-FC-XO-HO-H（氫鍵）C=OC-C，C-N，C-O=C-HC-HCCC=C第六十七頁，共一百一十頁，2022年，8月28日2022/12/14一、色散型紅外光譜儀二、傅立葉變換紅外光譜儀第三節(jié)

紅外光譜儀infraredabsorptionspectrometer第六十八頁，共一百一十頁，2022年，8月28日2022/12/14一、色散型紅外光譜儀1.光學(xué)系統(tǒng)2.主要部件第六十九頁，共一百一十頁，2022年，8月28日2022/12/14

1.光學(xué)系統(tǒng)第七十頁，共一百一十頁，2022年，8月28日2022/12/142.主要部件

（1）光源硅碳棒(Globar)硅碳棒是由SiC加壓在2000℃燒結(jié)而成供電電流：4~5A;工作溫度：1200~1500℃;使用壽命：1000h.

能斯特?zé)?NernstLamp)主要成分：氧化鋯(75%)、氧化釔、氧化釷等，并含有少量的氧化鈣、氧化鈉、氧化鎂等.供電電流：0.5~1.2A;工作溫度：1300~1700℃;使用壽命：2000h.需要預(yù)熱>700℃.不要預(yù)熱

能斯特?zé)羰怯上⊥两饘傺趸餆Y(jié)的空心棒或?qū)嵭陌?。第七十一頁，共一百一十頁?022年，8月28日2022/12/14(2)吸收池因玻璃、石英等材料不能透過紅外光，紅外吸收池使用可透過紅外的材料制成窗片；不同的樣品狀態(tài)（固、液、氣態(tài)）使用不同的樣品池，固態(tài)樣品可與晶體混合壓片制成。第七十二頁，共一百一十頁，2022年，8月28日2022/12/14單色器由色散元件、準(zhǔn)直鏡和狹縫構(gòu)成。色散元件常用光柵以光柵為分光元件的紅外光譜儀不足之處：需采用狹縫，光能量受到限制；掃描速度慢，不適于動(dòng)態(tài)分析及和其它儀器聯(lián)用；不適于過強(qiáng)或過弱的吸收信號的分析。(3)單色器第七十三頁，共一百一十頁，2022年，8月28日2022/12/14(4)檢測器檢測器的作用是將照射在它上面的紅外光變成電信號。紅外光能量低，因此常用熱電偶、測熱輻射計(jì)、熱釋電檢測器和碲鎘汞檢測器等。第七十四頁，共一百一十頁，2022年，8月28日2022/12/14表幾種紅外檢測器第七十五頁，共一百一十頁，2022年，8月28日2022/12/14二、傅里葉變換紅外光譜儀1.傅里葉變換紅外光譜儀結(jié)構(gòu)框圖2.傅里葉變換紅外光譜儀的原理與特點(diǎn)第七十六頁，共一百一十頁，2022年，8月28日2022/12/141.傅里葉變換紅外光譜儀結(jié)構(gòu)框圖干涉儀光源樣品室檢測器顯示器繪圖儀計(jì)算機(jī)干涉圖光譜圖FTS第七十七頁，共一百一十頁，2022年，8月28日2022/12/142.傅立葉變換紅外光譜儀的原理與特點(diǎn)光源發(fā)出的輻射經(jīng)干涉儀轉(zhuǎn)變?yōu)楦缮婀?，通過試樣后，包含的光信息需要經(jīng)過數(shù)學(xué)上的傅立葉變換解析成普通的譜圖。特點(diǎn)：(1)掃描速度極快(1s)；適合儀器聯(lián)用；(2)不需要分光，信號強(qiáng)，靈敏度很高；(3)儀器小巧。第七十八頁，共一百一十頁，2022年，8月28日2022/12/14傅里葉變換紅外光譜儀工作原理圖

第七十九頁，共一百一十頁，2022年，8月28日2022/12/14邁克爾干涉儀工作原理圖第八十頁，共一百一十頁，2022年，8月28日2022/12/14一、氣體樣品二、液體和溶液樣品三、固體樣品第四節(jié)

樣品的處理samplingmethods第八十一頁，共一百一十頁，2022年，8月28日2022/12/14一、氣體樣品氣體、蒸氣壓高的液體、固體或液體分解所產(chǎn)生的氣體，都可以用氣體池測定。對于含量較低的氣體還可以采用多重反射氣體池進(jìn)行測定。圖紅外氣體槽體第八十二頁，共一百一十頁，2022年，8月28日2022/12/14二、液體和溶液樣品用溶劑CS2、CCl4、CHCl3等溶解吸收很強(qiáng)的液體后，再液膜法進(jìn)行測定。主要起稀釋作用。注意：溶劑化效應(yīng)、溶劑自身的紅外吸收峰。液膜<0.015mm以下時(shí)，可以借助窗片的附著力，使其自然形成液膜。1．樣品池的類型

固定池、可拆池、可變厚度池、微量池2．液體樣品的制備(1)液膜法固定池：用于易揮發(fā)性液體的測定?？刹鸪兀河糜诟叻悬c(diǎn)、粘稠型液體的測定液膜厚度的選擇：

脂肪族碳?xì)浠衔?/p>

~0.02mm

鹵化物、芳香族化合物

~0.01mm

含氧、氮的有機(jī)物

~0.005mm

含硅、氟的有機(jī)物

~0.03mm(2)溶液法第八十三頁，共一百一十頁，2022年，8月28日2022/12/14三、固體樣品1．壓片法KCl、KBr在加壓下呈現(xiàn)所謂冷脹現(xiàn)象并變?yōu)榭伤芪?，在中紅外光區(qū)完全透明，因此常用作固體樣品的稀釋劑。稀釋劑的比例：樣品/稀釋劑≈1/100稀釋劑的要求：純度高、粒度小于2.5μm、不含水分。

油壓機(jī)壓力：5~10×107Pa(5~10t/cm2)；加壓同時(shí)要抽去空氣。光散射現(xiàn)象較嚴(yán)重第八十四頁，共一百一十頁，2022年，8月28日2022/12/143．薄膜法(10~50μm)熔融法：對于熔點(diǎn)較低，而且熱穩(wěn)定性好的樣品，可以采用此法。常用于高分子有機(jī)化合物的測定。2．糊狀法

選取與試樣的折射率相近的液體分散介質(zhì)與固體粉末混合研磨制成糊膏，然后用液體池進(jìn)行測定。減少了光散射現(xiàn)象。固體有機(jī)化合物的折射率一般在1.5~1.6。常用的液體分散介質(zhì)：液體石蠟油(nd=1.46)、六氯丁二烯(nd=1.55)、氟化煤油

這些液體分散介質(zhì)自身也有各自的吸收峰。溶液成膜法：將試樣溶解于沸點(diǎn)較低的溶劑中，然后將溶液分布在成膜介質(zhì)（水銀、玻璃、塑料、金屬板)上，讓溶劑蒸發(fā)后形成試樣膜。第八十五頁，共一百一十頁，2022年，8月28日2022/12/14一、定性分析qualitativeanalysis二、定量分析quantitativeanalysis第五節(jié)

紅外吸收光譜法的應(yīng)用applacationsofIR第八十六頁，共一百一十頁，2022年，8月28日2022/12/14一、定性分析1.定性前的準(zhǔn)備工作2.圖譜的解析3.化合物結(jié)構(gòu)的驗(yàn)證第八十七頁，共一百一十頁，2022年，8月28日2022/12/141.定性前的準(zhǔn)備工作樣品制備做紅外光譜圖了解試樣的來源、以估計(jì)其可能是哪類化合物；測定試樣的物理常數(shù)，如熔點(diǎn)、沸點(diǎn)、溶解度、折光率等。第八十八頁，共一百一十頁，2022年，8月28日2022/12/142.圖譜的解析(1)確定化合物的類型(2)判斷可能含有的官能團(tuán)(3)根據(jù)吸收峰的位置推測基團(tuán)所處的環(huán)境(4)參考其他信息列出可能結(jié)構(gòu)(5)對照標(biāo)準(zhǔn)譜圖或標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)第八十九頁，共一百一十頁，2022年，8月28日2022/12/14(1)確定化合物的類型區(qū)分有機(jī)物還是無機(jī)物

3000cm-1附近是否有飽和或不飽和C－H；譜圖中峰形和峰的個(gè)數(shù)。第九十頁，共一百一十頁，2022年，8月28日2022/12/14區(qū)分飽和與不飽和化合物以3000cm-1為界限，大于3000cm-1

的尖峰為不飽和C－H；三鍵和雙鍵區(qū)是否有吸收峰。區(qū)分脂肪族化合物和芳香族化合物1600～1450cm-1是否有2～4個(gè)苯環(huán)骨架振動(dòng)吸收峰。第九十一頁，共一百一十頁，2022年，8月28日2022/12/14(2)判斷可能含有的官能團(tuán)

主要利用官能團(tuán)特征頻率區(qū)提供的信息－4000～2500cm-1屬氫鍵區(qū)：O－H、N－H、C－H等；－2500～2000cm-1屬三鍵和累積雙鍵區(qū)：CC、CN、C＝C＝C、N＝C＝O等；－2000～1500cm-1屬雙鍵區(qū)：C＝C、C＝O、N＝O、苯環(huán)等；－

1500～1300cm-1：C－H的彎曲振動(dòng)；－

1300～400cm-1：C－O、C－X、苯環(huán)和雙鍵取代類型等。第九十二頁，共一百一十頁，2022年，8月28日2022/12/14(3)

根據(jù)吸收峰的位置推測基團(tuán)所處的環(huán)境

如：相鄰是否有產(chǎn)生共軛或誘導(dǎo)效應(yīng)的基團(tuán)；－從1000～650cm-1的信息確定烯烴或芳烴的取代類型；－從1380cm-1的存在、是否裂分以及相對強(qiáng)度等判斷甲基的情況，等。第九十三頁，共一百一十頁，2022年，8月28日2022/12/14(4)

參考其他信息列出可能結(jié)構(gòu)－樣品來源和用途，熔點(diǎn)、沸點(diǎn)及其他物理化學(xué)性質(zhì)－其他波譜信息（紫外光譜，質(zhì)譜，核磁共振譜等）－根據(jù)分子式計(jì)算出化合物的不飽和度第九十四頁，共一百一十頁，2022年，8月28日2022/12/14不飽和度的計(jì)算U=0,飽和U=1，可能有一個(gè)雙鍵或脂環(huán)；U=2，可能有兩個(gè)雙鍵和脂環(huán)，也可能有一個(gè)叁鍵；U=4，可能有一個(gè)苯環(huán)。第九十五頁，共一百一十頁，2022年，8月28日2022/12/14(5)對照標(biāo)準(zhǔn)譜圖或標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)

紅外光譜比較復(fù)雜，特別是指紋區(qū)的吸收很難一一歸屬，但整體特征性強(qiáng)。－在相同條件下測定標(biāo)準(zhǔn)化合物的紅外光譜，然后進(jìn)行比較；－與紅外標(biāo)準(zhǔn)譜圖進(jìn)行比較(*注意測定條件)。

第九十六頁，共一百一十頁，2022年，8月28日2022/12/14譜圖解析示例

例1：已知該化合物的元素組成為C7H8O。=C-H3039,3001C-H

2947芳環(huán)骨架振動(dòng)C=C1599,1502C-O-C

1040芳環(huán)單取代=C-H756,693例1：推測化合物的C7H8O結(jié)構(gòu)。第九十七頁，共一百一十頁，2022年，8月28日2022/12/14第一步：3039cm-1，3001cm-1

是不飽和C-H伸縮振動(dòng)=C-H，說明化合物中有不飽和雙鍵2947cm-1是飽和C-H伸縮振動(dòng)C-H，說明化合物中有飽和C-H鍵1599cm-1，1503cm-1是芳環(huán)骨架振動(dòng)C=C，說明化合物中有芳環(huán)芳環(huán)不飽和度為4，這說明該化合物除芳環(huán)以外的結(jié)構(gòu)是飽和的1040cm-1是醚氧鍵的伸縮振動(dòng)C-O-C，說明化合物中有C-O-C鍵756cm-1，694cm-1

是芳環(huán)單取代面外彎曲振動(dòng)=C-H，說明化合物為單取代苯環(huán)化合物第二步：第九十八頁，共一百一十頁，2022年，8月28日2022/12/14第三步：綜合以上推測，由化合物分子式C7H8O得出該化合物結(jié)構(gòu)為：2839cm-1進(jìn)一步證明了化合物中CH3的存在，它是CH3

的伸縮振動(dòng)C-H

1460cm-1

是也進(jìn)一步證明了化合物中CH3的存在，它是CH3

的面內(nèi)彎曲振動(dòng)C-H

第九十九頁，共一百一十頁，2022年，8月28日2022/12/14例2：推測化合物C8H7N的結(jié)構(gòu)例2：已知化合物的元素組成為C8H7N，推測其結(jié)構(gòu)。=C-H3062C-H2923CN2229芳環(huán)骨架振動(dòng)C=C1589，1481，1458芳環(huán)間位二取代=C-H786，686第一百頁，共一百一十頁，2022年，8月28日2022/12/14第一步：3062cm-1是不飽和C-H伸縮振動(dòng)=C-H，說明化合物有不飽和雙鍵2924cm-1是飽和C-H伸縮