第四章 红外吸收光谱法ppt课件

.,第4章红外吸收光谱法Infraredspectrometry,.,4.1概论,红外吸收光谱法是利用物质分子对红外辐射的特征吸收，来鉴别分子结构或定量的方法。红外光谱属于分子振动光谱，由于分子振动能级跃迁伴随着转动能级跃迁，为带状光谱。红外光谱最重要的应用是中红外区有机化合物的结构鉴定。也可用于定量分析。,.,4.1.1红外光区的划分及应用,.,4.1.1红外光区的划分及应用,近红外光谱区：低能电子能级跃迁含氢原子团：-OH、-NH、-CH伸缩振动的倍频吸收峰稀土及过渡金属离子配位化学的研究对象适用于水、醇、高分子化合物、含氢原子团化合物的定量分析,红外吸收光谱法：分子的振动、转动基频吸收光谱区应用最为广泛的红外光谱区,远红外光谱区：气体分子的转动能级跃迁液体与固体中重原子的伸缩振动晶体的晶格振动某些变角振动、骨架振动-异构体的研究金属有机化合物、氢键、吸附现象研究该光区能量弱,较少用于分析,.,4.1.2红外吸收光谱的特点,红外吸收只有振-转跃迁，能量低；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；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；定量分析；固、液、气态样均可用，且用量少、不破坏样品；分析速度快。与色谱等联用（GC-FTIR）具有强大的定性功能。,.,4.1.2红外吸收光谱的特点,.,4.1.3红外吸收光谱图的表示方法,红外光谱以T或T来表示，下图为苯酚的红外光谱。,T(%),.,4.2基本原理,样品受到频率连续变化的红外光照射时，样品分子选择性地吸收某些波数范围的辐射，引起偶极矩的变化，产生分子振动和转动能级从基态到激发态的跃迁，并使相应的透射光强度减弱。红外光谱中，吸收峰出现的频率位置由振动能级差决定，吸收峰的个数与分子振动自由度的数目有关，而吸收峰的强度则主要取决于振动过程中偶极矩的变化以及能级的跃迁概率。下面我们分别具体说明。,.,4.2.1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E振是量子化的，即E振=（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E振=Vh也就是说，吸收光子的能量（ha）要与该能量差相等，即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=,.,4.2.1产生红外吸收的条件,条件二：辐射与物质之间必须有耦合作用,.,4.2.2双原子分子的振动,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（N/cm=mdyn/），为双原子折合质量如将原子的实际折合质量（通过Avogaro常数计算）代入，则有,.,4.2.2双原子分子的振动,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)C=O基团的振动有关的特征吸收带。2.所选择的吸收带的吸收强度应与被测物质的浓度有线性关系。3.所选择的吸收带应有较大的吸收系数且周围尽可能没有其他吸收带存在，以免干扰。,.,4.5.2.2吸收光度的测定,1.基线法2.一点法该法不考虑背景吸收，直接从谱图中分析波数处读取谱图纵坐标的透射比，再由公式A=lg1/T计算吸光度。实际上这种背景可以忽略的情况较少，因此多用基线法。,.,4.5.2.3标准曲线与联立方程,1.吸收强度比法组份1A1=a1b1c1组份2A2=a2b2c2若令R=A1/A2，则R=A1/A2=a1/a2c1/c2=Kc1/c2其中K=a1/a2。由于在二元组分中，c1+c2=1，所以可用下式分别求组分（1）和（2）的质量百分数或摩尔分数：c1=R/（K+R）c2=K/（K+R）同理，可定量测定三元或三元以上组分的混合物，但组分越多，计算越麻烦，实际意义不大。2.补偿法（差示法）双光束分光光度计的参比光路中，加入混合物中的某些组份，以抵消混合物中这些组分的吸收。,.,4.