紅外線光譜儀課件

紅外線光譜儀CatalysisandMaterialChemistryLab.DeptofChemistryNCUEElectromagneticSpectrumCatalysisandMaterialChemistryLab.DeptofChemistryNCUE10-1110-1010-910-810-710-610-510-410-310-210-110

101102103波長γ-RayX-RaymicrowaveIRUV

radiowave應(yīng)用現(xiàn)象激發(fā)原子內(nèi)電子轉(zhuǎn)移外電子轉(zhuǎn)移分子振動分子轉(zhuǎn)動電子旋轉(zhuǎn)共振核磁共振m紅外線光譜區(qū)的劃分CatalysisandMaterialChemistryLab.DeptofChemistryNCUE光區(qū)波數(shù)範(fàn)圍(cm-1)應(yīng)用NearIR12800-4000組合譜帶,倍頻的吸收,伸縮振動MidIR4000-200在1300cm-1以上畫分為特性頻率區(qū)以顯現(xiàn)分子內(nèi)一些特性原子團的吸收；在1300cm-1以下則稱為指紋區(qū)以顯現(xiàn)分子結(jié)構(gòu)的差異FarIR200-10重原子的伸縮或彎曲振動模式、晶格振動、扭轉(zhuǎn)振動模式或分子轉(zhuǎn)動能的改變共價鍵的分子振動CatalysisandMaterialChemistryLab.DeptofChemistryNCUE伸張壓縮水分子的振動模式CatalysisandMaterialChemistryLab.DeptofChemistryNCUE伸縮振動(對稱)伸縮振動(不對稱)彎曲振動基本振動模式分子振動時，分子內(nèi)各原子不時地對其平衡位置做前後振動，振動模式的數(shù)目則隨著分子內(nèi)所含原子的數(shù)目而增多，且愈趨複雜。如果分子具有線性結(jié)構(gòu)，則此分子會有3N-5個基本振動模式（fundamental

vibrationalmode），其中N表示分子內(nèi)原子的數(shù)目；若分子具非線性結(jié)構(gòu)，則有3N-6個基本振動。振動模式可依原子間鍵長或鍵夾角的改變而表現(xiàn)為伸縮振動或彎曲振動CatalysisandMaterialChemistryLab.DeptofChemistryNCUEFTIR-傅立葉轉(zhuǎn)換紅外線譜儀CatalysisandMaterialChemistryLab.DeptofChemistryNCUEFTIR示意圖CatalysisandMaterialChemistryLab.DeptofChemistryNCUE干涉計樣品偵測計電子計算機記錄器光源FTIR樣品依所測物質(zhì)之不同在備製待測樣品可選不同之方法,但主要可以分類為氣態(tài),液態(tài)和固態(tài)樣品CatalysisandMaterialChemistryLab.DeptofChemistryNCUE氣體樣品低沸點液體或氣體的光譜，可由將樣品膨脹入真空容槽而測得。而為達(dá)此目的，容槽有很多種，容槽長度從幾釐米到數(shù)米。較長的路徑是利用容槽中可反射的內(nèi)壁使光束在出容槽前能多次通過樣品。CatalysisandMaterialChemistryLab.DeptofChemistryNCUE液體樣品其實沒有任何一種溶劑可在全部的中－紅外光區(qū)完全穿透。水和醇類很少用作溶劑的，不僅因為其吸收很強，也因為它會侵蝕最常被用來作容槽窗口的材料的鹼金屬鹵化物。所以要被用的溶劑必須注意是否已經(jīng)有處理乾淨(jìng)(主要是針對水，也就是要dry過的)。而當(dāng)樣品的量很少或無適當(dāng)溶劑可用時，通常由純液體來測光譜。此時我們是用薄膜來測光譜：將一滴純液體夾在兩個鹽片中以得到厚度為0.01mm或更小的薄膜。CatalysisandMaterialChemistryLab.DeptofChemistryNCUE液體樣品容槽CatalysisandMaterialChemistryLab.DeptofChemistryNCUE固體樣品方法一：

無法溶於適當(dāng)溶劑的固體一般將此，分析物分散在液體或固體介質(zhì)中稱為油膏(mull)。磨碎調(diào)和技巧必須的條件是懸浮固體的粒子大小要比紅外光束的波長小。否則，相當(dāng)大部分的輻射會因散射而損失。方法是將2~5mg的樣品置於1~2滴的重?zé)N油(Nujol)中細(xì)磨至粉末狀(粒子大小要小於2μm)。再將做好的油膏置於鹽片中間形成薄膜即可測試。CatalysisandMaterialChemistryLab.DeptofChemistryNCUE固體樣品方法二：

將一毫克或更少細(xì)研的樣品與約100毫克乾燥的溴化鉀(KBr)混合。混合時使用研鉢和杵，然而內(nèi)有小球的研磨器效果更好。接著，將此混合物在特製模中，以10000到15000磅每英平方英吋的壓力，壓成透明薄片或mull。若薄片是在真空中去除包藏的氣體則會有最佳的結(jié)果。在把薄片置於儀器光束中做光譜測定。所得到的光譜通常會在3450和1640cm-1會有吸收帶，這是因為吸收了溼氣。CatalysisandMaterialChemistryLab.DeptofChemistryNCUE固體樣品新型的反射式FTIR則可以不需要壓片，如此一來不會破壞原有樣品，只需要和適當(dāng)量的溴化鉀粉末均勻混合後，即可以測量。更好的DRIFTs甚至可以控至測量條件，在真空或高壓中，或者是選擇在特定溫度中測量。不過缺定點是所使用的MCT(mercurycadmiumtelluride)偵測器需要在液態(tài)氮的環(huán)境中才能操作。CatalysisandMaterialChemistryLab.DeptofChemistryNCUE常見的官能機CatalysisandMaterialChemistryLab.DeptofChemistryNCUEC-C-H3000-2840cm-1C=C-H3100-2990cm-1C≡C-H3333-3267cm-1C-C-H

O2830-2695cm-1CH3-1385-1365cm-1常見的官能機CatalysisandMaterialChemistryLab.DeptofChemistryNCUEC=C1680-1600

cm-1C≡C2260-2100cm-1C≡N2260-2220cm-1C=O1780-1650cm-1~1600and~1500cm-1實例一：CatalysisandMaterialChemistryLab.DeptofChemistryNCUEC3H6OC=OCH3C-CC-H實例二：CatalysisandMaterialChemistryLab.DeptofChemistryNCUEC8H8(8-8)/2+1=5C-H倍音,合併環(huán)的伸縮振動同平面彎曲平面外彎曲5個π鍵減去苯環(huán)還有1個C=C的伸縮1639cm-1平面外彎998,915cm-1問題一：下列那個分子吸收紅外線輻射？

H2，HD，D2，HF，F(xiàn)2CatalysisandMaterialChemistryLab.DeptofChemistryNCUE問題二：回答下列何者為真?(1)彎曲振動的力常數(shù)比伸縮表動為小，若C-O的伸縮頻率為1200cm-1，則C-O的彎曲振動頻率在一般儀器可測範(fàn)圍以外。(2)C-F的伸縮振動頻率為1400cm-1，則C-I的伸縮振動頻率應(yīng)很小。(3)

由於高原小序原子所牽涉“例如鉻，其頻率超出一般儀器的掃瞄範(fàn)圍。CatalysisandMaterialChemistryLab.DeptofChemistryNCUE問題三：配合題：(a)ph.CH2.CO.CH3(b)4-甲基苯甲醛(c)ph.CH=CH.COOH(d)ph.CH2.CO.NH2(i)2800,2680,1680,750,810,沒有3100以上吸收(ii)3500-2500(寬),1680,1630,710,760(iii)3400,3200,1640,690,740(iv)1710,680,740,沒有3100以上吸收CatalysisandMaterialChemistryLab.DeptofChemistryNCUE參考書目高立-紅外線光譜分析法高立-有機光譜學(xué)-第四章高立-儀器分析-第八章滄海-儀器分析-第十六、十七章CatalysisandMaterial