常規(guī)樣品紅外光譜分析解析

常例樣品紅外光譜分析分析常例樣品紅外光譜分析分析常例樣品紅外光譜分析分析常例樣品的紅外光譜分析PB07206298龔智良實驗目的1.初步掌握兩種基本樣品制備技術及傅立葉變換光譜儀器的簡單操作;2.經過圖譜分析及標準譜圖的檢索,認識由紅外光譜判斷未知物的一般過程。實驗原理紅外光譜:紅外光譜是分子的振動轉動光譜,也是一種分子吸取光譜。當樣品碰到頻次連續(xù)變化的紅外光照射時,分子吸取了某些頻次的輻射,并由其振動或轉動引起的偶極矩的凈變化,產生疏子振動和轉動能級從基態(tài)到激發(fā)態(tài)的躍遷,使相應于這些地區(qū)的光透射強度減弱。記錄紅外光的百分透射比或波長關系曲線,就獲取紅外光譜。從分子的特點吸取能夠判斷化合物和分子構造,進行定性和定量分析。紅外光譜特別在物質定性分析中應用廣泛,它操作簡單,分析速度快,樣品用量少且不損壞樣品,能供應豐富的構造信息,因此紅外光譜法常常是物質定性分析中優(yōu)先考慮的手段。能產生紅外吸取的分子為紅外活性分子,如CO?分子;不能夠產生紅外吸取的分子為非紅外活性分子,如O?分子。中紅外區(qū)為基本振動區(qū):4000-400cm-1研究應用最多。紅外吸取的波數與相應振動的力常數關系親密。雙原子分子的基本頻次計算公式為??=12???其中為?約化質量=m??m?m?+m?關于多原子分子,其振動能夠分解為好多簡單的基本振動,即簡正振動。一般將振動形式分為兩類:伸縮振動和變形振動。各樣振動都擁有各自的特點吸取。儀器構造和測試技術Fourier變換紅外光譜儀(FTIR儀:能夠同時測定所有頻次的信息,獲取光強隨時間變化的譜圖,稱時域圖,這樣能夠大大縮短掃描時間。由于不采用傳統的色散元件,其分辨率和波數精度都較好。傅立葉變換紅外譜儀主要由光源(硅碳棒、高壓汞燈、Michellson干預儀、檢測器、計算機和記錄儀組成。測試樣品時,由于樣品對某些頻次的紅外光吸取,進而獲取不同樣樣樣品的干預圖。紅外光是復合光,檢測器接收到的信號是所有頻次的干預圖的加合。對試樣的要求:試樣應該為純物質,純度大于98%,以便于和純化合物進行比較;樣品中不能夠含游離水;試樣的濃度和測試厚度應選擇合適,以使大部分吸取峰的透射比處于10%-80%。制樣方法:關于液體樣品有液膜法、液體吸取池法;關于固體樣品有壓片法、糊狀法;關于特其他樣品還有薄膜法(包括熔融法和熱壓成膜法、溶液制膜法;關于氣態(tài)樣品一般都灌注于氣體池中進行測試。除了常例的測試技術外,紅外光譜測試還有衰減全發(fā)射和偏振紅外光譜等特其他測試技術。實驗步驟、現象及談論固體樣品制備:使用KBr壓片法。用一個瑪瑙研缽將少量KBr晶體充分研磨后加入其量5%左右的待測固體樣品,混淆研磨直至均勻,并使其顆粒大小比所檢測的光波長更小(約2μm以下。在一個擁有拋光面的金屬模具上方一個圓形紙環(huán),用刮勺將研磨好的粉末移至環(huán)中,蓋上另一塊模具,放入油壓機中進行壓片。KBr壓片形成后,用夾具固定測試。注意樣品制備過程中必然要將粉末研得足夠細,判斷的標準是粉末粘在研缽壁上比較緊。整個操作過程在紅外燈下進行,這樣能夠減少樣品制備過程中吸水的量。在制備固體樣品從前,要用酒精棉球把刮勺、研缽、研杵擦干凈。液體樣品的制備:取一對NaCl窗片,用刮勺沾一滴未知液體在一塊窗片上,此后用其他一塊窗片覆蓋在上面,形成一個沒有氣泡的毛細厚度薄膜,用夾具固定,即可放入一同光路中進行測試。此法適用于高沸點的液體樣品。注意制樣過程中同樣要用酒精棉球把窗片擦潔凈。取用液體的量不宜多,一小滴足夠。液體太多形成的液膜較厚,而且簡單在測試過程中滴出污染儀器。若液體粘性很大,也能夠只用一個窗片。儀器測試:將樣品固定好后蓋上樣品室蓋,此后按進入測試對話框→背景測試→樣品測試→標峰值→打印圖譜→取出樣品室中樣品的流程進行測試。固體樣品圖譜分析:所測定的固體樣品分子式為C?H?NO,經過網上數據庫的找尋發(fā)現所獲取的圖譜與丙烯酰胺的圖譜一致。認真分析此后確定它確實為丙烯酰胺。表1列出了主要特點峰的歸屬。表格1:固體樣品紅外光譜圖的特點峰歸屬波數/cm??1614.261429.01歸屬N-HH-C=不對稱H-C=對稱C=OC=C=C-N液體樣品譜圖分析:所測液體樣品分子式為C??H??O?。經過網上數據庫的找尋發(fā)現所獲取的圖譜與鄰苯二甲酸二正丁酯的圖譜一致。認真分析此后確定它確實為鄰苯二甲酸二正丁酯。表2列出了主要特點峰的歸屬。表格2:液體樣品紅外光譜圖的特點峰歸屬波數m??和和1073.82歸屬苯環(huán)氫羰基尾端乙基=C-O-O-C-獲取的兩張譜圖在3600-4000波數之間存在和明顯的背景雜峰,這主假如游離水的特點峰。在樣品制備過程中,不能夠防備的要代入一些水分,可是這些水分又不足以形成一個凝聚態(tài),因此存在游離水的雜峰。思慮題1.為什么測試紅外光譜采用KBr、NaCl制樣?有何優(yōu)缺點?答:KBr

在4000-400波數整其中紅外區(qū)都沒有特點吸取

,因此采用

KBr

制樣可以很大程度上防備背景攪亂而獲取所測樣品真實的紅外譜圖。

NaCl在

4000-600波數這個范圍內沒有特點吸取,這個波段是常用的分析有機物官能團和構造的波段,因此用NaCl制樣能夠獲取4000-600波數范圍內背景很小的譜圖,有利于分析。NaCl和KBr的首要缺點在于簡單碰到腐化,特別是分析強極性物質如酸、醇、胺等類物質時簡單碰到腐化而造成透明度下降而背景增強等結果。其次,分析無機物時常常需要用到600-400波數的數據,這時使用NaCl制樣就不合適了。2.用FT-IR儀測試樣品為什么要先測試背景?答:先測試背景是為了在測試樣品獲取的數據中扣除背景。樣品室中的物質如二氧化碳、水、殘留的前面測試的樣品蒸汽等對紅外光有吸取,還有即使沒有任何吸取儀器自己也會產生一些背景。這些背景都會攪亂數據的分析,因此要先測試背景此后在樣品測試過程中扣除背景。3.怎樣用紅外光譜判斷飽和烴、不飽和烴和芳香烴的存在?答:飽和烴的紅外光譜很簡單,在2-m??內只有2m??-H振動吸取,若碰到這樣的譜圖,基本能夠判斷是飽和烴。不飽和烴含有

周邊有m

C以上的特點吸取峰,依照化合物的分子式,若分子為碳氫化合物而擁有一個及以上的飽和度,那么基本能夠判斷為不飽和烴。芳香烴在-m??內有特點吸取,并而且同時在-m??有苯環(huán)的面外波折振動,依照面外波折振動的形式能夠判斷可否為芳香烴以及是什么取代形式的芳香烴。4.醇類、羧酸和酯類的紅外光譜有何差異?丙烯酰胺鄰苯二甲酸二正丁酯答:醇類和羧酸擁有爽朗氫。在凝聚態(tài)下,由于氫鍵的作用,醇類的爽朗氫一般在m??

周邊有一個很大的吸取峰

;而羧酸則在

2

m??

周邊有一個較大的吸取峰

,羧酸還有其特點的酸羰基吸取峰在

–

m??

之間。游離態(tài)下醇在-m??有較強而尖利的吸取峰,而酸在22m??有強而尖利的吸取峰。酯類沒有爽朗氫。醇在-2m??有碳氧單鍵