第四章 紅外吸收光譜法ppt課件

.,第4章紅外吸收光譜法Infraredspectrometry,.,4.1概論,紅外吸收光譜法是利用物質(zhì)分子對紅外輻射的特征吸收，來鑒別分子結(jié)構(gòu)或定量的方法。紅外光譜屬于分子振動光譜，由于分子振動能級躍遷伴隨著轉(zhuǎn)動能級躍遷，為帶狀光譜。紅外光譜最重要的應(yīng)用是中紅外區(qū)有機化合物的結(jié)構(gòu)鑒定。也可用于定量分析。,.,4.1.1紅外光區(qū)的劃分及應(yīng)用,.,4.1.1紅外光區(qū)的劃分及應(yīng)用,近紅外光譜區(qū)：低能電子能級躍遷含氫原子團(tuán)：-OH、-NH、-CH伸縮振動的倍頻吸收峰稀土及過渡金屬離子配位化學(xué)的研究對象適用于水、醇、高分子化合物、含氫原子團(tuán)化合物的定量分析,紅外吸收光譜法：分子的振動、轉(zhuǎn)動基頻吸收光譜區(qū)應(yīng)用最為廣泛的紅外光譜區(qū),遠(yuǎn)紅外光譜區(qū)：氣體分子的轉(zhuǎn)動能級躍遷液體與固體中重原子的伸縮振動晶體的晶格振動某些變角振動、骨架振動-異構(gòu)體的研究金屬有機化合物、氫鍵、吸附現(xiàn)象研究該光區(qū)能量弱,較少用于分析,.,4.1.2紅外吸收光譜的特點,紅外吸收只有振-轉(zhuǎn)躍遷，能量低；應(yīng)用范圍廣：除單原子分子及單核分子外，幾乎所有有機物均有紅外吸收；分子結(jié)構(gòu)更為精細(xì)的表征：通過IR譜的波數(shù)位置、波峰數(shù)目及強度確定分子基團(tuán)、分子結(jié)構(gòu)；定量分析；固、液、氣態(tài)樣均可用，且用量少、不破壞樣品；分析速度快。與色譜等聯(lián)用（GC-FTIR）具有強大的定性功能。,.,4.1.2紅外吸收光譜的特點,.,4.1.3紅外吸收光譜圖的表示方法,紅外光譜以T或T來表示，下圖為苯酚的紅外光譜。,T(%),.,4.2基本原理,樣品受到頻率連續(xù)變化的紅外光照射時，樣品分子選擇性地吸收某些波數(shù)范圍的輻射，引起偶極矩的變化，產(chǎn)生分子振動和轉(zhuǎn)動能級從基態(tài)到激發(fā)態(tài)的躍遷，并使相應(yīng)的透射光強度減弱。紅外光譜中，吸收峰出現(xiàn)的頻率位置由振動能級差決定，吸收峰的個數(shù)與分子振動自由度的數(shù)目有關(guān)，而吸收峰的強度則主要取決于振動過程中偶極矩的變化以及能級的躍遷概率。下面我們分別具體說明。,.,4.2.1產(chǎn)生紅外吸收的條件,分子吸收輻射產(chǎn)生振轉(zhuǎn)躍遷必須滿足兩個條件：條件一：輻射光子的能量應(yīng)與振動躍遷所需能量相等。根據(jù)量子力學(xué)原理，分子振動能量E振是量子化的，即E振=（V+1/2）h為分子振動頻率，V為振動量子數(shù)，其值取0，1，2，分子中不同振動能級差為E振=Vh也就是說，吸收光子的能量（ha）要與該能量差相等，即a=V時，才可能發(fā)生振轉(zhuǎn)躍遷。例如當(dāng)分子從基態(tài)（V=0）躍遷到第一激發(fā)態(tài)（V=1），此時V=1，即a=,.,4.2.1產(chǎn)生紅外吸收的條件,條件二：輻射與物質(zhì)之間必須有耦合作用,.,4.2.2雙原子分子的振動,分子的兩個原子以其平衡點為中心，以很小的振幅（與核間距相比）作周期性“簡諧”振動，其振動可用經(jīng)典剛性振動描述：k為化學(xué)鍵的力常數(shù)（N/cm=mdyn/），為雙原子折合質(zhì)量如將原子的實際折合質(zhì)量（通過Avogaro常數(shù)計算）代入，則有,.,4.2.2雙原子分子的振動,影響基本振動躍遷的波數(shù)或頻率的直接因素為化學(xué)鍵力常數(shù)k和原子質(zhì)量。k大，化學(xué)鍵的振動波數(shù)高，如kCC(2222cm-1)kC=C(1667cm-1)kC-C(1429cm-1)（質(zhì)量相近）質(zhì)量m大，化學(xué)鍵的振動波數(shù)低，如mC-C(1430cm-1)C=O基團(tuán)的振動有關(guān)的特征吸收帶。2.所選擇的吸收帶的吸收強度應(yīng)與被測物質(zhì)的濃度有線性關(guān)系。3.所選擇的吸收帶應(yīng)有較大的吸收系數(shù)且周圍盡可能沒有其他吸收帶存在，以免干擾。,.,4.5.2.2吸收光度的測定,1.基線法2.一點法該法不考慮背景吸收，直接從譜圖中分析波數(shù)處讀取譜圖縱坐標(biāo)的透射比，再由公式A=lg1/T計算吸光度。實際上這種背景可以忽略的情況較少，因此多用基線法。,.,4.5.2.3標(biāo)準(zhǔn)曲線與聯(lián)立方程,1.吸收強度比法組份1A1=a1b1c1組份2A2=a2b2c2若令R=A1/A2，則R=A1/A2=a1/a2c1/c2=Kc1/c2其中K=a1/a2。由于在二元組分中，c1+c2=1，所以可用下式分別求組分（1）和（2）的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)或摩爾分?jǐn)?shù)：c1=R/（K+R）c2=K/（K+R）同理，可定量測定三元或三元以上組分的混合物，但組分越多，計算越麻煩，實際意義不大。2.補償法（差示法）雙光束分光光度計的參比光路中，加入混合物中的某些組份，以抵消混合物中這些組分的吸收。,.,4.