PS红外光谱分析

PS红外光谱分析红外光谱原理红外光谱的原理是当一束具有连续波长的红外光通过物质，物质分子中某个基团的振动频率或转动频率和红外光的频率一样时，分子就吸收能量由原来的基态振(转)动能级跃迁到能量较高的振动能级，分子吸收红外辐射后发生振动和转动能级的跃迁，该处波长的光就被物质吸收。所以，红外光谱法实质上是一种根据分子内部原子间的相对振动和分子转动等信息来确定物质分子结构和鉴别化合物的分析方法。仪器组成红外光谱仪：主要由光源、迈克尔逊干涉仪、监测器和计算机组成。其中迈克尔逊干涉仪是光谱仪的核心组件，由互成直角的定镜F和动镜M，光束分裂器和检测器等构成，动镜周期性沿箭头方向移。试样制备红外光谱测试使用的试样可以是固体、液体和气体。①液体试样制备。液体试样制备常用有液膜法和液体池法。液膜法：一般用于非水溶性且沸点较高的试样。取两片KBr盐片，用丙酮棉花清洗其表面并晾干。在一盐片上滴1滴试样，另一盐片压于其上形成液膜。直接装入到可拆式液体样品测试架中进行测定。黏度大的试样可直接涂在一片盐片上测定。也可以用KBr粉末压制成锭片来替代盐片。液体池法：对于沸点较低、挥发性较大的试样或黏度小且流动性较大的高沸点样品可以注入封闭液体池中进行测试，液层厚度一般为0.01~1mm。②固体样品制备。固体样品制备包括压片法、石蜡糊法和薄膜法。a.压片法。所用工具有压机、模具和玛瑙研钵，如图3-5所示。将测待测样品与干燥的KBr或KCI按1:100的配比在玛瑙研钵中研细(粒径在2.5μm以下)，因为KBr、KCI在中红外区(4000~400cm-1)完全透明，没有吸收峰。将样品与KBr(或KCI)混合物均匀装入压模器的模腔内，压制成直径13mm、厚度1mm左右的锭片。制备试样锭片装入固体样品测试架进行红外光谱测试。b.石蜡糊法。将干燥处理后的试样研细，与液体石蜡或全氟代烃混合，调成糊状，夹在盐片中测试。c.薄膜法。要用于高分子化合物的测定，对于一些低熔点的低分子化合物也可应用。可将它们直接加热熔融后涂制或压制成膜，也可将试样溶解在低沸点的易挥发溶剂中，涂到盐片上，待溶剂挥发后成膜来测定。薄膜厚度一般约为10~30μm，且厚薄均匀。③气体试样。气体试样一般直接注入到专用的玻璃气槽内进行测定，但需先将气槽抽真空，然后注入被测试样。对于一些特殊样品，如:金属表面镀膜，无机涂料板等试样，可以采用特殊智能附件。如:镜反射、ATR、漫反射等进行测试，具体详见附件的使用说明书。注意，试样的制备和处理方法对红外光谱图的质量影响非常大。在制备样品时应注意以下几点:①试样的浓度和厚度应适当。浓度太小，厚度太薄，弱的吸收峰和光谱的细微部分不能显示出来;浓度过大，过厚，主要的谱带都吸收到顶，彼此连成一片，看不出准确的波数位置和精细结构。②试样中不能有游离水。水的存在不仅会侵蚀吸收池的盐窗，而且水分本身在红外区有吸收会影响测试结果。③试样应该是单一组分的纯物质。多组分的试样在测定前应尽量预先进行组分分离。否则，各组分光谱相互重叠，以致对图谱无法进行正确的解释。④溴化钾对钢制模具表面的腐蚀性很大，模具用后须及时清洗干净，然后放入干燥器中。测试步骤1.顺序打开计算机和红外光谱仪主机电源，双击图标进入软件，检验软件右上角是否为绿勾2.点实验设置到光学台看最大值是否正常，正常表示仪器稳定，即可开始数据采集。3.点左起第二个图标采集背景，等待背景扫描完成。将压好的片或其他投射的样品放入投射样品架，关好样品仓。4.点左起第三个图标采集样品，输入样品名称点击确定，等待扫描完成，图谱会出现在窗口中。5.点标峰，移动横线即可将线以上的峰标出，点右上角替代完成，若要增加标注，可以使用工具栏T键。6.点图谱分析检索设置，选好合适的谱库，选中后加到比对框，回到样品红外图谱，点检索图标，出现检索结果。7.实验结束，关闭软件，顺序关闭红外光谱仪主机和计算机电源。结果分析红外光谱图的分析当样品受到频率连续变化的红外光照射时，分子吸收了某些频率的辐射，并由其振动或转动运动引起偶极矩的变化，产生分子振动和转动能级从基态到激发态的跃迁，使相应于这些吸收区域的透射光强度减弱。把样品对红外光的吸收情况记录下来，就得到红外光谱图。红外光谱图以波长或波数为横坐标，表示吸收谱带的位置;以原始光在通过样品后透过光的强度变化百分比(透过率)或样品吸收的红外光强度(吸光度)为纵坐标。红外光谱解析是利用基团振动频率与分子结构的关系，确定吸收谱带的归属，确认分子中基团或键的存在。一般先从官能区(4000~1350cm)入手，按红外光谱图上出现的强峰到弱峰的顺序，依次确认可能存在的基团，并结合指纹区(1350~850cm)的吸收峰加以肯定。指纹区虽没有明显的基团或键与特征振动频率的对应关系，但它能反映整个分子结构的特点，尤其是对分子骨架的振动吸收很敏感。结果分析例：下图是某未知高聚物的红外光谱。由图可见，在3100~3000cm-1有吸收峰，可知含有芳环或烯类的C-H伸缩振动，但究竟是哪种类型振动?由于在2000~1668cm-1区域、757cm-1及699cm-1出现相应的峰，可知为苯环的单取代基，这样可以推断3100~3000cm-1处的峰为芳环中C一H的伸缩振动。再检查苯的骨架振动，发现在1601、1583、1493cm-1和1452cm-1有吸