環(huán)境工程儀器分析五紅外光譜分析(韓)

紅外吸收光譜法InfraredSpectroscopy(IR)教學(xué)基本要求了解紅外光譜的基本原理，理解紅外光譜的產(chǎn)生。了解紅外光譜定量分析的基本依據(jù)和定量分析方法。掌握分子的基本振動形式及影響基本振動頻率的因素。掌握官能團的特征頻率及影響頻率的因素，了解利用紅外譜進行有機結(jié)構(gòu)分析的方法。主要內(nèi)容紅外光譜的基本原理紅外光譜與分子結(jié)構(gòu)紅外圖譜解析紅外光譜儀樣品制備方法紅外光譜法在環(huán)境分析中的應(yīng)用紅外吸收光譜法（IR）

根據(jù)樣品對不同波長紅外光的吸收情況，來研究物質(zhì)分子的組成和結(jié)構(gòu)的方法。紅外光譜

(IR)的研究開始于20世紀(jì)初期，自1940年商品紅外光譜儀問世以來，紅外光譜在有機化學(xué)研究中得到廣泛的應(yīng)用。近幾十年來一些新技術(shù)(如發(fā)射光譜、光聲光譜、色——紅聯(lián)用等)的出現(xiàn)，使紅外光譜技術(shù)得到更加蓬勃的發(fā)展。一、紅外光譜的產(chǎn)生及表示方法二、紅外吸收光譜產(chǎn)生的條件三、分子中基團的基本振動形式四、紅外吸收峰強度紅外光譜基本原理一紅外吸收光譜的產(chǎn)生及表示方法當(dāng)被連續(xù)紅外光照射時，物質(zhì)的分子吸收紅外輻射，引起分子的振動和轉(zhuǎn)動能級間的躍遷，所產(chǎn)生的分子吸收光譜，稱為紅外吸收光譜（infraredabsorptionspectrometry,IR）或振--轉(zhuǎn)光譜。名稱波長/um波數(shù)/cm-1近紅外（NIR）區(qū)0.78--0.2512800～4000cm-1中紅外（MIR）區(qū)2.5--254000～200cm–1遠(yuǎn)紅外（FIR）區(qū)25—1000200～10cm–1波數(shù)與波長之間的關(guān)系為：

波數(shù)（cm-1）：波長的倒數(shù)，表示每厘米長度上波的數(shù)目。波數(shù)（cm-1）=104/波長(um)紅外光譜區(qū)域劃分(0.78～1000μm)縱坐標(biāo)為吸收強度，透過率（T%）或吸光度（A）橫坐標(biāo)為吸收峰的位置。用波長λ（

m）或波數(shù)1/λ

單位：cm-1可以用峰數(shù)，峰位，峰形，峰強來描述。應(yīng)用：有機化合物的結(jié)構(gòu)解析。定性：基團的特征吸收頻率；定量：特征峰的強度；紅外光譜的表示方法紅外光譜圖：紅外吸收光譜定性分析的依據(jù)

根據(jù)化合物紅外譜圖中特征吸收峰的位置、數(shù)目、相對強度、形狀等參數(shù)來推斷樣品中存在哪些基團，從而確定其分子結(jié)構(gòu)。紅外光譜圖紅外吸收光譜的特點優(yōu)點：

特征性強,可靠性高、樣品測定范圍廣、用量少、測定速度快、操作簡便、重現(xiàn)性好。局限性：有些物質(zhì)不能產(chǎn)生紅外吸收；有些物質(zhì)不能用紅外鑒別；有些吸收峰，尤其是指紋峰不能全部指認(rèn)；定量分析的靈敏度較低。吸收峰由何引起？每個基團或化學(xué)鍵能產(chǎn)生幾個吸收峰？都出現(xiàn)在什么位置？不同吸收峰為什么有強有弱？二、紅外吸收光譜產(chǎn)生的條件

滿足兩個條件：

1.分子吸收的輻射能與其能級躍遷所需能量相等即紅外輻射光的頻率與分子振動的頻率相當(dāng)，才能滿足分子振動能級躍遷所需的能量，而產(chǎn)生吸收光譜。

△E=E激

-E基

=△V×h×v，

△V=±1

2.輻射與分子之間有耦合作用，即分子振動引起瞬間偶極距的變化。振動過程中必須是能引起分子偶極矩變化的分子才能產(chǎn)生紅外吸收光譜。

值得注意的是：

不是所有的振動都能引起紅外吸收，只有發(fā)生偶極矩(μ)變化的振動才能產(chǎn)生可觀測的紅外吸收光譜，這種振動稱具有紅外活性。反之稱之為非紅外活性。完全對稱的雙原子分子，如H2、O2、N2

電荷分布均勻，其振動沒有偶極矩變化，振動不能引起紅外吸收，無紅外活性。

H―C≡C―H、R―C≡C―R，其C≡C（三鍵）振動也不能引起紅外吸收。非對稱分子有偶極矩，輻射能引起共振，屬紅外活性，如HCl、H2O等。

分子振動方程式雙原子分子的振動簡諧振動及其頻率，化學(xué)鍵的振動類似于連接兩個小球的彈簧三、分子中基團的基本振動形式分子中的原子以平衡點為中心，以非常小的振幅（與原子核之間的距離相比）作周期性的振動，可近似的看作簡諧振動。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)15

179.5

9.94.5

5.6峰位4.5

m6.0

m7.0

m

化學(xué)鍵鍵強越強（即鍵的力常數(shù)K越大）原子折合質(zhì)量越小，化學(xué)鍵的振動頻率越大，吸收峰將出現(xiàn)在高波數(shù)區(qū)。

例題:由表中查知C=C鍵的K=9.5

9.9,令其為9.6,計算波數(shù)值。正己烯中C=C鍵伸縮振動頻率實測值為1652cm-1多原子分子由于原子數(shù)目增多，組成分子的鍵或基團和空間結(jié)構(gòu)不同，其振動光譜比雙原子分子要復(fù)雜。但是可以把它們的振動分解成許多簡單的基本振動，即簡正振動。1.簡正振動簡正振動的振動狀態(tài)是分子質(zhì)心保持不變，整體不轉(zhuǎn)動，每個原子都在其平衡位置附近做簡諧振動，其振動頻率和相位都相同，即每個原子都在同一瞬間通過其平衡位置，而且同時達(dá)到其最大位移值。分子中任何一個復(fù)雜振動都可以看成這些簡正振動的線性組合。多原子分子的振動伸縮振動一般將振動形式分成兩類：伸縮振動和變形振動。（1）伸縮振動

原子沿鍵軸方向伸縮，鍵長發(fā)生變化而鍵角不變的振動稱為伸縮振動，用符號表示。

對同一基團，不對稱伸縮振動的頻率要稍高于對稱伸縮振動。2.簡正振動的基本形式對稱伸縮振動（s）不對稱伸縮振動（

as）伸縮振動亞甲基：伸縮振動甲基：對稱不對稱υs(CH3)υas(CH3)2870㎝-12960㎝-1

基團鍵角發(fā)生周期變化而鍵長不變的振動稱為變形振動，用符號

表示。

（2）變形振動（又稱彎曲振動或變角振動）面外變形振動面內(nèi)變形振動變形振動剪式（以表示）平面搖擺振動（以表示）非平面搖擺（以表示）扭曲振動（以表示）變形振動亞甲基變形振動甲基對稱δs(CH3)1380㎝-1

不對稱δas(CH3)1460㎝-1右圖表示亞甲基的各種振動形式。26亞甲基的各種振動模式

3.

基本振動的理論數(shù)（分子振動自由度）分子振動自由度：多原子分子的基本振動數(shù)目，也就是基頻吸收峰的數(shù)目?；l吸收峰：分子吸收一定頻率的紅外光后，其振動能級由基態(tài)躍遷到第一激發(fā)態(tài)時所產(chǎn)生的吸收峰。簡正振動的數(shù)目稱為振動自由度，每個振動自由度相當(dāng)于紅外光譜圖上一個基頻吸收帶?；菊駝拥睦碚摂?shù)非線型分子振動自由度=3N–6(如H2O)線型分子振動自由度=3N–5(如CO2)（N

是分子中原子的個數(shù)）設(shè)分子由n個原子組成，每個原子在空間都有3個自由度，原子在空間的位置可以用直角坐標(biāo)中的3個坐標(biāo)x、y、z表示，因此，n個原子組成的分子總共應(yīng)有3n個自由度，即3n種運動狀態(tài)。但在這3n種運動狀態(tài)中，包括3個整個分子的質(zhì)心沿x、y、z方向平移運動和3個整個分子繞x、y、z軸的轉(zhuǎn)動運動。這6種運動都不是分子振動，因此，振動形式應(yīng)有（3n-6）種。但對于直線型分子，若貫穿所有原子的軸是在x方向，則整個分子只能繞y、z軸轉(zhuǎn)動，因此，直線性分子的振動形式為（3n-5）種

例如，水分子是非線型分子，其基本振動數(shù)為3×3－6＝3，故水分子有三種振動形式，如圖所示。

水分子的三種簡正振動方式CO2分子是線型分子，基本振動數(shù)為3×3－5＝4，故有四種基本振動形式，如下圖所示。

CO2分子的四種簡正振動方式每種簡正振動都有其特定的振動頻率，似乎都應(yīng)有相應(yīng)的紅外吸收帶。實際上，絕大多數(shù)化合物在紅外光譜圖上出現(xiàn)的峰數(shù)遠(yuǎn)小于理論上計算的振動數(shù)，這是由如下原因引起的：（1）沒有偶極矩變化的振動，不產(chǎn)生紅外吸收；（2）相同頻率的振動吸收重疊，即簡并；（3）儀器不能區(qū)別那些頻率十分接近的振動，或吸收帶很弱，儀器檢測不出；（4）有些吸收帶落在儀器檢測范圍之外。例如，線型分子二氧化碳在理論上計算其基本振動數(shù)為4，共有4個振動形式，在紅外圖譜上應(yīng)有4個吸收峰。但在實際紅外圖譜中，只出現(xiàn)667cm-1和2349cm-1兩個基頻吸收峰。這是因為對稱伸縮振動偶極矩變化為零，不產(chǎn)生吸收，而面內(nèi)變形和面外變形振動的吸收頻率完全一樣，發(fā)生簡并。例2CO2分子（有一種振動無紅外活性）四．峰位、峰數(shù)與峰強1、峰位

化學(xué)鍵的力常數(shù)K越大，原子折合質(zhì)量越小，鍵的振動頻率越大，吸收峰將出現(xiàn)在高波數(shù)區(qū)（短波長區(qū)）；反之，出現(xiàn)在低波數(shù)區(qū)（高波長區(qū)）。2、峰數(shù)

峰數(shù)與分子自由度有關(guān)。無瞬間偶極矩變化時，無紅外吸收。3、峰強

瞬間偶基距變化大，吸收峰強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。一般地，極性較強的基團（如C=0，C-X等）振動，吸收強度較大；極性較弱的基團（如C=C、C-C、N=N等）振動，吸收較弱。鍵兩端原子電負(fù)性相差越大（極性越大），吸收峰越強；思考題問題：C=O強；C=C弱；為什么？吸收峰強度

躍遷幾率

偶極矩變化吸收峰強度

偶極矩變化的平方偶極矩變化——結(jié)構(gòu)對稱性；對稱性差

偶極矩變化大

吸收峰強度大習(xí)題一、簡答題1.產(chǎn)生紅外吸收的條件是什么?是否所有的分子振動都會產(chǎn)生紅外吸收光譜?為什么?2．以亞甲基為例說明分子的基本振動模式.3.分別以H2O和CO2為例說明分子自由度的計算4.在分子的紅外光譜實驗中，實際吸收帶常常比預(yù)期的要少得多，其原因是什么。二、正誤判斷1．紅外光譜不僅包括振動能級的躍遷，也包括轉(zhuǎn)動能級的躍遷，故又稱為振轉(zhuǎn)光譜。（

）2．由于振動能級受分子中其他振動的影響，因此紅外光譜中出現(xiàn)振動偶合譜帶。

（

）3．對稱結(jié)構(gòu)分子，如H2O分子，沒有紅外活性。（）

4．當(dāng)分子受到紅外光激發(fā)，其振動能級發(fā)生躍遷時，化學(xué)鍵越強吸收的光子數(shù)目越多。（

）三、選擇題1．并不是所有的分子振動形式其相應(yīng)的紅外譜帶都能被觀察到，這是因為()A分子既有振動運動，又有轉(zhuǎn)動運動，太復(fù)雜

B

分子中有些振動能量是簡并的C因為分子中有C、H、O以外的原子存在D分子某些振動能量相互抵消了2.苯分子的振動自由度為()A18B12C30D313.以下四種氣體不吸收紅外光的是()AH2OBCO2CHClDN2

4.Cl2分子在紅外光譜圖上基頻吸收峰的數(shù)目為()

A0B1C2D3常見術(shù)語紅外光譜的基團頻率影響基團頻率位移的因素影響紅外光譜吸收強度的因素各種有機化合物的紅外光譜紅外光譜與分子結(jié)構(gòu)官能=O環(huán)骨架振動)

指紋區(qū)

1350~650cm-1（單鍵區(qū)）

C-C

C-O

C-N

C-X常見術(shù)語基頻峰分子吸收紅外輻射后，由基態(tài)振動能級（

=0）躍遷至第一振動激發(fā)態(tài)（

=1）時，所產(chǎn)生的吸收峰稱為基頻峰，一般特征峰都是基頻峰。

倍頻峰振動能級由基態(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（又稱泛頻峰）。出現(xiàn)在基頻峰波數(shù)n倍處。為弱吸收。在倍頻峰中，二倍頻峰還比較強。三倍頻峰以上，因躍遷幾率很小，一般都很弱，常常不能測到。

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。

合頻峰（

1+

2，2

1+

2，

）在兩個以上基頻峰波數(shù)之和處出現(xiàn)的吸收峰。為弱峰。差頻峰（

1-

2，2

1-

2，

）在兩個以上基頻峰波數(shù)之差處出現(xiàn)的吸收峰。為弱峰。

熱峰來源于躍遷時低能級不是基態(tài)的一些吸收峰。倍頻峰、合頻峰和差頻峰統(tǒng)稱為泛頻峰。這些峰多數(shù)很弱，一般不容易辨認(rèn)。分子振動頻率（基團頻率）

基團頻率：不同分子中同一類型的基團振動頻率非常相近，都在一較窄的頻率區(qū)間出現(xiàn)吸收譜帶，不隨分子結(jié)構(gòu)的變化而出現(xiàn)較大的改變。這種頻率稱為特征振動基團頻率，簡稱基團頻率。利用基團頻率可以鑒別基團的存在。

σ=1303√k/μ

σ：波數(shù)K：鍵力常數(shù)

μ：兩個原子折合質(zhì)量μ=M1M2/（M1+M2）

1.

官能團具有特征頻率分子振動頻率

譜圖解析就是根據(jù)實驗所得的紅外光譜圖吸收峰的位置、強度和形狀；利用基團振動頻率與分子結(jié)構(gòu)的關(guān)系；確定吸收峰的歸屬，確認(rèn)分子中所含的基團或化學(xué)鍵，進而推斷分子的結(jié)構(gòu)。2.基團頻率區(qū)和指紋區(qū)—譜圖解析基本概念基團頻率區(qū)：

4000cm-1~1300cm-1

稱為基團頻率區(qū)、官能團區(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)，常用于鑒定官能團。共同特點：每一吸收峰都和一定的官能團相對應(yīng)

在基團頻率區(qū)，原則上每個吸收峰都可以找到歸屬基本概念

指紋區(qū)：

1300cm-1~400cm-1稱為指紋區(qū)，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)。當(dāng)分子結(jié)構(gòu)稍有不同時，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的旁證。

指紋區(qū)的吸收峰數(shù)目雖多，但往往大部分都找不到歸屬?？梢杂脕龛b別烯烴的取代程度、提供化合物的順反構(gòu)型信息、確定苯環(huán)的取代基類型?；靖拍?/p>

相關(guān)峰：

同一種分子的基團或化學(xué)鍵振動，往往會在基團頻率區(qū)和指紋區(qū)同時產(chǎn)生若干個吸收峰。這些相互依存和可以相互佐證的吸收峰稱為相關(guān)峰?；鶊F頻率區(qū)指紋區(qū)主要基團的紅外特征吸收峰

（4000～400cm-1）

1.4000～

2500cm-1X-H伸縮振動區(qū)：C、N、O、S羥基O-H（醇或酚羥基）3200~3650cm-1

3610~3640cm-1

，游離羥基。

3300~2500cm-1

，形成締合羥基。常見有機化合物的基團頻率出現(xiàn)在4000~670，依據(jù)基團的振動形式，分為四個峰區(qū)。游離羥基與締合羥基的比較主要基團的紅外特征吸收峰

胺基N-H：

胺基的紅外吸收與羥基類似，

游離胺基的吸收峰在3300～

3500cm-1，締合胺基的吸收峰位約降低100cm–1。主要基團的紅外特征吸收峰

烴基C-H：

>3000cm-1，不飽和碳的碳?xì)渖炜s振動（雙鍵、三鍵及苯環(huán)）。

<3000cm–1，飽和碳的碳?xì)渖炜s振動。烷烴烯烴炔烴主要基團的紅外特征吸收峰

2.2500～1900cm-1：是叁鍵和累積雙鍵的伸縮振動區(qū)。

C≡C-、-C≡N、>C=C=C<等。除CO2的吸收之外，此區(qū)間的任何小的吸收都應(yīng)引起注意，它們都能提供某些結(jié)構(gòu)信息。炔烴C≡C烯烴主要基團的紅外特征吸收峰

3.1900～1200cm-1：雙鍵伸縮振動區(qū)

羰基（C=O）：1650～1900cm–1。在羰基化合物中，此吸收一般為最強峰。

C=C雙鍵：1600～1670cm–1。苯環(huán)骨架振動：1450、1500、1580、1600cm–1C=C主要基團的紅外特征吸收峰

3.1900～1200cm-1：

該區(qū)還提供了C-H彎曲振動的信息。

CH3在1375、1460cm–1同時有吸收，當(dāng)1375

處有分叉時，表示有偕二甲基存在；CH2

只在1470處有吸收。主要基團的紅外特征吸收峰

4.1400~900cm-1：所有單鍵的伸縮振動頻率，分子骨架振動頻率都在這個區(qū)域，另外還有烯的C-H彎曲振動。5.900~400cm–1：該區(qū)主要是因苯環(huán)取代而產(chǎn)生的吸收（約在900~650cm–1

）。紅外譜圖解析要點紅外譜圖解析三要素：位置、強度、峰形。紅外譜圖解析順序：先看官能團區(qū)，再看指紋區(qū)?；鶊F頻率主要是由基團中原子的質(zhì)量和原子間的化學(xué)鍵力常數(shù)決定。分子內(nèi)部結(jié)構(gòu)和外部環(huán)境的改變對它都有影響，因而同樣的基團在不同的分子和不同的外界環(huán)境中，基團頻率可能會有一個較大的范圍。因此了解影響基團頻率的因素，對解析紅外光譜和推斷分子結(jié)構(gòu)都十分有用。影響基團頻率位移的因素大致可分為內(nèi)部因素和外部因素。二、影響基團頻率位移的因素

內(nèi)部因素：（1）誘導(dǎo)效應(yīng)誘導(dǎo)效應(yīng)：電負(fù)性不同的取代基，通過靜電誘導(dǎo)引起分子中電子分布的變化，從而改變鍵力常數(shù)，使基團特征頻率發(fā)生位移。

例如，電負(fù)性大的基團或原子吸電能力強，使C=O上的電子云由O原子轉(zhuǎn)向雙鍵的中間，增加了雙鍵的力常數(shù)，使其振動頻率升高，吸收峰波數(shù)向高波移動。取代基的電負(fù)性越大或取代基數(shù)目越多，誘導(dǎo)效應(yīng)越強。

例如，一般電負(fù)性大的基團或原子吸電子能力較強，與羰基上的碳原子數(shù)相連時，由于誘導(dǎo)效應(yīng)就會發(fā)生電子云由氧原子轉(zhuǎn)向雙鍵的中間，增加了C=O鍵的力常數(shù)，使C=O的振動頻率升高，吸收峰向高波數(shù)移動。（2）共軛效應(yīng)(C效應(yīng))

共軛效應(yīng)使共軛體系中的電子云密度平均化，結(jié)果使原來的雙鍵略有伸長(即電子云密度降低)、力常數(shù)減小，使其吸收頻率向低波數(shù)方向移動。例如酮的c=o，因與苯環(huán)共扼而使c=o的力常數(shù)減小，振動頻率降低。吸收峰向低波數(shù)移動。cm-1cm-1cm-1cm-1當(dāng)含有孤對電子的原子（O、S、N等）與具有多重鍵的原子相連時，也可起類似的共軛作用，稱為中介效應(yīng)。例如：酰胺中的C=O因氮原子的共軛作用，使C=O上的電子云更移向氧原子，C=O雙鍵的電子云密度平均化，造成C=O鍵的力常數(shù)下降，使吸收頻率向低波數(shù)位移。

對同一基團，若誘導(dǎo)效應(yīng)和中介效應(yīng)同時存在，則振動頻率最后位移的方向和程度，取決于這兩種效應(yīng)的結(jié)果。當(dāng)誘導(dǎo)效應(yīng)大于中介效應(yīng)時，振動頻率向高波數(shù)移動，反之，振動頻率向低波數(shù)移動。

（3）中介效應(yīng)（M效應(yīng)）3、空間效應(yīng)（1）環(huán)張力（2）空間位阻（3）跨環(huán)共軛效應(yīng)

氫鍵的形成使電子云密度平均化，從而使伸縮振動頻率降低。

例如：羧酸中的羰基和羥基之間容易形成氫鍵，使羰基的頻率降低。

4.氫鍵游離羧酸的C=O鍵頻率出現(xiàn)在1760cm-1左右，在固體或液體中，由于羧酸形成二聚體，C=O鍵頻率出現(xiàn)在1700cm-1。

分子內(nèi)氫鍵不受濃度影響，分子間氫鍵受濃度影響較大。5.振動耦合6.Fermi共振外部因素：（1）物態(tài)效應(yīng)同一種物質(zhì)因為狀態(tài)不同，分子間相互作用力不同，測得的光譜也不同。一般在氣態(tài)下測得的譜帶波數(shù)最高。（2）溶劑效應(yīng)通過影響物質(zhì)形成氫鍵的情況，極性越大，溶質(zhì)越易形成氫鍵。（3）溫度效應(yīng)低溫下，吸收帶尖銳，隨溫度升高，帶寬增加，強度減小。所謂譜圖的解析就是根據(jù)實驗所測繪的紅外光譜圖的吸收峰位置、強度和形狀，利用基團振動頻率與分子結(jié)構(gòu)的關(guān)系，確定吸收帶的歸屬，確認(rèn)分子中所含的基團或鍵，進而推定分子的結(jié)構(gòu)。簡單地說，就是根據(jù)紅外光譜所提供的信息，正確地把化合物的結(jié)構(gòu)“翻譯”出來。往往還需結(jié)合其他實驗資料，如相對分子質(zhì)量、物理常數(shù)、紫外光譜、核磁共振波譜及質(zhì)譜等數(shù)據(jù)才能正確判斷其結(jié)構(gòu)。紅外圖譜解析不飽和度是表示有機分子中碳原子的不飽和程度。計算不飽和度

的經(jīng)驗公式為：

=1+n4+(n3-n1)/2

式中n4、n3、n1分別為分子中所含的四價、三價和一價元素原子的數(shù)目。二價原子如S、O等不參加計算。

確定未知物的不飽和度

當(dāng)計算得：

=0時，表示分子是飽和的，應(yīng)在鏈狀烴及其不含雙鍵的衍生物。當(dāng)

=1時，可能有一個雙鍵或脂環(huán)；當(dāng)

=2時，可能有

兩個雙鍵和脂環(huán)，也可能有一個叁鍵；當(dāng)

=4時，可能有一個苯環(huán)等。紅外光譜儀a色散型:棱鏡分光型紅外光譜儀光柵分光型紅外光譜儀（光柵的分辨率比棱鏡高很多）b干涉型：傅立葉變換紅外光譜儀色散型紅外光譜儀色散型紅外光譜儀的結(jié)構(gòu)同紫外-可見分光光度計相似，但使用的材料與部件的排列順序不同。主要包括光源、樣品池、單色器、檢測器、放大及記錄系統(tǒng)。傅立葉變換紅外光譜儀FourierTransformInfraredSpectroscopy(FT-IR)FT-IRFT-IR光譜儀的基本結(jié)構(gòu)和工作原理光源樣品檢測器光譜圖干涉圖計算機干涉儀干涉光FT-IR光譜儀主要部件

光源：要求能發(fā)出穩(wěn)定、高強度、連續(xù)波長的紅外輻射，常用硅碳棒或Nernst燈。

干涉儀：是FT-IR光譜儀測量部分的的核心部件，作用是將復(fù)色光變?yōu)楦缮婀狻T-IR光譜儀的優(yōu)點掃描速度極快輻射通量大靈敏度高雜散光低測量光譜范圍寬分辨率高試樣的處理和制備紅外光譜法對試樣的要求（1）單一組分純物質(zhì)，純度>98%；（2）樣品中不含游離水；（3）要選擇合適的濃度和測試厚度。試樣的處理和制備制樣方法1.氣體樣品的制備直接充入已抽成真空的樣品池2.液體和溶液樣品的制備（1）液體池法

沸點較低，揮發(fā)性較大的試樣，可注入封閉液體池中，液層厚度一般為0.01~1mm。（2）液膜法沸點較高的試樣，直接滴在兩片鹽片之間，形成液膜。試樣的處理和制備2.液體和溶液樣品的制備（1）液體池法（2）液膜法應(yīng)正確選擇溶劑：對溶劑的要求：對樣品有很好的溶解性；溶劑的紅外吸收不干擾測定。常用的溶劑CCl4和CS2。若樣品不溶于，可以采用CHCl3和CH2Cl2等。水分子自身有紅外吸收，所以一般不做溶劑使用。試樣的處理和制備3.

固體樣品制備（1）壓片法：最常用的固體樣品制樣方法，常用KBr作為固體分散介質(zhì)。試樣和KBr都應(yīng)經(jīng)干燥處理，研磨到粒度小于2微米，以免散射光影響。壓片法制樣

取樣研磨壓片（2）石蠟糊法：

將干燥處理后的試樣研細(xì)，與液體石蠟或全氟代烴混合，調(diào)成糊狀，夾在鹽片中測定。

減少試樣光散射的影響，但重復(fù)性較差；（3）薄膜法：

主要用于高分子化合物的測定?？蓪⑺鼈冎苯蛹訜崛廴诤笸恐苹驂褐瞥赡?。也可將試樣溶解在低沸點的易揮發(fā)溶劑中，涂在鹽片上，待溶劑揮發(fā)后成膜測定。

無溶劑和分散介質(zhì)的影響。紅外光譜法的應(yīng)用一、定性分析已知物的鑒定--譜圖比對未知物結(jié)構(gòu)的確定

收集試樣的有關(guān)數(shù)據(jù)和資料

確定未知物的不飽和度不飽和度有如下規(guī)律：鏈狀飽和脂肪族化合物不飽和度為0；一個雙鍵或一個環(huán)狀結(jié)構(gòu)的不飽和度為1；一個三鍵或兩個雙鍵及脂環(huán)的不飽和度為2；一個苯環(huán)的不飽和度為4。

紅外光譜法的應(yīng)用未知物結(jié)構(gòu)的確定

1.收集試樣的有關(guān)數(shù)據(jù)和資料

2.確定未知物的不飽和度

3.譜圖解析標(biāo)準(zhǔn)譜圖集—Sadtler譜圖庫

紅外光譜定量分析是通過對特征吸收譜帶強度的測量來求出組份含量。其理論依據(jù)是朗伯-比耳定律。

由于紅外光譜的譜帶較多，選擇的余地大，所以能方便地對單一組份和多組份進行定量分析。此外，該法不受樣品狀態(tài)的限制，能定量測定氣體、液體和固體樣品。因此，紅外光譜定量分析應(yīng)用廣泛。但紅外光譜法定量靈敏度較低，尚不適用于微量組份的測定。二、定量分析紅外光譜技術(shù)進展1.近紅外光譜2.遠(yuǎn)紅外光譜3.衰減全反射技術(shù)課后習(xí)題1.何謂基團頻率?它有什么重要用途?2．紅外光譜定性分析的基本依據(jù)是什么？3．影響基團頻率的因素有哪些?4．何謂指紋區(qū)？它有什么特點和用途？1.何謂基團頻率?它有什么重要用途?解:與一定結(jié)構(gòu)單元相聯(lián)系的振動頻率稱為基團頻率,基團頻率大多集中在4000-1350cm-1，稱為基團頻率區(qū)，基團頻率可用于鑒定官能團．4.紅外光譜定性分析的基本依據(jù)是什么？解：基本依據(jù)：紅外對有機化合物的定性具有鮮明的特征性，因為每一化合物都有特征的紅外光譜，光譜帶的數(shù)目、位置、形狀、強度均隨化合物及其聚集態(tài)的不同而不同。5.影響基團頻率的因素有哪些?解:有內(nèi)因和外因兩個方面.內(nèi)因:(1)電效應(yīng),包括誘導(dǎo)、共扼、偶極場效應(yīng)；（2）氫鍵；（3）振動耦合；（4）費米共振；（5）立體障礙；（6）環(huán)張力。外因：試樣狀態(tài)，測試條件，溶劑效應(yīng)，制樣方法等。6.何謂指紋區(qū)？它有什么特點和用途？解：在IR光譜中，頻率位于1350-650cm-1的低頻區(qū)稱為指紋區(qū)．指紋區(qū)的主要價值在于表示整個分子的特征，因而適用于與標(biāo)準(zhǔn)譜圖或已知物譜圖的對照，以得出未知物與已知物是否相同的準(zhǔn)確結(jié)論，任何兩個化合物的指紋區(qū)特征都是不相同的選擇題1.在紅外光譜分析中，用KBr制作為試樣池，這是因為()AKBr晶體在4000～400cm-1

范圍內(nèi)不會散射紅外光BKBr在4000～400cm-1

范圍內(nèi)有良好的紅外光吸收特性

CKBr在4000～400cm-1

范圍內(nèi)無紅外光吸收D在4000～400cm-1

范圍內(nèi)，KBr對紅外無反射2.用紅外吸收光譜法測定有機物結(jié)構(gòu)時,試樣應(yīng)該是()A單質(zhì)

B

純物質(zhì)C混合物D任何試樣填空題1．在分子振動過程中，化學(xué)鍵或基團的

偶極矩

不發(fā)生變化，

就不吸收紅外光。2．氫鍵效應(yīng)使OH伸縮振動譜帶向

低

波數(shù)方向移動。3．一般多原子分子的振動類型分為

伸縮

振動和

變形振動。4．紅外光區(qū)位于可見光區(qū)和微波光區(qū)之間，習(xí)慣上又可將其細(xì)分為

近紅外

、

中紅外

、和

遠(yuǎn)紅外

三個光區(qū)。5．在紅外光譜中，通常把4000一1500cm-1

的區(qū)域稱為基頻

區(qū)，把1500－400cm-1的區(qū)域稱為

指紋

區(qū)。6．根據(jù)Frank一Condon原理，分子受到紅外光激發(fā)時發(fā)生分子中

振動

能級的躍遷；同時必然伴隨分子中

轉(zhuǎn)到

能級的變化。7．紅外光譜儀可分為

色散

型和

傅立葉變換

型兩種類型。8．共扼效應(yīng)使C=O伸縮振動頻率向

低

波數(shù)位移；誘導(dǎo)效應(yīng)使其向

高

波數(shù)位移。第一節(jié)活塞式空壓機的工作原理第二節(jié)活塞式空壓機的結(jié)構(gòu)和自動控制第三節(jié)活塞式空壓機的管理復(fù)習(xí)思考題單擊此處輸入你的副標(biāo)題，文字是您思想的提煉，為了最終演示發(fā)布的良好效果，請盡量言簡意賅的闡述觀點。第六章活塞式空氣壓縮機

piston-aircompressor壓縮空氣在船舶上的應(yīng)用：

1.主機的啟動、換向；

2.輔機的啟動；

3.為氣動裝置提供氣源；

4.為氣動工具提供氣源；

5.吹洗零部件和濾器。

排氣量:單位時間內(nèi)所排送的相當(dāng)?shù)谝患壩鼩鉅顟B(tài)的空氣體積。單位：m3/s、m3/min、m3/h第六章活塞式空氣壓縮機

piston-aircompressor空壓機分類：按排氣壓力分：低壓0.2～1.0MPa；中壓1～10MPa；高壓10～100MPa。按排氣量分：微型<1m3/min；小型1～10m3/min；中型10～100m3/min；大型>100m3/min。第六章活塞式空氣壓縮機

piston-aircompressor第一節(jié)活塞式空壓機的工作原理容積式壓縮機按結(jié)構(gòu)分為兩大類：往復(fù)式與旋轉(zhuǎn)式兩級活塞式壓縮機單級活塞壓縮機活塞式壓縮機膜片式壓縮機旋轉(zhuǎn)葉片式壓縮機最長的使用壽命-

----低轉(zhuǎn)速（1460RPM），動件少（軸承與滑片），潤滑油在機件間形成保護膜，防止磨損及泄漏，使空壓機能夠安靜有效運作；平時有按規(guī)定做例行保養(yǎng)的JAGUAR滑片式空壓機，至今使用十萬小時以上，依然完好如初，按十萬小時相當(dāng)于每日以十小時運作計算，可長達(dá)33年之久。因此，將滑片式空壓機比喻為一部終身機器實不為過。滑(葉)片式空壓機可以365天連續(xù)運轉(zhuǎn)并保證60000小時以上安全運轉(zhuǎn)的空氣壓縮機1.進氣2.開始壓縮3.壓縮中4.排氣1.轉(zhuǎn)子及機殼間成為壓縮空間，當(dāng)轉(zhuǎn)子開始轉(zhuǎn)動時，空氣由機體進氣端進入。2.轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動使被吸入的空氣轉(zhuǎn)至機殼與轉(zhuǎn)子間氣密范圍，同時停止進氣。3.轉(zhuǎn)子不斷轉(zhuǎn)動，氣密范圍變小，空氣被壓縮。4.被壓縮的空氣壓力升高達(dá)到額定的壓力后由排氣端排出進入油氣分離器內(nèi)。4.被壓縮的空氣壓力升高達(dá)到額定的壓力后由排氣端排出進入油氣分離器內(nèi)。1.進氣2.開始壓縮3.壓縮中4.排氣1.凸凹轉(zhuǎn)子及機殼間成為壓縮空間，當(dāng)轉(zhuǎn)子開始轉(zhuǎn)動時，空氣由機體進氣端進入。2.轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動使被吸入的空氣轉(zhuǎn)至機殼與轉(zhuǎn)子間氣密范圍，同時停止進氣。3.轉(zhuǎn)子不斷轉(zhuǎn)動，氣密范圍變小，空氣被壓縮。螺桿式氣體壓縮機是世界上最先進、緊湊型、堅實、運行平穩(wěn)，噪音低，是值得信賴的氣體壓縮機。螺桿式壓縮機氣路系統(tǒng)：

A

進氣過濾器

B

空氣進氣閥

C

壓縮機主機

D

單向閥

E

空氣/油分離器

F

最小壓力閥

G

后冷卻器

H

帶自動疏水器的水分離器油路系統(tǒng)：

J

油箱

K

恒溫旁通閥

L

油冷卻器

M

油過濾器

N

回油閥

O

斷油閥冷凍系統(tǒng)：

P

冷凍壓縮機

Q

冷凝器

R

熱交換器

S

旁通系統(tǒng)

T

空氣出口過濾器螺桿式壓縮機渦旋式壓縮機

渦旋式壓縮機是20世紀(jì)90年代末期開發(fā)并問世的高科技壓縮機，由于結(jié)構(gòu)簡單、零件少、效率高、可靠性好，尤其是其低噪聲、長壽命等諸方面大大優(yōu)于其它型式的壓縮機，已經(jīng)得到壓縮機行業(yè)的關(guān)注和公認(rèn)。被譽為“環(huán)保型壓縮機”。由于渦旋式壓縮機的獨特設(shè)計，使其成為當(dāng)今世界最節(jié)能壓縮機。渦旋式壓縮機主要運動件渦卷付，只有磨合沒有磨損，因而壽命更長，被譽為免維修壓縮機。

由于渦旋式壓縮機運行平穩(wěn)、振動小、工作環(huán)境安靜，又被譽為“超靜壓縮機”。

渦旋式壓縮機零部件少，只有四個運動部件,壓縮機工作腔由相運動渦卷付形成多個相互封閉的鐮形工作腔，當(dāng)動渦卷作平動運動時，使鐮形工作腔由大變小而達(dá)到壓縮和排出壓縮空氣的目的?；钊娇諝鈮嚎s機的外形第一節(jié)活塞式空壓機的工作原理一、理論工作循環(huán)（單級壓縮）工作循環(huán)：4—1—2—34—1吸氣過程

1—2壓縮過程

2—3排氣過程第一節(jié)活塞式空壓機的工作原理一、理論工作循環(huán)（單級壓縮）

壓縮分類：絕熱壓縮：1—2耗功最大等溫壓縮：1—2''耗功最小多變壓縮：1—2'耗功居中功＝P×V（PV圖上的面積）加強對氣缸的冷卻，省功、對氣缸潤滑有益。二、實際工作循環(huán)（單級壓縮）1.不存在假設(shè)條件2.與理論循環(huán)不同的原因：1）余隙容積Vc的影響Vc不利的影響—殘存的氣體在活塞回行時，發(fā)生膨脹，使實際吸氣行程（容積）減小。Vc有利的好處—

（1）形成氣墊，利于活塞回行；（2）避免“液擊”（空氣結(jié)露）；（3）避免活塞、連桿熱膨脹，松動發(fā)生相撞。第一節(jié)活塞式空壓機的工作原理表征Vc的參數(shù)—相對容積C、容積系數(shù)λv合適的C：低壓0.07-0.12

中壓0.09-0.14

高壓0.11-0.16

λv＝0.65—0.901）余隙容積Vc的影響C越大或壓力比越高，則λv越小。保證Vc正常的措施：余隙高度見表6-1壓鉛法—保證要求的氣缸墊厚度2.與理論循環(huán)不同的原因：二、實際工作循環(huán)（單級壓縮）第一節(jié)活塞式空壓機的工作原