仪器分析(高职)-第三章-红外吸收光谱课件.ppt

1、.3.1 基本原理基本原理3.2 红外吸收光谱仪红外吸收光谱仪3.3 实验技术实验技术3.4 红外吸收光谱的应用红外吸收光谱的应用3.5 实验实验第三章第三章 红外吸收光谱法红外吸收光谱法.1、基本原理、基本原理红外吸收光谱法：红外吸收光谱法：利用物质对红外光利用物质对红外光区电磁辐射的选择区电磁辐射的选择性吸收特性来分析性吸收特性来分析分子中有关基团结分子中有关基团结构的定性、定量信构的定性、定量信息的分析方法。息的分析方法。.1、基本原理、基本原理u红外光的分区红外光的分区红外线：红外线：波长在波长在0.76500m(1000m)范围内的电磁波称为红外线。范围内的电磁波称为红外线。.1、基

2、本原理、基本原理u红外光谱的红外光谱的应应用用1可以确定化合物的类别（芳香类）可以确定化合物的类别（芳香类）2确定官能团：确定官能团：例：例：CO，CC，CC3推测分子结构（简单化合物）推测分子结构（简单化合物）4定量分析定量分析.1、基本原理、基本原理u红外吸收光谱法的特点红外吸收光谱法的特点应用面广，应用面广，提供提供信息信息多且具有特征性多且具有特征性；不受样品相态的限制，亦不受熔点、沸点和蒸气压的不受样品相态的限制，亦不受熔点、沸点和蒸气压的限制限制；样品用样品用量量少且少且可可回收回收，不破坏试样，分析速度快，操不破坏试样，分析速度快，操作方便作方便；现在已经积累现在已经积累大量大量

3、标准红外吸收光谱图可标准红外吸收光谱图可供查阅；供查阅；红外吸收光潜法也有其局限性，即有些物质不能产生红外吸收光潜法也有其局限性，即有些物质不能产生红外吸收峰。且有些物质不能用红外鉴别。红外吸收峰。且有些物质不能用红外鉴别。.对于多原子分子，由于一个原子可能同时与几个其它原子形成化学对于多原子分子，由于一个原子可能同时与几个其它原子形成化学键，它们的振动相互牵连键，它们的振动相互牵连,不易直观地加以解释，但可以把它的振动分解不易直观地加以解释，但可以把它的振动分解为许多简单的基本振动，即简正振动。为许多简单的基本振动，即简正振动。原子沿键轴方向伸缩，键长发生变化而键角不变的振动称为原子沿键轴方

4、向伸缩，键长发生变化而键角不变的振动称为伸缩振动。伸缩振动。它又分为它又分为对称伸缩振动对称伸缩振动(s s）和和不对称伸缩振动不对称伸缩振动(as(as）。b.变形振动（又称弯曲振动或变角振动，用符号变形振动（又称弯曲振动或变角振动，用符号表示）表示）基团键角发生周期变化而键长不变的振动称为基团键角发生周期变化而键长不变的振动称为变形振动。变形振动。变形振动变形振动又分为又分为面内变形振动面内变形振动、面外变形振动面外变形振动和和对称与不对称变形振动对称与不对称变形振动。a.伸缩振动伸缩振动(s s as as）一般将振动形式分成两类：一般将振动形式分成两类：伸缩振动伸缩振动和和变形振动变形

5、振动。1、基本原理、基本原理.1 1对称伸缩振动对称伸缩振动：键长沿键轴方向的运动同时发生：键长沿键轴方向的运动同时发生 2 2反称伸缩振动反称伸缩振动：键长沿键轴方向的运动交替发生：键长沿键轴方向的运动交替发生型分子2AX型分子3AX128502cmsCH129252cmasCH129603cmasCH 型分子2AX型分子3AX128703cmsCH1、基本原理、基本原理.l变形变形振动振动1 1面内弯曲振动面内弯曲振动：弯曲振动发生在由几个原子构成的平面弯曲振动发生在由几个原子构成的平面内内，其又可以分为以下两类：，其又可以分为以下两类：1 1）剪式振动）剪式振动：振动中键角的变化类似剪刀

6、的开闭振动中键角的变化类似剪刀的开闭 2 2）面内摇摆）面内摇摆：基团作为一个整体在平面内摇动基团作为一个整体在平面内摇动 型分子2AX型分子2AX12014652cmCH4)(720212nCHcmnCH1、基本原理、基本原理.2 2面外面外变形振动变形振动：弯曲振动：弯曲振动在在垂直垂直于于几个原子构成的平面几个原子构成的平面内发生，又可以分为以下两类内发生，又可以分为以下两类1 1）面外摇摆）面外摇摆：两个：两个X X原子同时向面下或面上的振动原子同时向面下或面上的振动 2 2）蜷曲）蜷曲：一个：一个X X原子在面上，一个原子在面上，一个X X原子在面下的振动原子在面下的振动 型分子2A

7、X型分子2AX113002cmCH112502cmCH1、基本原理、基本原理.3 3对称与不对称对称与不对称振动：振动：1 1）对称的变形振动）对称的变形振动s s：三个三个AXAX键与轴线的夹角键与轴线的夹角同时变大或减同时变大或减小小 2 2）不对称的变形振动）不对称的变形振动asas：三个三个AXAX键与轴线的夹角不同时变键与轴线的夹角不同时变大或减小大或减小型分子3AX型分子3AX113753cmsCH114503cmasCH1、基本原理、基本原理.u红外光谱产生条件红外光谱产生条件 v 红外活性振动：红外活性振动：分子振动产生偶极矩的变化，从而产生红外吸分子振动产生偶极矩的变化，从而

8、产生红外吸收的性质收的性质v 红外非活性振动：红外非活性振动：分子振动不产生偶极矩的变化，不产生红外分子振动不产生偶极矩的变化，不产生红外吸收的性质吸收的性质分子吸收红外辐射的频率恰等于分子振动频率整数倍分子吸收红外辐射的频率恰等于分子振动频率整数倍分子在振、转过程中的净偶极矩的变化不为分子在振、转过程中的净偶极矩的变化不为0，即分子产生红外活性振动，且辐射与分子振动发生即分子产生红外活性振动，且辐射与分子振动发生 能量耦合。能量耦合。L即0即1、基本原理、基本原理.1、基本原理、基本原理u 红外吸收光谱与分子结构关系的基本概念红外吸收光谱与分子结构关系的基本概念l 红外吸红外吸收峰类型收峰类

9、型a）基频峰：基频峰：分子吸收一定频率红外线，振动能级从基分子吸收一定频率红外线，振动能级从基态跃迁至第一振动激发态产生的吸收峰（即态跃迁至第一振动激发态产生的吸收峰（即=0 1产生的峰）产生的峰）L1.1、基本原理、基本原理b）泛频峰）泛频峰倍频峰：倍频峰：分子的振动能级从基态跃迁至第二振动激发态、第三分子的振动能级从基态跃迁至第二振动激发态、第三振动激发态等高能态时所产生的吸收峰（即振动激发态等高能态时所产生的吸收峰（即=1=2，3-产生的峰）产生的峰）L即22 L33 L21L21L.1、基本原理、基本原理l 特征峰与相关峰特征峰与相关峰特征峰：特征峰：可用于鉴别官能团存在的吸收峰。相关

10、峰：相关峰：由一个官能团引起的一组具有相互依存关系的 特征峰。.1、基本原理、基本原理l 红外吸收光谱的分区红外吸收光谱的分区1特征区（特征频谱区）：特征区（特征频谱区）：40001250cm-1的高频区的高频区包含包含H的各种单键、双键和三键的伸缩振动及面内弯的各种单键、双键和三键的伸缩振动及面内弯曲振动曲振动特点：吸收峰稀疏、较强，易辨认特点：吸收峰稀疏、较强，易辨认2指纹区：指纹区：1250400cm-1的低频区的低频区包含包含CX（X：O，H，N）单键的伸缩振动）单键的伸缩振动及各种面内弯曲振动及各种面内弯曲振动特点：吸收峰密集、难辨认特点：吸收峰密集、难辨认指纹指纹.1、基本原理、基

11、本原理 通常中红外光区又可分为四个吸收区域(如教材P121表3-2所示)或以下八个吸收段：(1)OH,NH伸缩振动段伸缩振动段 OH伸缩振动在伸缩振动在37003100cm-1，游离的羧基的伸缩振动频率在3600cm-1左右，形成氢键缔合后移向低波数，谱带变宽，羧基中的OH吸收峰宽到32002500cm-1，该普带是判断醇、酚和有机酸的重要判断醇、酚和有机酸的重要依据依据。一级、二级胺或酰胺等的N一H伸缩抓动类似于OH键，但NH2为双峰,NH为单峰。游离的NH键伸缩振动在35003300cm-1，强度中等，缔合将使峰的位置及强度都生变化.但不及羧基显著，向低波数移动大约100cm-1左右，.1

12、、基本原理、基本原理(2)不饱和不饱和CH伸缩振动段伸缩振动段 烯烃、炔烃和芳烃等不饱和烃的CH伸缩振动大部分在31003000cm-1，端炔基（CH）的红外吸收在3300cm-1 甲基、亚甲基、叔碳氢及醛基的饱和CH基伸缩振动段在30002700cm-1，其中只有醛基CH伸缩振动在2720cm-1附近(特征吸收峰)，其余均在30002800cm-1。3000cm-1区分饱和和不饱和烃的分界线。区分饱和和不饱和烃的分界线。(3)饱和饱和CH伸缩振动段伸缩振动段(4)叁键与累积双键叁键与累积双键段段CC，CN等叁键的伸缩振动C=C=C，N=C=O等累积双键的不对称伸缩振动24002100cm-1

13、.1、基本原理、基本原理(5)羧羧基伸缩振动段基伸缩振动段羧基的伸缩振动在19001650cm-1，强度大，特征明显。(6)双键伸缩振动段双键伸缩振动段 烯烃中的双键和芳环上的双键以及碳氮双键的伸缩振动在16751500cm-1。判断有无芳环存在判断有无芳环存在：芳环骨架振动在芳环骨架振动在16001500cm-1之之 间有间有23个中等强度的吸收峰个中等强度的吸收峰；判断判断C=C或或C=N键键 在在16751600cm-1 的吸收的吸收峰。峰。.1、基本原理、基本原理(7)CH面内变形振动段面内变形振动段 烃类CH面内变形振动在14751300cm-1；甲基、亚甲基的变形振动位置一般都比较

14、固定。CH3由于存在着对称与不对称变形振动，通常可以 看到两个以上的吸收峰(8)不饱和不饱和CH面面外外变形振动段变形振动段 烯烃C-H面外变形振动CH位位在在8001000cm-1；不同取代类型的烯烃，其CH位置不同，可用以判断 烯烃的取代类型；（具体见教材具体见教材P120 图图3-8）.1、基本原理、基本原理表表1 主要官能团的红外吸收谱带主要官能团的红外吸收谱带.1、基本原理、基本原理l 影响基团频率位移的因素影响基团频率位移的因素（1）外部因素：外部因素：受溶剂的极性受溶剂的极性和和仪器色散元件性能影响仪器色散元件性能影响 色散元件性色散元件性能优劣能优劣相邻峰的分辨率相邻峰的分辨率

15、溶剂极性溶剂极性振动频率振动频率 极性基极性基团伸缩团伸缩.1、基本原理、基本原理（2）内部因素：内部因素：a,a,诱导效应（吸电效应）诱导效应（吸电效应）：K，双键性吸电性取代基的取代基的电负性电负性分子中电子分子中电子的分布的分布基团的特基团的特征频率征频率键力常数键力常数的变化的变化静电诱静电诱导作用导作用.1、基本原理、基本原理K，电子离域，双键性共轭效应使（2 2）共轭效应：）共轭效应：形成多重键的形成多重键的电子在一定程度上可以移动，最终电子在一定程度上可以移动，最终使使振动频率移向低波数区振动频率移向低波数区.1、基本原理、基本原理（3）偶极场效应偶极场效应：在分子空间在分子空间

16、内内相互靠近的官能团之间能产生偶极场相互靠近的官能团之间能产生偶极场效应，从而使的效应，从而使的振动频率振动频率移向移向高高波数区波数区。（4）氢键效应：）氢键效应：羧基与羧基间易形成氢键，从而使得电子云密度平均羧基与羧基间易形成氢键，从而使得电子云密度平均化，最终化，最终使伸缩频率降低使伸缩频率降低；.1、基本原理、基本原理（5）振动偶合）振动偶合 适当结合的两个振动基团，若原来的振动频率很近，它适当结合的两个振动基团，若原来的振动频率很近，它们之间们之间可能会产生相互作用而使得谱峰裂分为两个，一个高可能会产生相互作用而使得谱峰裂分为两个，一个高于正常频率，一个低于正常频率。这种两个基团的相

17、互作用于正常频率，一个低于正常频率。这种两个基团的相互作用被称为被称为振动的偶合振动的偶合。酸酸酐酐的两个的两个羧基羧基.1、基本原理、基本原理(6)费米共振费米共振 当一个振动的倍频与另一个振动的基频接近时，由于发当一个振动的倍频与另一个振动的基频接近时，由于发生相互作用而生很强的吸收峰或发生裂分，这种现象叫做生相互作用而生很强的吸收峰或发生裂分，这种现象叫做费米共费米共振。振。例如，正丁基乙烯醚(n-C4H9O-CH=CH2)分了中的双键与氧原了相连接，=CH面外弯曲振动次数由990 cm-1降至810 cm-1，它的倍频(2810cm-1=1620 cm-1)刚好与双键基频(1623 c

18、m-1)靠近，因此发生费米共振，从而出现1640 cm-1和1613 cm-1两个强吸收峰。.1、基本原理、基本原理(7)立体障碍立体障碍 由于立体障碍，碳基与双键之间的共轭效应受到限制时，C=O较高。在(b)中，由于接在C=O上的CH3的立体障碍，C=O与苯环的双键不能处于同一平面，所以C=O较(a)高。.1、基本原理、基本原理(8)环的张力最大环的张力最大 环的张力越大C=O振动频率越高。在以上几种酮中，四元环的张力最大，因此C=O振动频率最高。.1、基本原理、基本原理u 吸收峰强的表示方法吸收峰强的表示方法l影响峰强度的因素影响峰强度的因素.1、基本原理、基本原理u 常见官能团的特征吸收

19、频率常见官能团的特征吸收频率 具体见教材具体见教材P125 表表3-3.u 色散型红外色散型红外吸收光谱仪吸收光谱仪光源 单色器 样品池 检测器 记录仪 岛津IR435 红外分光光度计l 基本结构基本结构2、红外吸收光谱仪红外吸收光谱仪.(1)(1)光源光源:提供红外辐射提供红外辐射 硅碳棒硅碳棒：由碳化硅烧结而成，工作温度：由碳化硅烧结而成，工作温度1200120014001400，发光面积大，价格便宜，操作方便。使用波长，发光面积大，价格便宜，操作方便。使用波长范围较能斯特灯宽。范围较能斯特灯宽。能斯特灯能斯特灯：由混合的稀土金属（锆、钍、铈）氧化：由混合的稀土金属（锆、钍、铈）氧化物制成

20、，工作温度在物制成，工作温度在17501750。使用寿命长，稳定性好，。使用寿命长，稳定性好，在短波范围使用比硅碳棒有利，但其价格较贵，操作不在短波范围使用比硅碳棒有利，但其价格较贵，操作不如硅碳棒方便。如硅碳棒方便。2、红外吸收光谱仪红外吸收光谱仪.(2)吸收池（样品池）吸收池（样品池）分析气体时用气体池；分析液体使用液体池；分析固体分析气体时用气体池；分析液体使用液体池；分析固体用固体支架。用固体支架。各类吸收池都有岩盐窗片。最常用的是各类吸收池都有岩盐窗片。最常用的是KBr，因为，因为KBr在在4000400cm-1光区不产生吸收光区不产生吸收，因此可绘制，因此可绘制全波段光谱图。使用中

21、要注意防潮。全波段光谱图。使用中要注意防潮。也可用也可用KI、KCl、NaCl等等。红外用红外用KBr2、红外吸收光谱仪红外吸收光谱仪.吸收池吸收池气体吸收池气体吸收池一种一种液体池液体池 固体支架固体支架2、红外吸收光谱仪红外吸收光谱仪.(3)(3)单色器单色器 功能是功能是把通过样品池和参比池而进入入射狭缝的复合把通过样品池和参比池而进入入射狭缝的复合光色散成单色光光色散成单色光，再射到检测器上加以测量。单色器有两，再射到检测器上加以测量。单色器有两种：种：A、棱镜棱镜：早期的红外光谱仪主要用棱镜。：早期的红外光谱仪主要用棱镜。B、光栅光栅：目前多用光栅，分辨率高，价格便宜。：目前多用光栅

22、，分辨率高，价格便宜。2、红外吸收光谱仪红外吸收光谱仪.(4)(4)检测器检测器 A、高真空热电偶高真空热电偶：是色散型红外分光光度计中常用的检测：是色散型红外分光光度计中常用的检测器。热电偶两端点由于温度不同产生温差热电势，让红外光照器。热电偶两端点由于温度不同产生温差热电势，让红外光照射热电偶的一端，此时，两端点间的温度不同，产生电势差，射热电偶的一端，此时，两端点间的温度不同，产生电势差，在回路中有电流通过。电流大小随红外光的强弱而变化，试样在回路中有电流通过。电流大小随红外光的强弱而变化，试样吸收红外光，引起电流大小的改变。热电偶密封在一个高真空吸收红外光，引起电流大小的改变。热电偶密

23、封在一个高真空的玻璃容器内。的玻璃容器内。B B、热释电检测器：、热释电检测器：是傅里叶变换红外光谱仪中常用检测器是傅里叶变换红外光谱仪中常用检测器。用硫酸三苷肽（简称。用硫酸三苷肽（简称TGSTGS）的单晶薄片作为检测元件。特点）的单晶薄片作为检测元件。特点是响应速度块，能实现高速扫描。是响应速度块，能实现高速扫描。2、红外吸收光谱仪红外吸收光谱仪.2、红外吸收光谱仪红外吸收光谱仪.2、红外吸收光谱仪红外吸收光谱仪u 傅里叶变换红外光谱傅里叶变换红外光谱l 工作原理工作原理红外光源摆动的凹面镜摆动的凹面镜迈克尔逊干扰仪检测器样品池参比池同步摆动干涉图谱计算机解析红外谱图还原M1BSIIID.

24、2、红外吸收光谱仪红外吸收光谱仪 干涉仪是光谱仪的心脏，光束进入干涉仪后一分为二干涉仪是光谱仪的心脏，光束进入干涉仪后一分为二：一束一束(T）透透过到动镜、另一束过到动镜、另一束(R)反射到定镜。反射到定镜。l 干涉仪 透射光透射光(T)从定镜反射回来从定镜反射回来(在在这里被调制这里被调制)到达分束器一部分透到达分束器一部分透射返回光射返回光源源(TT)，另一部分反射，另一部分反射到样品到样品(TR)，反射光从定镜反反射光从定镜反射回来到分束器，一部分反射返回射回来到分束器，一部分反射返回光光源源(RR)，一部分透射到样品，一部分透射到样品(RT),也就是说在干涉仪的输出也就是说在干涉仪的输

25、出部分有两部分，它们被加和部分有两部分，它们被加和：TR+RT。根据动镜的位置，这两束光得到加强或减弱，产生干涉，得到一根据动镜的位置，这两束光得到加强或减弱，产生干涉，得到一干涉图。干涉图信号经检测器转变成电信号，通过计算机经傅里叶干涉图。干涉图信号经检测器转变成电信号，通过计算机经傅里叶变换后即得红外光谱图，如变换后即得红外光谱图，如左上图左上图所示。所示。.2、红外吸收光谱仪红外吸收光谱仪l 傅里叶变换红外光谱仪的傅里叶变换红外光谱仪的优点优点 测量测量速度极快速度极快 在1秒内就可以完成一张红外光谱的测量工作，方便与其它仪器联用。灵敏度高灵敏度高 因为傅里叶变换红外光谱仪没有狭缝和单色

26、器，反射面大，则到达检测器上的能量大，可以检测10-12g10-9g 的样品；分辨率高分辨率高 波数精度可达0.l0.005cm-1。测定精度高测定精度高 重复性可达0.1%，而杂散光小于0.01%。测定的光谱范围宽测定的光谱范围宽 测定范围可达10 10000 cm-1。.3、实验技术实验技术u 固体样品的制备固体样品的制备l KBr压片法压片法 红外测定用锭片一般直径为红外测定用锭片一般直径为13mm，厚度为厚度为1 mm左右。左右。一般样品一般样品制备方法制备方法：取1mg2mg试样在玛瑙研钵或振动球磨机中磨细后加100mg 200mg已干燥磨细的KBr粉末(若样品颜色较深可适量增加KB

27、r的量)，充分混合并研磨，使平均颗粒尺寸为2m左右即可。将研磨好的混合物均匀地放入模具的顶模与底模之问，然后把模具放入压力机中，在10MPa左右的压力下1min 2min得到锭片。.3、实验技术实验技术压片机压片机.3、实验技术实验技术 难研磨样品难研磨样品压片步骤压片步骤：先将样品溶于几滴挥发性溶剂中再与KBr粉末混合成糊状，然后研磨至溶剂挥发完全，也可在红外灯下挥发残留的溶剂，注意必须将溶剂完全挥发。弹性样品弹性样品压片步骤：压片步骤：如橡胶，可用低温(-40)使其变脆而易粉碎，再与KBr粉末混合研磨。将研磨好的物料放入专用模具专用模具中加压，制成厚为1mm2mm的透明圆片，然后将此透明薄

28、片放入仪器光路中进行测定。KBr对钢制模具表面的腐蚀性很大，模具用过后必须及时对钢制模具表面的腐蚀性很大，模具用过后必须及时清洗干净，然后保存在干燥环境中清洗干净，然后保存在干燥环境中；易吸水、潮解样品不宜用压片法易吸水、潮解样品不宜用压片法（红外怕水红外怕水）；）；研磨样品一定要用玛瑙研钵研磨样品一定要用玛瑙研钵；研磨时必须把样品均匀地分散研磨时必须把样品均匀地分散在在KBr中中并尽量研磨细。并尽量研磨细。.3、实验技术、实验技术p 常用的红外固体溶剂常用的红外固体溶剂.3、实验技术实验技术 固体样品制成薄膜进行测定可以避免基质或溶剂对样品光谱的干扰，薄膜的厚度为10 m-30m，且厚薄均匀

29、。薄膜法主要用于聚合物测定，对于一些低熔点的低分了化合物也可应用。薄膜法有以下3种。熔融涂膜熔融涂膜：适用于一些熔点低、熔融时不分解、不产生化学变化的样品。热压成膜热压成膜：对于热塑性聚合物或在软化点附近不发生化学变化的塑性无机物，可将样品放在模具中加热至软化点以上或熔融后再加压力压成厚度合适的薄膜。溶液铸膜溶液铸膜：将样品溶解于适当的溶剂中，然后将溶液滴在盐片、玻璃板、平面塑料板、金属板、水面上或水银面上，使溶剂挥发掉就可以得到薄膜了。l 薄膜法薄膜法.3、实验技术实验技术 首先把干燥的样品放入玛瑙研钵中充分研细，然后滴几滴液态石蜡到玛瑙研钵中继续研磨，直到呈均匀的粗糊状，用样品铲把分散在玛

30、瑙研钵四周的样品糊聚拢并铲入盐片上，放入仪器光路中测绘其光谱。l 糊状法糊状法 大多数能转变成固体粉末的样品都可采用糊状法测定。氟化煤油在40001300cm-1区域内是红外透明的，液体石蜡的红外谱图比较简单，只在30002850cm-1,1460cm-1和1378cm-1，以及720cm-1处出现吸收，适用于130050cm-1的范围，氟化煤油和石蜡油的光谱也可由差谱方法或在参比光路上补偿除去。.3、实验技术实验技术u液体样品的制备技术液体样品的制备技术E 液膜法液膜法 液膜法是液体样品定性分析中应用较广的一种方法。即在两个盐片之问滴12滴样品放在两个盐片之问制成一个液膜进行测定。首先滴加一

31、小滴样品于一片窗片的中央，再压上另一片窗片，依靠两窗片问的毛细作用保持住液层，这样就制成液膜了。将它放在可拆式液体池架中固定即可测绘其光谱。E 涂片法涂片法 对挥发性小而沸点较高且黏度较大的液体样品，可用一不锈钢样品刮刀取少量样品直接均匀地涂在空白的溴化钾片上，用红外灯或电吹风驱除溶剂后测定。对于吸收弱对于吸收弱或或黏黏度低而涂层薄的样品，要在片上反复度低而涂层薄的样品，要在片上反复几几次涂上样品后才次涂上样品后才能得到高质量的光谱能得到高质量的光谱。由于涂膜的厚度难以掌握故涂片法一般只用于定性分析定性分析。.3、实验技术实验技术E 液体池法液体池法：采用的是固定液体池，固定池中两块盐片与问隔

32、片和垫圈以及前后框是合在一起的，不能随意拆开清洗和盐片抛光，因此溶液法适合于沸点低、黏度小和充分除去水分的样品的定量分析。u气体样品的制备气体样品的制备 气体试样一般都灌注于右图所示的玻璃气体槽内进行测定。它的两端就合有能透红外光的(NaCl或KBr)窗片。进样前应先抽真空。.样品的测定（样品的测定（KBrKBr压片法）压片法）固体样品测定流程示意：固体样品测定流程示意：制备制备KBr空白压片空白压片（高纯（高纯KBr可不做）可不做）空气（高纯空气（高纯KBr时）时）背景扫描背景扫描Background Scan制备固体样品和制备固体样品和KBr压片压片样品扫描样品扫描Sample Scan谱

33、图处理谱图处理3、实验技术实验技术.KBr压片的制备（以制备压片的制备（以制备Aspirin样品为例）样品为例）KBr压片模具压片模具底座底座样品底座样品底座(硅碳钢圆柱硅碳钢圆柱)压片压片框架框架保护外套保护外套玛瑙研钵玛瑙研钵弹簧弹簧模压杆模压杆模压冲杆模压冲杆模压底座模压底座3、实验技术实验技术.手动液压机手动液压机气阀气阀油阀油阀压力压力杆杆3、实验技术实验技术.取取0.20.4克克KBr，然后取，然后取24毫克毫克Aspirin，即样品的量，即样品的量约为约为KBr的的1%，在玛瑙研钵中充分研细在玛瑙研钵中充分研细。（此操作在红外灯此操作在红外灯下进行下进行；如果样品颜色较深则适当增

34、加；如果样品颜色较深则适当增加KBr的量的量）3、实验技术实验技术.在底座上先放一个样品底座（硅碳钢圆柱，光滑干净面在底座上先放一个样品底座（硅碳钢圆柱，光滑干净面向上），在将压片框架平稳的套在样品底座露出部分上。向上），在将压片框架平稳的套在样品底座露出部分上。3、实验技术实验技术.将充分研磨的样品和将充分研磨的样品和KBrKBr混合粉末倒入样品框架中，注混合粉末倒入样品框架中，注意尽量不要散落到侧壁上，用药匙柄将药品调节铺平后意尽量不要散落到侧壁上，用药匙柄将药品调节铺平后放上第二个样品底座，此时光滑面向下。放上第二个样品底座，此时光滑面向下。.套上保护外套，放上弹簧，最后插入模压杆。套上

35、保护外套，放上弹簧，最后插入模压杆。3、实验技术实验技术.用手掌按紧模压杆，放在手动液压机上，打开液压机油用手掌按紧模压杆，放在手动液压机上，打开液压机油阀，关闭气阀（顺时针到转不动），用压杆增压，直到阀，关闭气阀（顺时针到转不动），用压杆增压，直到表头示数达表头示数达80KN80KN，稳定，稳定5 5分钟左右。分钟左右。3、实验技术实验技术.打开气阀，从液压机上取下制片模具，将样品底座和样品框架打开气阀，从液压机上取下制片模具，将样品底座和样品框架一同取出，放到模压底座上，套上保护外套，插入模压冲杆。一同取出，放到模压底座上，套上保护外套，插入模压冲杆。将整个装置再放到液压机上轻压，听到将整

36、个装置再放到液压机上轻压，听到“铛铛”的响声即停。的响声即停。.将制片装置取下拆除，用镊子取下样片放入样品架的样将制片装置取下拆除，用镊子取下样片放入样品架的样品腔中，用磁片固定好，插入到仪器的样品槽中。品腔中，用磁片固定好，插入到仪器的样品槽中。3、实验技术实验技术.3、实验技术实验技术 红外光谱仪操作规程及注意事项红外光谱仪操作规程及注意事项1 保持室内干燥，空调和除湿机必须全天开机（保持环境条件保持室内干燥，空调和除湿机必须全天开机（保持环境条件 25 10左右，湿度左右，湿度 70）；）；2保持实验室安静和整洁，不得在实验室内进行样品化学处理，保持实验室安静和整洁，不得在实验室内进行样

37、品化学处理，实验完毕即取出样品室内的样品。实验完毕即取出样品室内的样品。3经常检查干燥剂颜色，如果兰色变浅，立即更换。经常检查干燥剂颜色，如果兰色变浅，立即更换。4根据样品特性以及状态，制定相应的制样方法并制样。根据样品特性以及状态，制定相应的制样方法并制样。5测试红外光谱图时，扫描空光路背景信号和样品文件信号，测试红外光谱图时，扫描空光路背景信号和样品文件信号，经傅立叶变换得到样品红外光谱图经傅立叶变换得到样品红外光谱图（测试前侧背景值）（测试前侧背景值）。.3、实验技术实验技术6没测试没测试完完一个样品后一定要记录保存一个样品后一定要记录保存。7设备停止使用时，样品室内应放置盛满干燥剂的培

38、养皿。设备停止使用时，样品室内应放置盛满干燥剂的培养皿。8干燥剂再生：将干燥剂在烘箱内干燥剂再生：将干燥剂在烘箱内105烘干至兰色（约烘干至兰色（约3 小时）即可。小时）即可。9将压片模具、将压片模具、KBr晶体、液体池及其窗片放在干燥器内晶体、液体池及其窗片放在干燥器内 备用。备用。10液体池使用液体池使用NaCl、CaF2、BaF2等晶体很脆易碎，应小等晶体很脆易碎，应小 心保存。心保存。11液体池使用的液体池使用的KRS-5晶体剧毒，使用时避免直接接触晶体剧毒，使用时避免直接接触 （戴手（戴手 套），打磨套），打磨KRS-5晶体时避免接触或吸入晶体时避免接触或吸入KRS-5 粉末，打磨的

39、废弃物必须妥善处理。粉末，打磨的废弃物必须妥善处理。.4、红外吸收光谱法的应用红外吸收光谱法的应用 红外光谱在化学领域中的应用十分广泛，因其方法简便、迅方法简便、迅速和可靠速和可靠；同时样品用量少、可回收同时样品用量少、可回收；对样品也无特殊要求，无对样品也无特殊要求，无论气体、固体和液体均可以进行检测论气体、固体和液体均可以进行检测。所以它不仅用于分了结构分了结构的基础研究，如确定分了的空问构型，求出化学键的力常数、键长和键角等；而且广泛地用于化合物的定性、定量分析定性、定量分析和化学反化学反应的机理研究应的机理研究等，它应用最广的还是对未知化合物进行结构鉴定对未知化合物进行结构鉴定。红外光

40、谱一般解析步骤如下红外光谱一般解析步骤如下：(1)检查光谱图是否符合要求。检查光谱图是否符合要求。(2)了解样品来源、样品的理化性质、其他分析的数据、样了解样品来源、样品的理化性质、其他分析的数据、样品重结晶、溶剂及纯度。品重结晶、溶剂及纯度。(3)排除可能的排除可能的“假谱带假谱带”。.4、红外吸收光谱法的应用红外吸收光谱法的应用 (4)若若可能，应根据可能，应根据其他分析数据算出分了的不饱和度其他分析数据算出分了的不饱和度U:式中，n4、n3、n1分别为分了式中四价、三价、一价元素的数目。通常规定通常规定双键双键和和饱和的苯环结构饱和的苯环结构不饱和度为不饱和度为1，三键三键饱和饱和度为度

41、为2，苯环苯环不饱和度为不饱和度为4.(5)结合其他分析数据，确定化合物的结构单元，推出可能的结合其他分析数据，确定化合物的结构单元，推出可能的结构式。结构式。(6)已知化合物分了结构的验证。已知化合物分了结构的验证。(7)标准图谱对照。标准图谱对照。(8)计算机谱图库检索。计算机谱图库检索。.4、红外吸收光谱法的应用红外吸收光谱法的应用u 定性定性分分析析 谱图解析的程序无统一的规则，一般可归纳为两种方式：按光谱图中吸收峰强度顺序解析，即首先识别特征区的最强峰，然后是次强峰或较弱峰，它们分别属于何种基团，同时查对指纹区的相关峰加以验证，以初步推断试样物质的类别，最后详细地查对有关光谱资料来确

42、定其结构;按基团顺序解析，即首先按C=O,OH,CO,C=C(包括芳环)、C=N和一NO2等几个主要基团的顺序，采用肯定与否定的方法，判断试样光谱中这些主要基团的特征吸收峰存在与否，以获得分子结构的概貌，然后查对其细节，确定其结构。在解析过程中，要把注意力集中到主要基团的相关峰在解析过程中，要把注意力集中到主要基团的相关峰上，避免孤立解析。上，避免孤立解析。.4、红外吸收光谱法的应用红外吸收光谱法的应用按基团顺序解析红外吸收光谱的方法如下按基团顺序解析红外吸收光谱的方法如下:（1）首先查对首先查对C=O18401630cm-1(s)的吸收是否存在，如存的吸收是否存在，如存在，则可进一步查对下在

43、，则可进一步查对下列羧列羧基化合物是否存在基化合物是否存在;酰胺酰胺 查对NH约3500cm-1(m-s)有峰时，是否为等强度 双峰；羧酸羧酸 查对OH 33002500cm-1是否有宽而散的吸收峰；醛醛 查对CHO基团的CH 约2720cm-1特征吸收峰是否 存在；酸酐酸酐 查对C=O约1810和2500cm-1 的双峰是否存在；脂脂 查对CO13001000cm-1特征吸收峰是否存在；酮酮 查对以上基团吸收都不存在时，则此羧基化合物 很可能是酮；且酮的as,CC C在13001000cm-1有 一弱吸收峰。.4、红外吸收光谱法的应用红外吸收光谱法的应用 （2）如果谱图上无如果谱图上无C=O

44、吸收带，则可查对是否为醇、酚、吸收带，则可查对是否为醇、酚、胺、胺、醚等化合物醚等化合物;醇或酚醇或酚 查对是否存在OH在36003200cm-1(s)和CO 在 13001000cm-1(s,宽)特征吸收;胺胺 查对是否存在NH35003100cm-1 和NH 13001000cm-1 特征吸收;醚醚 查对是否存在COC 13001000cm-1的特征吸收，且无 醇、酚的OH 36003200cm-1 特征吸收;（3）查对是否存在查对是否存在C=C双键或芳环双键或芳环;查对有无链烯是否存在C=C(约1650cm-1)的特征吸收带，有无芳香环的C=C(约1600 和1500cm-1)的特征吸收

45、带，查对有无链烯和无芳香环是否存在=CH(约3100cm-1)特征吸收;.4、红外吸收光谱法的应用红外吸收光谱法的应用（4）查对是否存在查对是否存在CC和和CN叁吸收带；叁吸收带；查对有无CC(约2150cm-1,w,尖锐)特征吸收；查有无CH (约3200cm-1,m,尖锐)特征吸收;查对有无CN(约22602220cm-1,m-1)特征吸收；（5）查对是否存在硝基化合物查对是否存在硝基化合物；查对有无as,NO2(约1560cm-1,s)和s,NO2(约1350cm-1,)特征吸收;（6）查对是否存在烃类化合物如在试样光谱中未找到以上各种查对是否存在烃类化合物如在试样光谱中未找到以上各种

46、基团的特征吸收峰，而在约基团的特征吸收峰，而在约3000 cm-1，约，约1470 cm-1，约，约 1380 cm-1和和780720 cm-1有吸收峰，则可能是烃有吸收峰，则可能是烃类类化合物。化合物。.4、红外吸收光谱法的应用红外吸收光谱法的应用u 标准谱图的使用标准谱图的使用 在进行定性分析时，对于能获得相应纯品的化合物，一般通过谱图对照即可。对于没有已知纯品的化合物，则需要与标准谱图进行对照，最用的标准谱图是“萨特勒”标准红外光谱集(Sadtler,catalog of infrared standard spectra)，为了便于检索，“萨特勒”标准红外光谱集分为以下几大类：聚合物

47、和相关化合物聚合物和相关化合物(5057张张)；纯有机化合物纯有机化合物(158780张张)；工业化合物工业化合物(21950张张)；刑侦科学领域刑侦科学领域(19200张张)；环保科技环保科技(6340张张)；无机物和有机金属无机物和有机金属类类(2540张张)；.4、红外吸收光谱法的应用红外吸收光谱法的应用u 红外吸收光谱图的解析示例红外吸收光谱图的解析示例1.鉴别化合物的异同鉴别化合物的异同 某个化合物的红外光谱图同熔点、沸点、折射率和比旋度等物理常数一样是该化合物的一种特征。尤其是有机化合物的红外光谱吸收峰多达 20 个以上，如同人的指纹一样彼此各不相同，因此用它鉴别化合物的异同，可靠

48、性比其他物理手段强。.4、红外吸收光谱法的应用红外吸收光谱法的应用2.鉴别化合物的类型鉴别化合物的类型 根据主要的特征峰可以确定化合物中所含官能团，以此鉴别化合物的类型。如某化合物的图谱中只显饱和CH 特征峰，就是烷烃化合物；如图谱中显示有=CH 和C=C 或C C 等不饱和键的峰，就属于烯类或炔类。其他官能团如HX、XY、C=O 和芳环等也较易认定，从而可以确定化合物为醇、胺、腈或羰基等。同一种官能团如果处在不同的化合物中，就会因化学环境不相同而影响到它的吸收峰位置，为推定化合物的分子结构提供十分重要的信息。以羰基化合物为例，有酯、醛和酸酐等，利用化学性质有的容易鉴别，有的却很困难，而红外光谱就比较方便和可靠。.4、红外吸收光谱法的应用红外吸收光谱法的应用 革菌酸(Thelephoric Acid)早先用化学方法确定结构式为(A)。后经红外检测该品的还原乙酰化合物，仅见到1760 cm-1乙酰酯基峰。革菌酸原有的 1629 cm-1强峰变为弱峰，表明分子中原先并无羧基，其正确结构式为(B)。.4、红外吸收光谱法的应用红外吸收光谱法的应用3.未知物的确定未知物的确定 见书P147-178作业：作业：P150 （请抄题）（请抄题）T1