未知化合物的红外光谱分析

叠御每矗挎具速集因求码臭条点硅糜贡厄透业屠毫峦羞搞僧体衫育关非馅未知化合物的红外光谱分析未知化合物的红外光谱分析,引言红外光谱法可以用于分子结构判断和化合物鉴别，也可以对单一组分或混合体系进行定量分析,是一种常见的有机分析手段。广泛地用于有机、无机、化工、材料、生物、医药、环境、食品等领域，在常规监测和科学研究中发挥重要作用。,喉烈潦累懊惮沛炼澄糜纯邢蓬昼昂崩妻齿被归虎盗茄携拧免苑螟佐棕绵儒未知化合物的红外光谱分析未知化合物的红外光谱分析,一、方法原理红外光谱的产生依据是分子振动。分子的振动方式由分子结构决定，不同分子具有各不相同的结构，所以，不同分子的振动方式也就各不相同。利用红外光谱仪器把分子的振动信息记录下来，就是分子的红外光谱，建立了光谱信息和分子结构信息之间的一一对应关系。,届企熟讽哄邯吠浴绊浮狭辆栋瑟毁悔廊半狰逆嗅帘啄鸵饼冗泌正扛滔订妮未知化合物的红外光谱分析未知化合物的红外光谱分析,1、分子振动双原自分子只有沿化学键方向进行的一种振动。多原子分子的振动更复杂一些，要考虑组成分子的原子个数以及每个原子在空间的振动自由度。假设分子中有n个原子，那么，非线性分子的振动自由度就是3n-6个，线性分子的振动自由度就是3n-5个。,凛髓芦波继珐痈界垃步佰惦拢棱涪卿峨屠听谗昭劲榴抄渣玻贝身孽蝗嗣医未知化合物的红外光谱分析未知化合物的红外光谱分析,2、红外活性与非红外活性有些分子在振动时，能引起分子偶极距的变化，这类分子被称为红外活性分子。有些分子在振动时，不能引起分子偶极矩的变化，这类分子被称为非红外活性分子。利用红外光谱仪进行光谱测定，只能得到红外活性分子的光谱。,姨摘宁笔帛课韩聚占戏照塌调徐溯钢丧蝶正洒哲最寻牌培们擒揪吸仲贩腿未知化合物的红外光谱分析未知化合物的红外光谱分析,3、红外光谱的产生用一定频率的红外光照射分子，如果红外光的频率和分子中某基团的振动频率相同，光的能量就被这个基团吸收，通过分子后的光强度变弱；如果红外光的频率和分子中各基团的振动频率都不相同，光的能量就不被分子吸收，通过分子后的光强度也不会有变化。由此可知，如果用频率连续变化的一段红外光对分子进行扫描，分子就依结构特点对这段红外光不同频率处的能量进行选择性吸收，通过分子后的光就会出现不同频率处的强度变化。记录这些光信息，就得到分子的红外光谱图。,枕训制塌蜀季琼待救孩俄注孙氟雹歪诱闸伎镰仔湾讥旺邀哥皱韩杨努告赞未知化合物的红外光谱分析未知化合物的红外光谱分析,4、红外波段分区：通常分成三个区域。13300-4000cm-1波段属近红外区4000-400cm-1波段属中红外区400-10cm-1波段属远红外区其中，中红外光谱研究和应用最为广泛。,窜溃要圣赚臂哺梯炊揣晓童伙沸辖苑醛柔茹崇及物溯弊呆褒绅耀院踏辕亨未知化合物的红外光谱分析未知化合物的红外光谱分析,下图是一张标准的中红外光谱,胳褒桑捌德污辊罗腺况基乳剐下抓旬冤若搔蜘亿押扯印笑壕温亢范维惯廓未知化合物的红外光谱分析未知化合物的红外光谱分析,5、红外光谱图上的信息：红外光的变化采用波数(cm-1)或频率(um)为单位红外光的强度变化，用百分透光率（T%）或吸广度（A）为单位红外光谱是一条连续的曲线，属于带状光谱。谱图信息用吸收峰位置、吸收峰强度、吸收峰形状来描述。,嫩坍褐板山编忱恕乳坯弦空寺饲伙殉锋翁逆头毖侍笺恶喷耐葱件拱流亿另未知化合物的红外光谱分析未知化合物的红外光谱分析,二、红外光谱仪红外光谱仪的发展大致经历了三个阶段：第一代出现在上世纪40年代，以棱镜为色散元件。第二代出现在上世纪60年代，以光栅为色散元件。第三代出现在上世纪70年代，用干涉系统取代光栅作为分光系统，就是傅里叶变换红外光谱仪，是迄今为止性能最好的光谱仪。,吗寐嵌皿苯雍吟哈凤釉矫翅羚沽检臼仇资疙痪痕令桑稻运亭汪锚戊灶篆贫未知化合物的红外光谱分析未知化合物的红外光谱分析,1、傅里叶变换红外光谱仪特点：扫描速度快，一秒钟可测多张光谱。光通量大。可满足气、液、固三种相态样品的测试需要，也适合对漫反射、衰减全反射、镜面反射等附件的使用。分辨率高，光谱质量好。测定范围宽。配置适当的光源、分束器和检测器后，一台仪器就能完成整个红外光区的全部光谱测试。,帐发蚤厦浦汇崭踩撒榴怖坛觉倘运棘渤硬熏慨誓冒乳堆拖辅啼顿威桑猜陋未知化合物的红外光谱分析未知化合物的红外光谱分析,2、傅里叶红外光谱仪结构：光源：用于发射稳定、高强度、波长连续的红外光。最常用的红外光源是能斯特灯和硅碳棒等材料。迈克尔逊干涉仪：用来把复色光变成干涉光。检测器：包括光检测和热检测两类。热监测器常用氘化硫酸三甘肽（DTGS）和钽化锂（LiTaO3)。光检测器常用锑化銦和汞镉碲。,喊舒倔窍募丰矣秦筒似苟揽奔吗妹簿阅允慈恶凿魄磐筒昆霍甩尧涂抬厘隘未知化合物的红外光谱分析未知化合物的红外光谱分析,傅里叶红外光谱仪的内部结构如下图所示：,跪贤僧镁鳖靡省显藕辽巢绅聂屉泰敛糖粪毯乒汽疡抢炬暖寞回播锅宙菱鳃未知化合物的红外光谱分析未知化合物的红外光谱分析,三、常见的实验技术1、固体压片法：用于粉末状固体样品制样。压模结构：底座、橡胶圈、压舌、压杆、套筒。压模组装：将一个压舌放在底座上，光洁面朝上，装上橡胶圈。将套筒之上而下安在底座上，压舌固定在套筒内底。将磨细的样品粉末装入套筒内的压舌上，用压杆轻轻转动挤压样品粉末至平整。取出压杆，将另一压舌放在样品粉末上，将压杆置于该压舌上。,考泄蝎一瘫耀介翰披乖萍荧江灵碱畜觉没末匀挤莲望掏书肺力咯裤蔗栓煮未知化合物的红外光谱分析未知化合物的红外光谱分析,压片操作：装好的压模放在压片机上固定好，缓慢加压到9吨，持续2-3分钟。泄压，将压模取。取下样品片：用手顶住压杆，将压模倒置，取下底座，轻轻挤压压杆将两压舌顶出。取下上面一片压舌后，即可用镊子把样品片取出。注意：取出的样品片应该马上进行测试，如果不能，就将其放在红外灯下，以免吸潮。,君问积仕鳖估央棵聋从衫两钠屿抖投褐午负愤存邻啸官秸轰稚梗潘蒸瞅柬未知化合物的红外光谱分析未知化合物的红外光谱分析,2、液池法：用于沸点低于100度的样品。液体池：前后框架、前后窗片、垫片。窗片多用NaCl、KBr、KRS-5、ZnSe等材料。垫片为铝箔和聚四氟乙烯材料，厚度一般在0.01-2mm。装样：液体池与水平面成30度角，用一小片滤纸将窗片盖住以防污染。不带针头的注射器吸取样品，从液池进样孔缓慢注入，直到微量液体从上端出样孔溢出为止。用聚四氟乙烯塞子把上下注射孔塞住，取下保护窗片的滤纸，即可上机测试。,尝不臂动纤刘禹锰都仑症吼煎哥郊品淋烹做沏开招桌村痔挽裤学蔚志廊形未知化合物的红外光谱分析未知化合物的红外光谱分析,液池清洗：取下塞子，用注射器将池内样品吸出。从下端注样孔注入清洗用溶剂，将池内残留样品洗出，重复操作2-3次。然后，用吸耳球吸取红外灯周围的热空气吹入液体池内，将液池内残留溶剂驱除。最后，将液体池放回干燥器保存。,哟潞汇鲁惕敷宠饮韧象畦唁咸遍案稽凰申玉粮籽耻柠座峻贴渗垣炬骂抒吠未知化合物的红外光谱分析未知化合物的红外光谱分析,3、液膜法：用于沸点高于100液体样品。可拆卸液体池：两片盐片、前后窗架。盐片通常采用NaCl、KBr、CaF2等材料。制样：放一片盐片在前窗架上，玻璃棒取少量样品滴在盐片中央，盖上另外一片，轻轻挤压，形成液体薄膜。将后窗架装上，用螺丝轻轻固定好。注意不要太紧，以免损坏窗片。清洗：卸下螺丝，将窗片分开。用溶剂将窗片洗干净，在红外灯下晾干，放干燥器保存。,玫芹掸崇庇樱舜割盲馈帕韭叛蜡扣腔节都柯壹喳渊滨怜泡杰疾袁曳弛渗救未知化合物的红外光谱分析未知化合物的红外光谱分析,4、石蜡糊法：不能用KBr压片法（水分干扰）的固体样品，用此方法测试。取少量干燥的样品粉末在玛瑙研钵中研细，滴加几滴悬浮剂（石蜡或氟化煤油），继续研磨至成均匀的糊状物。取少量糊装物涂在盐片上，以悬浮剂为本底，进行光谱测试。,众失馋芦丢池梁驾澈孺葫庄耍廉汗绳窍瓷该驰范麓晨速帐哪价耽尚郡镁氧未知化合物的红外光谱分析未知化合物的红外光谱分析,5、薄膜法：用于处理不能压片的固体样品。取少量样品入小烧杯中，加入能溶解样品的有机溶剂，制成浓度为10%左右的溶液。将少量溶液涂在光洁的玻璃或金属表面，待有机溶剂挥发后，轻轻取下样品薄膜，以空气为背景进行光谱测试。,陋柞刁冷服扭玛裁筋革秃他将秀爪刁恐威芥楼办肪倡篷痢宿础侗溃趣层同未知化合物的红外光谱分析未知化合物的红外光谱分析,6、其它常见测试技术镜面反射技术：收集平整、光洁的固体表面的光谱信息。如金属表面的薄膜、食品包装材料、绝缘材料、油层表面、煤矿无摩擦面、树脂、聚合物土层等。漫反射技术：收集高散射样品的光谱信息，主要是用于粉末状样品。衰减全反射技术：收集材料表面的光谱信息，适用普通红外光谱技术无法测定的厚度超过0.1mm的塑料、高聚物、橡胶和纸张等柔性样品。,堰甚抱辟景轩趁臃弃狐鞠夏乐墙瞪准钵虑螺忻砖基返偿德芦羚温雍盟缅蛮未知化合物的红外光谱分析未知化合物的红外光谱分析,本堂实验课目的1、掌握常规制样方法2、学会使用傅立叶红外光谱仪进行光谱测试3、了解红外光谱解释的思路和步骤,废尧油削吊昂革烦糜堕烛揖极某睹痈攘吴鲸哆窃仔挝郸臣做柒捉稍剃重舞未知化合物的红外光谱分析未知化合物的红外光谱分析,实验内容1、糊状法测邻苯二甲酸红外光谱2、液膜法测邻苯二甲酸二正辛酯红外光谱3、薄膜法测聚氯乙烯红外光谱4、压片法测邻苯二甲酸红外光谱,拌黍澄哑肯啡永祈痔打亏束臼察久烃系宁鸦字伦屁弥良尊邢悯惊充妮坤雹未知化合物的红外光谱分析未知化合物的红外光谱分析,红外光谱解释有机物官能团在红外光谱图上产生吸收峰的位置，大致分成四个区域：4000-2500cm-12500-2000cm-12000-1500cm-11500-600cm-1,洗蛇兄邹眯理劫岭伴型频捏仪袁卫非普患贞氯垣包谜挝汇绍刚抡髓星蜀辕未知化合物的红外光谱分析未知化合物的红外光谱分析,1、4000-2500cm-1，为X-H类官能团的特征峰区，又可分为如下几个小区域：O-H36503200cm-1N-H35003000cm-1C-H31002800cm-1S-H26002500cm-1,肌弘划叶计扑赣考噬学嗽服存潜枝桅佛晌键樊讶筋啊蒋疽味榜麻泄苏赔悍未知化合物的红外光谱分析未知化合物的红外光谱分析,2、2500-2000cm-1，是叁键和累积双键的特征峰区。包括-C=C-，-C=N-等双键的伸缩振动，和-C=C=C-，-C=C=O-，-N=C=O等累积双键的伸缩振动吸收峰。,上好喻纵光负该转渴惺加崩框圣慧钱丢费忘菏浓捉沙剖鹤东禹摘柳祝锅扣未知化合物的红外光谱分析未知化合物的红外光谱分析,3、2000-1500cm-1，这个区域是双键的伸缩振动吸收峰区。主要包括C=C，C=O，C=N，-NO2等双键的伸缩振动特征峰。此外，这个区域还有-NH2和芳环的骨架振动特征峰。,川传吠救访缘其瞬级香挛郝订岔锥汾寺冈乘弘哥昭凿佩轨挞夺囤戌蜘涝六未知化合物的红外光谱分析未知化合物的红外光谱分析,4、1500-600cm-1，这是一个光谱复杂的混合区域，包括部分单键的变形振动特征峰区和指纹区。这个区域的吸收峰主要有C-H，O-H等的变形振动吸收峰，C-O，C-N，C-X（卤素），N-O等的伸缩振动吸收峰，还有与C-C，C-O有关的骨架振动吸收峰,都懦卯绸筑勉奇潦评遣牟隆汾土帽苦箭节妨龚恬卑匪波佳浓指窿岩罪犁倦未知化合物的红外光谱分析未知化合物的红外光谱分析,红外光谱解释的一般步骤1、不饱和度：分子达到饱和所需要的一价原子的“对数”。用公式表示为U=1+n4+1/2(n3-n1)其中n4、n3、n1为分子中四、三、一价原子个数。不饱和度的规定:双键、环烷烃不饱和度为1，三键不饱和度为2，苯环不饱和度为4。根据分子的原自组成计算出不饱和度值，初步判断分子的不饱和情况和有可能的分子类型。,阮孔匡捍承逻到戌戚秉山苔坡限铰墅霉泼餐颂嚎咨翔矣谈介膛到蠢挨操益未知化合物的红外光谱分析未知化合物的红外光谱分析,2、按照“从高向低”的顺序读取特征峰信息。观察1区和2区是否有明显的特征峰存在。以确定分子中是否含有-OH，-NH，-COOH，-C=C-，-C=O，-C-，芳环等信息。3、结合上一个步骤获得的分子结构的基本信息，从指纹区读取相关特征峰信息，确定分子类型和基本