紅外基礎(chǔ)概念精品課件

1、紅外基礎(chǔ)概念第1頁(yè)，共21頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)46分，星期二紅外光譜與FTIR基本概念紅外基本概念 紅外光譜本質(zhì)屬性 紅外活性 基本公式 譜區(qū)的劃分 紅外光譜出峰規(guī)律理解FTIR FTIR儀器原理 基本概念的理解 紅外光譜的獲得 FTIR工作流程第2頁(yè)，共21頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)46分，星期二分子運(yùn)動(dòng)類別 分子運(yùn)動(dòng)的能量由平動(dòng)能、轉(zhuǎn)動(dòng)能、振動(dòng)能和電子能四部分組成。分子運(yùn)動(dòng)服從量子力學(xué)規(guī)律。分子運(yùn)動(dòng)的能量 E 可以表示為： E = E平 E轉(zhuǎn) E振 E電 分子的平移運(yùn)動(dòng)可以連續(xù)變化，不是量子化的。分子的轉(zhuǎn)動(dòng)、振動(dòng)和電子運(yùn)動(dòng)都是量子化的。 第3頁(yè)，共21頁(yè)，2022年，5月

2、20日，9點(diǎn)46分，星期二紅外光譜是分子振動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)光譜分子所有運(yùn)動(dòng)都會(huì)產(chǎn)生紅外光譜？紅外光是熱輻射.分子的振動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)能量在紅外譜區(qū)。第4頁(yè)，共21頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)46分，星期二分子振動(dòng)運(yùn)動(dòng)分類 基團(tuán)的振動(dòng)模式分為兩大類，即伸縮振動(dòng)和彎曲振動(dòng)。第5頁(yè)，共21頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)46分，星期二分子運(yùn)動(dòng)與紅外譜圖對(duì)應(yīng)關(guān)系第6頁(yè)，共21頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)46分，星期二紅外活性一切分子的振動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)均有對(duì)應(yīng)的紅外光譜？雙原子分子？單原子分子？金屬？O=C=O（理論3*3-5=4）偶極矩發(fā)生變化的振動(dòng)紅外活性同理，對(duì)多原子分子而言，并非所有的振動(dòng)都有紅外吸收分子對(duì)稱運(yùn)

3、動(dòng)沒(méi)有紅外吸收第7頁(yè)，共21頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)46分，星期二基本公式(cm-1)104/(m)T=I/I0 （I0 入射光強(qiáng)度 I透射光強(qiáng)度）A=log(I0/I)=-logT=CL （ 吸光系數(shù) C 樣品濃度 L 吸收池厚度） （朗伯-比爾定律 紅外光譜定量基礎(chǔ)）第8頁(yè)，共21頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)46分，星期二紅外光譜的表示A=-logT=KCLT=I/I0坐標(biāo)的物理意義第9頁(yè)，共21頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)46分，星期二譜區(qū)的劃分波段光譜范圍屬性應(yīng)用范圍近紅外區(qū)13,3304000cm-1 (0.752.5m)倍頻吸收區(qū)含羥基，胺基化合物及絡(luò)合物分析中紅外

4、區(qū)4000400cm-1 (2.525m)(40001300cm-1)(1300400cm-1)官能團(tuán)吸收區(qū)指紋吸收區(qū)官能團(tuán)鑒別，定性，定量分析化合物精細(xì)結(jié)構(gòu)鑒別，定量分析遠(yuǎn)紅外區(qū)65010 cm-1 (251000m)分子轉(zhuǎn)動(dòng)吸收區(qū)無(wú)機(jī)物，金屬有機(jī)化合物，催化劑，吸附劑第10頁(yè)，共21頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)46分，星期二基團(tuán)頻率 不同分子中相同基團(tuán)的某種振動(dòng)模式，如果振動(dòng)頻率基本相同，總是出現(xiàn)在某一范圍較窄的頻率區(qū)間，有相當(dāng)強(qiáng)的紅外吸收強(qiáng)度，且與其它振動(dòng)頻率分得開，這種振動(dòng)頻率稱為基團(tuán)頻率。 基團(tuán)頻率受分子中其余部分影響較小，具有 特征性，可用于鑒定該基團(tuán)的存在。 大多數(shù)特征基團(tuán)頻

5、率出現(xiàn)在40001330cm-1之間。 第11頁(yè)，共21頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)46分，星期二指紋頻率 1330400cm-1區(qū)間稱為指紋區(qū)。 指紋區(qū)出現(xiàn)的頻率有基團(tuán)頻率和指紋頻率。 指紋頻率不是某個(gè)基團(tuán)的振動(dòng)頻率，而是整個(gè)分子或分子的一部分振動(dòng)產(chǎn)生的。分子結(jié)構(gòu)的微小變化會(huì)引起指紋頻率的變化。 指紋頻率沒(méi)有特征性，但對(duì)特定分子是特征的。 不能企圖將全部指紋頻率進(jìn)行指認(rèn)。第12頁(yè)，共21頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)46分，星期二常見基團(tuán)特征頻率第13頁(yè)，共21頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)46分，星期二紅外出峰規(guī)律四區(qū)劃分40002200cm-1 端H結(jié)構(gòu)2500 2000cm-1

6、 叁鍵、連雙鍵1600 400cm-1 單鍵1800 1500cm-1 雙鍵第14頁(yè)，共21頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)46分，星期二紅外光譜解析步驟應(yīng)先算出分子的不飽和度。確定分子所含基團(tuán)及化學(xué)鍵的類型，判斷化合物的種類。 40001333cm-1范圍為官能團(tuán)區(qū)，可以判斷化合物的種類。根據(jù)樣品來(lái)源信息，種類等情況，結(jié)合譜庫(kù)檢索和標(biāo)準(zhǔn)樣品譜圖的對(duì)比特別是進(jìn)行指紋區(qū)的比較，確定樣品的歸屬。 1333650cm-1范圍為指紋區(qū)，反映整個(gè)分子結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)。三個(gè)要素：峰位、形狀、相對(duì)比例第15頁(yè)，共21頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)46分，星期二理解FT變換1.FTIR光路圖2.重要概念(FT變換

7、,干涉圖,單通道光譜)3.紅外光譜的獲得4.FTIR工作流程第16頁(yè)，共21頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)46分，星期二FTIR光路圖 從光源（如： SiC 棒）發(fā)出的紅外光照射到干涉儀。經(jīng)過(guò)干涉以后光通過(guò)樣品腔，然后聚焦在檢測(cè)器。TENSOR 27光譜儀的光路圖第17頁(yè)，共21頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)46分，星期二幾個(gè)基本概念的理解干涉圖：干涉圖是所有波長(zhǎng)的干涉條紋的連續(xù)求和。表征光強(qiáng)隨光程差的變化。FT變換：數(shù)學(xué)運(yùn)算方法。通過(guò)傅里葉數(shù)學(xué)變換（FT）把干涉圖轉(zhuǎn)變成單通道光譜圖。單通道光譜：各頻率對(duì)應(yīng)的光強(qiáng)，是光源輸出，分束器特性，檢測(cè)器響應(yīng)等的所有儀器部件的綜合結(jié)果（也反映了空氣中

8、水氣和CO2的吸收）。檢測(cè)器信號(hào)離散傅里葉變換（DFT）公式：S(k . ) = I(n x) exp (i2k n/N)第18頁(yè)，共21頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)46分，星期二紅外光譜的獲得FT變換T() = S()/R()第19頁(yè)，共21頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)46分，星期二FTIR工作流程IR光源干涉儀樣品檢測(cè)器光頻率和吸收紅外光干涉光干涉圖FT變換單通道圖強(qiáng)度變化透過(guò)圖T() = S()/R()第20頁(yè)，共21頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)46分，星期二FTIR檢測(cè)范圍的變換FTIR檢測(cè)范圍的變換是通過(guò)不同光源、分束器和檢測(cè)器的組合實(shí)現(xiàn)的。FTIR光源分束器檢測(cè)器MIRGlobarKBrCsI ZnSeDTGSMCTNIRTungstenCaF Quartz NIRInGaAs