红外光谱解谱.ppt

第3章红外光谱法（InfraredAnalysis,IR）,3.1概述3.2基本原理1.产生红外吸收的条件2.分子振动3.谱带强度4.振动频率5.影响基团频率的因素3.3红外光谱仪器3.4试样制备3.5应用简介,3.1概述1.定义：红外光谱又称分子振动转动光谱，属分子吸收光谱。样品受到频率连续变化的红外光照射时，分子吸收其中一些频率的辐射，分子振动或转动引起偶极矩的净变化，使振-转能级从基态跃迁到激发态，相应于这些区域的透射光强减弱，记录百分透过率T%对波数或波长的曲线，即为红外光谱。主要用于化合物鉴定及分子结构表征，亦可用于定量分析。,红外光谱的表示方法：红外光谱以T或T来表示，下图为苯酚的红外光谱。,T(%),注意换算公式：,Thatis0.75-1000m(1m=10-4cm)FIR0.75-2.5mMIR2.5-25m(4000-400cm-1)NIR25-1000mWavenumber()=104/(m),3.红外光谱特点1）红外吸收只有振-转跃迁，能量低；2）应用范围广：除单原子分子及单核分子外，几乎所有有机物均有红外吸收；3）分子结构更为精细的表征：通过IR谱的波数位置、波峰数目及强度确定分子基团、分子结构；4）定量分析；5）固、液、气态样均可用，且用量少、不破坏样品；6）分析速度快。7）与色谱等联用（GC-FTIR）具有强大的定性功能。,3.2基本原理1.产生红外吸收的条件分子吸收辐射产生振转跃迁必须满足两个条件：条件一：辐射光子的能量应与振动跃迁所需能量相等。根据量子力学原理，分子振动能量Ev是量子化的，即EV=（V+1/2）h为分子振动频率，V为振动量子数，其值取0，1，2，分子中不同振动能级差为EV=Vh也就是说，只有当EV=Ea或者a=V时，才可能发生振转跃迁。例如当分子从基态（V=0）跃迁到第一激发态（V=1），此时V=1，即a=,2.分子振动1）双原子分子振动分子的两个原子以其平衡点为中心，以很小的振幅（与核间距相比）作周期性“简谐”振动，其振动可用经典刚性振动描述：k为化学键的力常数（dyn/cm);c=31010cm/s;为双原子折合质量如折合质量以原子质量为单位；k以mdyn/为单位。则有：,例如：HCl分子k=5.1mdyn/，则HCl的振动频率为：对于C-H：k=5mdyn/;=2920cm-1对于C=C，k=10mdyn/,=1683cm-1对于C-C，k=5mdyn/；=1190cm-1,=1,=6,影响基本振动跃迁的波数或频率的直接因素为化学键力常数k和原子质量。k大，化学键的振动波数高，如:kCC(2222cm-1)kC=C(1667cm-1)kC-C(1429cm-1)（质量相近）质量m大，化学键的振动波数低，如:mC-C(1430cm-1)mC-N(1330cm-1)98%），通常在分析前，样品需要纯化；对于GC-FTIR则无此要求。2）试样不含有水（水可产生红外吸收且可侵蚀盐窗）；3）试样浓度或厚度应适当，以使T在合适范围。二、制样方法液体或溶液试样1）沸点低易挥发的样品：液体池法。2）高沸点的样品：液膜法（夹于两盐片之间）。3）固体样品可溶于CS2或CCl4等无强吸收的溶液中。,固体试样1）压片法：12mg样+200mgKBr干燥处理研细：粒度小于2m（散射小）混合压成透明薄片直接测定；2）石蜡糊法：试样磨细与液体石蜡混合夹于盐片间；(石蜡为高碳数饱和烷烃，因此该法不适于研究饱和烷烃)。3）薄膜法：高分子试样加热熔融涂制或压制成膜；高分子试样溶于低沸点溶剂涂渍于盐片挥发除溶剂样品量少时，采用光束聚光器并配微量池。,3.5应用简介一、定性分析1.已知物的签定将试样谱图与标准谱图对照或与相关文献上的谱图对照。2.未知物结构分析如果化合物不是新物质，可将其红外谱图与标准谱图对照（查对）如果化合物为新物质，则须进行光谱解析，其步骤为：1）该化合物的信息收集：试样来源、熔点、沸点、折光率、旋光率等；2）不饱和度的计算：通过元素分析得到该化合物的分子式，并求出其不饱和度过.,=0时，分子是饱和的，分子为链状烷烃或其不含双键的衍生物；=1时，分子可能有一个双键或脂环；=3时，分子可能有两个双键或脂环；=4时，分子可能有一个苯环。一些杂原子如S、O不参加计算。3）查找基团频率，推测分子可能的基团；4）查找红外指纹区，进一步验证基团的相关峰；5）能过其它定性方法进一步确证：UV-Vis、MS、NMR、Raman等。,PE,PP,PVA,PVAc,PVC,PMMA,PAN,PS,POM,PEG,Nylon-6,6,PC,EP,a-NRb-IRc-CBRd-SBRe-BARf-IIRg-EPDNh-CR,Advanced,NewTechniques,RamanSpectroscopy,DifferentRamanandIR,RamanInelasticScatteredInducedDipoleM