红外光谱法鉴定食品中防腐剂苯甲酸ppt课件

1、 思索思索 1. 如何鉴定苯甲酸结构？如何鉴定苯甲酸结构？2. 所测定产品的真伪？所测定产品的真伪？ 能利用红外光谱法鉴定苯甲酸的结构 会使用红外光谱仪； 能读懂红外图谱 能对红外光谱仪进行保养和简单的维护知识目标产生红外吸收光谱的条件、红外吸收光谱的分区、各类有机化合物的特征基团频率。红外分光光度计基本构造。红外光谱制取固体、液体和气体样品的方法及注意事项。红外分光光度法鉴定苯甲酸结构的原理。对红外谱图的解析及判定。 1.试验原理：将研细的样品直径2微米苯甲酸粉末分散在固体介质KBr中，并用压片机压成透明的薄片后测定其红外光谱图。同条件下与标准图谱比较 仪器: 红外光谱仪； 压片机、模具和样

2、品架； 玛瑙研钵、不锈钢药匙、 不锈钢镊子、红外灯 2. 试验仪器和条件 试剂：苯甲酸(分析纯)， KBr粉末(光谱纯)， 无水乙醇(分析纯)，擦镜纸。准备工作 开机：打开红外光谱仪主机电源，打开显示器的电源，仪器预热 ；回复工厂设置揿 ）；打开计算机，进入 工作软件； 用分析纯的无水乙醇清洗玛瑙研钵，用擦镜纸擦干后，再用红外灯烘干。3.试验程序 试样的制备 取 23mg 苯甲酸与 200300mg 干燥的KBr 粉末，置于玛瑙研钵中，在红外灯下混匀，充分研磨颗粒粒度 2微米左右后，用不锈钢药匙取约 7080mg 于压片机模具的两片压舌下。调节适当压力压片，约5min 后，用不锈钢镊子小心取出

3、压制好的试样薄片，置于样品架中待用。 试样的分析测定 将放入试样压片的样品架置于样品室中，扫描试样1 次标出试样图谱上各主要吸收峰的波数值，然后打印出试样的红外光谱图；选择试样苯甲酸的主要吸收峰，指出其归属。与同条件下的标准图谱比较定性 4. 数据处理：5实验结果分析：判断产品真伪？定义：利用物质对红外光区辐射的选择性吸收特定义：利用物质对红外光区辐射的选择性吸收特性来分析分子中有关基团结构的性质、含量信性来分析分子中有关基团结构的性质、含量信息的分析方法。息的分析方法。波谱区波谱区近红外光近红外光中红外光中红外光远红外光远红外光波长波长/ m0.752.52.550501000波数波数/ c

4、m-1 133334000400020020010跃迁类型跃迁类型分子振动分子振动分子转动分子转动近红外光谱区：近红外光谱区：低能电子能级跃迁低能电子能级跃迁含氢原子团：含氢原子团：-OH、 -NH、-CH伸缩振动的伸缩振动的倍频吸收峰倍频吸收峰稀土及过渡金属离子配稀土及过渡金属离子配位化学的研究对象位化学的研究对象适用于水、醇、高分子适用于水、醇、高分子化合物、含氢原子团化合物、含氢原子团化合物的定量分析化合物的定量分析 红外吸收光谱法：红外吸收光谱法：分子的振动、转动分子的振动、转动基频吸收光谱区基频吸收光谱区 应用最为广泛的应用最为广泛的红外光谱区红外光谱区远红外光谱区：远红外光谱区：气

5、体分子的转动能级跃迁气体分子的转动能级跃迁液体与固体中重原子的伸缩液体与固体中重原子的伸缩振动振动晶体的晶格振动晶体的晶格振动某些变角振动、骨架振动某些变角振动、骨架振动-异异构体的研究构体的研究金属有机化合物、氢键、吸金属有机化合物、氢键、吸附现象研究附现象研究该光区能量弱该光区能量弱,较少用于分析较少用于分析1. 红外光谱区的划分红外光谱区的划分0.751000m） T%-曲线 “前密后疏”， T%-v曲线 “前疏后密”。其中)(10)(41mcmv 应用范围广。依据分子红外光谱的吸收峰位置，数目及其强度，可以鉴定未知化合物的分子结构或确定其化学基团；依据峰的强度与分子或某化学基团的含量有

6、关，可进行定量分析和纯度鉴定。 不受样品相态的限制，亦不受熔点、沸点和蒸气压的限制。无论是固态、液态以及气态 样品用量少且可回收，不破坏试样，分析速度快，操作方便。现在已经积累了大量标准红外光谱图如 标准红外光谱集等可供查阅。 红外吸收光谱法也有其局限性，即有些物质不能产生红外吸收峰，还有些物质如旋光异构体，不同分子量同一种高聚物不能用红外吸收光谱法鉴别。 红外吸收光谱法定量分析的准确度和灵敏度均低于可见、紫外吸收光谱法。1.分子振动分子振动 分子中的原子运动方式有三种，即平动、转动和分子中的原子运动方式有三种，即平动、转动和振动。实验证明，当分子间的振动能产生偶极矩周期振动。实验证明，当分子

7、间的振动能产生偶极矩周期性的变化时，对应的分子才具有红外活性，其红外吸性的变化时，对应的分子才具有红外活性，其红外吸收光谱图才可给出有价值的定性定量信息。收光谱图才可给出有价值的定性定量信息。 分子的振动形式可分为两大类：分子的振动形式可分为两大类： （1伸缩振动：是指原子沿键轴方向伸缩，使键长伸缩振动：是指原子沿键轴方向伸缩，使键长发生变化而键角不变的振动，用符号发生变化而键角不变的振动，用符号表示，其振动表示，其振动形式可分为两种：对称伸缩振动和反对称伸缩振动；形式可分为两种：对称伸缩振动和反对称伸缩振动； （2变形振动：是指使键角发生周期性变化的振动，变形振动：是指使键角发生周期性变化的

8、振动，又称弯曲振动。可分为面内、面外、对称及不对称变又称弯曲振动。可分为面内、面外、对称及不对称变形振动等形式。形振动等形式。 只有引起分子偶极矩发生周期性变化的振动，才能产生红外吸收光谱。 红外辐射的能量与分子振动跃迁的能级一致时；影响红外吸收强度的因素主要有两方面： 振动能级跃迁几率； 分子振动时偶极矩变化的大小。 基频峰 分子吸收一定频率的红外光，若振动能级由基态n=0跃迁到第一振动激发n=1时，所产生的吸收峰称为基频峰。由于n=1，基频峰的强度一般都较大，因而基频峰是红外吸收光谱上最主要的一类吸收峰。 泛频峰 包括：倍频峰、合频峰、差频峰，一般都很弱常观测不到。 留意：取代苯的泛频峰出

9、现在 20001667cm 1的区间， 主要是由苯环上碳氢面外变形的倍频等所构成。由于其峰形与取代基的位置有关，所以可以通过其峰形的特征性来进行取代基位置的鉴定。 特征峰:可用于鉴定官能团存在的吸收峰 相关峰:因某基团存在而出现的一组相互依存的吸收峰1. 特征区（ 40001330cm-1 ）:容易辨认，主要反映分子中特征基团的振动，便于基团鉴定，有时也称之为基团频率区。 指纹区（ 1330667 cm-1 ）:单键的伸缩振动，有各种变形振动。由于它们的键强度差别不大，各种变形振动能级差小，所以该区谱带特别密集，但却能反映分子结构的细微变化 2.四个重要吸收区 氢键区40002500 cm-1

10、 、三键区25002000 cm-1 、 双键区20001500 cm-1 、单键区1500667 cm-1 3.八个重要波段区域基 团吸收频率（cm -1 ）振动形式吸收强度说 明第一区域OH（游离）OH（缔合）NH2，NH（游离）NH2，NH（缔合）SHCH 伸缩振动不饱和 CHCH（叁键）CH（双键）苯环中 CH饱和 CHCH3CH3CH2CH236503580340032003500330034003100260025003300 附近301030403030 附近2960528701029305285010伸缩伸缩伸缩伸缩伸缩伸缩伸缩伸缩反对称伸缩对称伸缩反对称伸缩对称伸缩m，shs

11、，bms，bSsSSsss 判断有无醇类、酚类和有机酸的重要依据不饱和 CH 伸缩振动出现在3000cm -1 以上末端CH2 出现在3085cm -1 附近强度上比饱和 CH 稍弱，但谱带较尖锐饱和 C H 伸缩振动出现在3000cm -1 以下（30002800cm - 1 ），取代基影响较小三元环中的 CH2 出现在 3050cm -1CH 出现在 2890cm -1 ，很弱区域基 团吸收频率（cm -1 ）振动形式吸收强度说 明第二区域CNNNCCC=C=C2260222023102135226021001950 附近伸缩伸缩伸缩伸缩s 针状mVv干扰少RCCH，21002140；RC

12、CR，21902260；若 R=R，对称分子无红外谱带区域基 团吸收频率（cm -1 ）振动形式吸收强度说 明第三区域C=C芳环中 C=CC=ONO2NO2S=O168016201600，15801500，145018501600160015001300125012201040伸缩伸缩伸缩反对称伸缩对称伸缩伸缩m，wVSsss苯环的骨架振动其他吸收带干扰少，是判断羰基（酮类、酸类、酯类、酸酐等）的特征频率，位置变动大区域基 团吸收频率（cm -1 ）振动形式吸收强度说 明第四区域COCOCCH3，CH2CH3NH2CFCClCBrCI=CH2（CH2）n,n413001000900115014

13、6010137013801650156014001000800600600500500200910890720伸缩伸缩CH3 反对称变形，CH2 变形对称变形变形伸缩伸缩伸缩伸缩面外摇摆面内摇摆SSmsm,ssssssvCO 键（酯、醚、醇类）的极性很强，故强度强，常成为谱图中最强的吸收醚类中 COC 的as=110050 是最强的吸收。COC 对称伸缩在 9001000，较弱大部分有机化合物都含有 CH3CH2基，因此此峰经常出现注：s强吸收，b宽吸收带，m中等强度吸收，w弱吸收，sh尖锐吸收峰,v吸收强度可变。 OH，NH键伸缩振动段键伸缩振动段 不饱和不饱和 CH伸缩振动段伸缩振动段 饱

14、和饱和 CH伸缩振动段伸缩振动段 三键与累积双键段三键与累积双键段 羰基伸缩振动段羰基伸缩振动段 双键伸缩振动段双键伸缩振动段 CH面内变形振动段面内变形振动段 不饱和不饱和 CH面外变形振动段面外变形振动段按光谱图中吸收峰强度顺序解析 按基团顺序解析 330mm、3.64.6 发光体发光体727mm1225mm 又称样品池或样品室，它是一个可插入固体盐片、薄膜或又称样品池或样品室，它是一个可插入固体盐片、薄膜或液体样品池的样品槽液体样品池的样品槽 需用对红外光透过性好的碱金属、碱土金属的卤化物，如需用对红外光透过性好的碱金属、碱土金属的卤化物，如NaCl、KBr、CsBr、CaF2等或等或K

15、RS5TlI 58，TlBr 42）等材料做成窗片。窗片必须注意防湿及损伤。固体）等材料做成窗片。窗片必须注意防湿及损伤。固体试样常与纯试样常与纯KBr混匀压片，然后直接测量。混匀压片，然后直接测量。 位于吸收池和检测器之间，作用是把通过吸收池进入入射狭缝的复合光分解成单色光照射到检测器。第一代第一代色散型色散型棱镜（棱镜（NaCl晶体）晶体）1947年年第二代第二代色散型色散型衍射光栅衍射光栅196070年年第三代第三代色散型色散型衍射光栅衍射光栅+计算机计算机非色散型非色散型干涉型干涉型+傅立叶变傅立叶变换换70年代以后年代以后第四代第四代激光红外光谱仪激光红外光谱仪 作用是将照射红外光转

16、变成电信号。热检测器：真空热电偶热电检测器：硫酸三甘肽TGS） 光电导检测器：碲镉汞MCT） 将电信号放大，驱动记录仪记录谱图；或采用微处理机、电脑记录图谱。 FTIR 主要由迈克尔逊干涉仪和计算机两部分组成。 由红外光源S 发出的红外光经准直为平行红外光束进入干涉仪系统，经干涉仪调制后得到一束干涉光。干涉光通过样品Sa，获得含有光谱信息的干涉信号到达探测器D 上，由 D 将干涉信号变为电信号。此处的干涉信号是一时间函数，即由干涉信号绘出的干涉图，其横坐标是动镜移动时间或动镜移动距离。这种干涉图经过 A/D 转换器送入计算机，由计算机进行傅立叶变换的快速计算，即可获得以波数为横坐标的红外光谱图

17、。然后通过D/A 转换器送入，绘图仪而绘出人们十分熟悉的标准红外光谱图。 光源的作用：要求光源能发射出稳定、能量强、发射度小的具有连续波长的红外光。一般用能斯特灯、硅碳棒或涂有稀土金属化合物的镍铬旋状灯丝。 迈克尔逊干涉仪：FT-IR的核心部分就是迈克尔逊干涉仪。由定镜、动镜、分束器和探测器组成。核心部件是分束器。 检测器，一般可分为热检测器和光检测器两大类。 记录系统-红外工作软件：傅立叶变换红外光谱仪红外谱图的记录、处理一般都是在计算机上进行的。 P.Fellgett通过傅立叶变换计算将干涉图转换成人们常见的光谱图 （一试样的前处理与制备要求（一试样的前处理与制备要求1.前处理前处理 试样

18、中的微量杂质试样中的微量杂质(0.11%)可以不需要进行处理，超过可以不需要进行处理，超过0.11%，就需，就需分离出去微量杂质。分离提纯的方法：重结晶、精馏、萃取、柱层析、分离出去微量杂质。分离提纯的方法：重结晶、精馏、萃取、柱层析、薄层层析、气液制备色谱等。对于一些难提纯的混合组分，也要尽可能薄层层析、气液制备色谱等。对于一些难提纯的混合组分，也要尽可能地减少组分数。地减少组分数。 2. 制备要求制备要求试样应该是单一组分的纯物质，纯度应大于试样应该是单一组分的纯物质，纯度应大于98%或符合商业或符合商业标准。标准。试样中应不含游离水。水本身有红外吸收，会严重干扰样品试样中应不含游离水。水本身有红外吸收，会严重干扰样品谱图，还会侵蚀吸收池的盐窗。谱图，还会侵蚀吸收池的盐窗。试样的浓度和测试厚度应选择适当，以使光谱图中大多数峰试样的浓度和测试厚度应选择适当，以使光谱图中大多数峰的透射比在的透射比在10%80%范围内。范围内。（二试样制备（二试样制备1气体气体样品：气体、蒸气压高的液体、固体或液体分解所样品：气体、蒸气压高的液体、固体或液体分解所产生的气体产生的气体样品池类型：气体池池体直径