(中)红外光谱分析

1、(中)红外频谱分析，应用：分子结构基础研究，化学组成分析。 红外区划分：近红外区：0.782.5m(128204万cm-1 )，中红外区：2.525m(4万000400cm-1 )，远红外区： 25300m(40033cm-1 )，特征：特征性强，应用范围广，样品量少第一节概述，红外吸收谱发生的条件有两个条件： (1)辐射应满足物质发生振动迁移所需的能量；(2)辐射与物质之间存在相互耦合作用。 有些对称分子没有偶极矩，辐射不引起共振，没有红外活性。 例如N2、O2、Cl2等。 不对称分子具有偶极矩、红外活性。 红外频谱图，q :峰，峰的数量和峰的强度有什么关系？k-化学键的力常数(N/cm )

2、，与键能量和键长度有关-二原子的换算原子量：=M1M2/(M1 M2 )，双原子分子的简单谐振频率：分子振动形式，分子基本振动形式(两种基本振动形式：伸缩振动、弯曲振动)， 线性分子：振动自由度=3N-5 (例如二氧化碳四种振动方式)，非线性分子：振动自由度=3N-6 (例如水分子的红外吸收振动类型)，实际上大部分红外吸收谱图的吸收峰数比理论数少。 不知道为什么，存在没有偶极矩变化的振动模式的能量简并性状态的振动模式机器的极限分辨率中无法识别的振动模式的振动吸收强度小，有时无法检测。红外吸收峰强度的影响因素、振动能级的跃迁几率、振动基频(v01 )的跃迁几率大于振动的倍频(v 0.2、v 03

3、、v 04 )。 振动能级迁移时，偶极矩的变化、相同的基频振动(v 01 )、偶极矩的变化越大，吸收峰也越强。 1 )特征区域(特征谱区域):40001300cm-1的射频波区域的特征：吸收峰稀疏强，易识别注：特征峰很好地出现在特征区域，2 )指纹区： 1300600cm-1的次低频区域的特征：吸收峰密集， 难识别指纹的注：相关峰在指纹区中表现得很好，根据3 )化学基的振动形式，可以得出(1)4000 2500 cm-1 XH伸缩振动域(X=O，n，c，S) (2)2500 1900 cm-1三重结合，累积二重结合伸缩振动域，(3)1900 1200 cm-1二重结合伸缩振动域1200 670

4、 cm-1 XY伸缩、XH变形振动域、红外光谱信息、光谱解析，其步骤如下：1)该化合物的信息采编：来源于试样、熔点、沸点、折光率、旋光率等2 )不饱和度的计算：用元素体分析得到该化合物的分子式，求出其不饱和度，3 )调查化学基的频度，分析分子可能的化学基5 )通过寻找红外指纹区并进一步验证化学基的相关峰值；以及5 )可以以其它定性方式进一步验证uv vis、MS、NMR、Raman等。 红外光谱分析，例2 :化合物分子式为C8H8O，IR频谱图如下，对可能的分子结构进行了推测。 U=5，例1 :化合物的分子式为C6H14，IR频谱图如下，尝试推测了可能的分子结构。 饱和-CH3、CH2对称和相

5、反对称伸缩振动、亚甲基弯曲振动、甲基弯曲振动、乙基CH2的平面摆动振动、不存在、VC-c=17705 cm-1 (s ) 11751140 cm-1 (s )双峰强度接近、n4 722cm-1、u=16 (0-1) 机器类型和构造分散型干扰作用型(傅里叶变换红外摄谱仪)，傅里叶变换红外摄谱仪的构成分块图，干扰作用计，光源，试料室，检测器，显视器，绘图仪，计算机，干扰作用图，光谱图，FTS，中红外附件和试料调制方法， 中红外附件及试样制备方法、对样品的要求： 1 )样品为“纯物质”(98% )，通常在分析前需要纯化样品的GC-FTIR没有此要求。 2 )试料中不含水(水产生红外吸收，可侵蚀盐窗)

6、。 3 )试料的浓度和厚度必须适当，以使t在适当的范围内。、中红外附件和试样制备方法，(1)瓦斯气体池种类： 200，100，2.0，1.0米； 在1.0、5cm光程(2)长光程的瓦斯气体单元内，镀金镜多次反射；(3)光程的瓦斯气体单元能分析PPB级的瓦斯气体；能分析短光程瓦斯气体单元的浓度级瓦斯气体(4)能应用于瓦斯气体和汽相分析，采用中红外附件和试样制备方法气体， KBr压片法1-2mg样品200mg KBr干燥处理的研究：粒度小于2 m (散射小)的混合压制透明片材直接测定浆法(液体木瓜蛋白酶法)样品的粉碎和液体木瓜蛋白酶的混合夹在盐片材之间(因为木瓜蛋白酶是高碳饱和烷烃，所以是饱和烷烃

7、、中红外附件及试样制备方法-固体、衰减全反射附件、多次反射ATR附件、中红外附件及试样制备方法-衰减全反射附件-、固体、附件、多次反射ATR附件、中红外附件、方法-附件、结晶、 结晶临界角(引起全内反射入射角)、全内反射、红外光全内反射示意图、中红外附件和试样制备方法、多次反射电平ATR附件ZnSe、Ge、Si、ZnS等液体、固体、半固体、粉末、中红外附件和试样制备方法、全内反射光束透过试样层的厚度为D=2n1 sin2 (ns/n1) 21/2， 中红外附件和试样制备方法样品的折光率越高，透射深度越深入射角越大，透射深度越浅分光频率越高，透射深度越浅结晶的折光率越大，透射深度越浅有机物的折光

8、率一般小于1.5，因此用ATR测量的深度约为1m。 全内反射光束透过样品层的厚度为D=2n1 sin2 (ns/n1) 21/2，欧美进样器的附件(单反射ATR附件)，欧美进样器实际上是ATR附件，普通的ATR附件采用多次衰减全反射，欧美进样器的有效部分为一次衰减全反射。 奥美拉普拉晶体采用锗晶体，待测样品置于晶体球面上。 欧美进样器测量了样品的深度约1微米。 适用于测定粉末样品、聚合物表面样品的光谱。 适用于无损检验。 改性聚合物ATR光谱、用聚乙烯管食品包装袋欧米拉法测定的光谱吸光率通常较低，吸光率通常为0.2以下，欧米拉法黑色橡胶、红色圆珠笔棒、光谱库检索结果ABS Plastic (A

9、TR - Ge Crystal )、 衰减全反射附件适合测定样品的表面性状，如聚合物适合液体样品的测定的果冻状样品，柔软样品适合LB膜的测定，中红外附件和试样制备方法包括妮可etcentaurs红外显微镜、成像显微镜、显微红外、 灵敏度高：普通透射红外光斑大，进入红外显微镜的光束经物镜会聚后，有效控制在微小区间，光束大，可以测量微量样品。 也可以测试麦克风计程仪克级、纳克级(数纳克100纳克)的样品。 只要是用肉眼能看到或者用放大镜能看到的样品就能进行测试。 可以得到测定位置的物质的分子结构信息、微区的化合物和官能化学基的空间分布的红外光谱图像、微区的可视显微镜图像。 正常牙齿洁白，牙齿边缘病变部分透明，显微镜下测量不均匀物质，选择不同的样品区间可得到不同的红外光谱。 这既是缺点也是优点，在解析固相混合物时，可以集中于不同的区间，得到不同的光谱，可以知道混合物的组成。 只能测试均匀物质、红外光谱和拉曼光谱的关系、e、电子基态的振动能级、e、e、Rayleigh散射、e、e、Raman散射、温度上升概率高的Raman散射Raman散射的两种转变能量差： (1) 或者stokes线(2)E=h(0)产生逆stokes线Raman位移： Raman散射光和入射光频率差依赖于分子振动能量电平的变化，是与入射光波长无关