紅外光譜分析課件

2015級(jí)研究生《材料現(xiàn)代研究方法》課程紅外光譜分析Infraredspectroscopy2015級(jí)研究生《材料現(xiàn)代研究方法》課程紅外光譜分析Contents概述紅外光譜的基本原理紅外光譜儀及樣品制備技術(shù)各類化合物的紅外特征光譜紅外圖譜解析Contents概述1

概述電子躍遷中,輻射能量E=hγ=hc/λ

γ輻射電磁波的頻率λ輻射電磁波的波長(zhǎng)

h——普朗克常量

c真空中光速1概述電子躍遷中,輻射能量E=hγ=hc/λ

紅外光譜分子運(yùn)動(dòng)的吸收光譜，也稱為分子光譜。通常紅外光譜系指波長(zhǎng)2-25μm之間的吸收光譜，這段波長(zhǎng)范圍反映出分子中原子間的振動(dòng)和變角運(yùn)動(dòng)，分子在振動(dòng)的同時(shí)，還存在著轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)的能量變化較小，處在遠(yuǎn)紅外區(qū)，但轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)影響到振動(dòng)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的偶極距變化，因此在紅外光譜區(qū)測(cè)得的吸收是轉(zhuǎn)動(dòng)與振動(dòng)的加合表現(xiàn)，因此紅外光譜又稱為分子的轉(zhuǎn)動(dòng)光譜。由于分子中，各個(gè)原子之間的振動(dòng)形式十分復(fù)雜，即使簡(jiǎn)單的化合物，其紅外光譜也是有其特征的，因此可以通過(guò)分析化合物的紅外光譜，獲得分子結(jié)構(gòu)的信息，尤其是官能團(tuán)的信息，是用于分析分子結(jié)構(gòu)的有力工具。紅外光譜分子運(yùn)動(dòng)的吸收光譜，也稱為分子光譜。通常當(dāng)樣品受到頻率連續(xù)變化的紅外光照射時(shí)，樣品分子會(huì)吸收某些頻率的輻射，并轉(zhuǎn)化為分的振動(dòng)或轉(zhuǎn)動(dòng)能量，引起偶極矩的凈變化，產(chǎn)生的分子振動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)從基態(tài)到激發(fā)態(tài)的躍遷，從而形成的分子吸收光譜稱為紅外光譜。又稱為分子振動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)光譜。紅外光譜的定義當(dāng)樣品受到頻率連續(xù)變化的紅外光照射時(shí)，樣品分子會(huì)吸收某些頻率區(qū)域名稱波長(zhǎng)(μm)波數(shù)(cm-1)能級(jí)躍遷類型近紅外區(qū)泛頻區(qū)0.75-2.513158-4000OH、NH、CH鍵的倍頻吸收中紅外區(qū)基本振動(dòng)區(qū)2.5-254000-400分子振動(dòng)/伴隨轉(zhuǎn)動(dòng)遠(yuǎn)紅外區(qū)分子轉(zhuǎn)動(dòng)區(qū)25-300400-10分子轉(zhuǎn)動(dòng)表1：紅外光區(qū)的劃分紅外光區(qū)分成三個(gè)區(qū):近紅外區(qū)、中紅外區(qū)、遠(yuǎn)紅外區(qū)。其中中紅外區(qū)是研究和應(yīng)用最多的區(qū)域，一般說(shuō)的紅外光譜就是指中紅外區(qū)的紅外光譜。波長(zhǎng)與波數(shù)的關(guān)系：區(qū)域名稱波長(zhǎng)(μm)波數(shù)(cm-1)能級(jí)躍遷類型近紅外區(qū)泛頻2紅外光譜的基本原理2.1雙原子分子的振動(dòng)方程化學(xué)鍵的振動(dòng)類似于連接兩個(gè)小球的彈簧，將分子看成一個(gè)諧振子，簡(jiǎn)諧振動(dòng)遵循胡克定律，即作用的恢復(fù)力和伸展力是同等的，力的大小與位移成正比，方向與位移方向相反。雙原子分子只有沿化學(xué)鍵的一種振動(dòng)方式，當(dāng)分子振動(dòng)時(shí)，化學(xué)鍵的電荷分布發(fā)生變化，若兩個(gè)原子不同，分子的電荷中心與兩個(gè)原子核同步振蕩，仿佛一個(gè)振蕩的電偶極子。當(dāng)偶極子受到波長(zhǎng)連續(xù)的紅外光照射時(shí)，分子可吸收某一波長(zhǎng)的紅外光，增大分子的振動(dòng)能量，所吸收的的紅外光頻率，與該分子的振動(dòng)頻率一致。2紅外光譜的基本原理2.1雙原子分子的振動(dòng)方程化學(xué)鍵的k為化學(xué)鍵的力常數(shù)C為光速k為化學(xué)鍵的力常數(shù)表2某些鍵的伸縮力常數(shù)（毫達(dá)因/埃）化學(xué)鍵鍵強(qiáng)越強(qiáng)（即鍵的力常數(shù)K越大）原子折合質(zhì)量越小，化學(xué)鍵的振動(dòng)頻率越大，吸收峰將出現(xiàn)在高波數(shù)區(qū)。鍵類型:—CC—>—C=C—>—C—C—力常數(shù):15

179.5

9.94.5

5.6

表2某些鍵的伸縮力常數(shù)（毫達(dá)因/埃）化學(xué)鍵鍵強(qiáng)越強(qiáng)（即鍵分子的振動(dòng)頻率有如下規(guī)律1）力常數(shù)越大，紅外頻率越高，因此波數(shù)：叁鍵>雙鍵>單鍵；2）與碳原子成鍵的其它原子，隨著其質(zhì)量的增加，紅外波數(shù)遞減；3）與氫原子相連的化學(xué)鍵質(zhì)量較小，紅外吸收在高波數(shù)區(qū)；4）彎曲振動(dòng)比伸縮振動(dòng)容易，K值均較小，故在低波數(shù)區(qū)。

正已烷的紅外光譜圖分子的振動(dòng)頻率有如下規(guī)律正已烷的

對(duì)于多原子分子，由于一個(gè)原子同時(shí)與幾個(gè)其它原子形成化學(xué)鍵，振動(dòng)相互牽連,不易直觀加以解釋，但可以把它的振動(dòng)分解為許多簡(jiǎn)單的基本振動(dòng)，即簡(jiǎn)正振動(dòng)。一般分成兩類：伸縮振動(dòng)和變形振動(dòng)。

原子沿鍵軸方向伸縮，鍵長(zhǎng)發(fā)生變化而鍵角不變的振動(dòng)稱為伸縮振動(dòng)。它又分為對(duì)稱伸縮振動(dòng)(νs）和不對(duì)稱伸縮振動(dòng)(νas）

。b.變形振動(dòng)（又稱彎曲振動(dòng)或變角振動(dòng)，用符號(hào)δ表示）基團(tuán)鍵角發(fā)生周期變化而鍵長(zhǎng)不變的振動(dòng)稱為變形振動(dòng)。變形振動(dòng)又分為面內(nèi)變形振動(dòng)和面外變形振動(dòng)。a.伸縮振動(dòng)(νsνas）2.2多原子分子的振動(dòng)對(duì)于多原子分子，由于一個(gè)原子同時(shí)與幾個(gè)其它原子

水分子是非線型分子，有3個(gè)振動(dòng)形式，分別為不對(duì)稱伸縮振動(dòng)、對(duì)稱伸縮振動(dòng)和變形振動(dòng)。這三種振動(dòng)皆有偶極矩的變化是紅外活性的。如圖所示:水分子νs3652νas3756δ1595

水分子是非線型分子，有3個(gè)振動(dòng)形式，分別為不對(duì)稱伸縮CO2分子的振動(dòng)

s=2368δ668CO2分子的振動(dòng)s=2368δ668伸縮振動(dòng)

變形振動(dòng)

伸縮振動(dòng)變形振動(dòng)伸縮振動(dòng)

變形振動(dòng)

對(duì)稱δs(CH3)1380㎝-1

不對(duì)稱δas(CH3)1460㎝-1對(duì)稱

不對(duì)稱υs(CH3)υas(CH3)2870㎝-1

2960㎝-1伸縮振動(dòng)變形振動(dòng)對(duì)稱δs(CH3)1380㎝-11616

條件：

(1)輻射應(yīng)具有能滿足物質(zhì)產(chǎn)生振動(dòng)躍遷所需的能量；

(2)輻射與物質(zhì)間有相互偶合作用。

對(duì)稱分子：沒(méi)有偶極矩，輻射不能引起共振，無(wú)紅外活性。如：N2、O2、Cl2等。

非對(duì)稱分子：有偶極矩，紅外活性。

1616條件：對(duì)稱分子：沒(méi)有偶極矩，輻射不能1)峰位

分子內(nèi)各種官能團(tuán)的特征吸收峰只出現(xiàn)在紅外光波譜的一定范圍，如：C=O的伸縮振動(dòng)一般在1700cm-1左右。

υC=O

1650cm-1υC=O

1715cm-1υC=O

1780cm-12.3紅外光譜圖的三要素1)峰位υC=O1650cm-1υC=O1712)峰強(qiáng)紅外吸收峰的強(qiáng)度取決于分子振動(dòng)時(shí)偶極矩的變化，振動(dòng)時(shí)分子偶極矩的變化越小，譜帶強(qiáng)度也就越弱。一般說(shuō)來(lái)，極性較強(qiáng)的基團(tuán)(如C=O,C-X)振動(dòng)，吸收強(qiáng)度較大；極性較弱的基團(tuán)(如C=C,N-C等)振動(dòng)，吸收強(qiáng)度較弱；紅外吸收強(qiáng)度分別用很強(qiáng)(vs)、強(qiáng)(s)、中(m)、弱(w)表示。3)峰形不同基團(tuán)的某一種振動(dòng)形式可能會(huì)在同一頻率范圍內(nèi)都有紅外吸收，如-OH、-NH的伸縮振動(dòng)峰都在3400

3200cm-1但二者峰形狀有顯著不同。此時(shí)峰形的不同有助于官能團(tuán)的鑒別。2.3紅外光譜圖的三要素2)峰強(qiáng)2.3紅外光譜圖的三要素3影響紅外光譜吸收頻率的因素紅外吸收峰的位置與分子結(jié)構(gòu)有關(guān)，一般來(lái)說(shuō)，分析的樣品分子為多原子分子，分子振動(dòng)的情況復(fù)雜，并且同一種官能團(tuán)，其吸收峰的位置并不是固定的，而是有一個(gè)波數(shù)的范圍，說(shuō)明其相鄰的基團(tuán)，及其它因素對(duì)吸收峰的位置會(huì)有著不同的影響。3影響紅外光譜吸收頻率的因素紅外吸收峰的位3.1質(zhì)量效應(yīng)由不同原子構(gòu)成的化學(xué)鍵，其振動(dòng)頻率是不同的，對(duì)于同族元素，由于質(zhì)量差別較大，隨質(zhì)量增加，頻率明顯變小，而同周期元素由于質(zhì)量相差較小，電負(fù)性相差較大，頻率變化與電負(fù)性有關(guān)?；瘜W(xué)鍵頻率/cm-1化學(xué)鍵頻率/cm-1C-H3000F-H4000Si-H2150Cl-H2890Ge-H2070Br-H2650Sn-H1850I-H2310表3X-H鍵的伸縮振動(dòng)頻率3.1質(zhì)量效應(yīng)由不同原子構(gòu)成的化學(xué)鍵，其振3.2電子效應(yīng)電子效應(yīng)分為誘導(dǎo)效應(yīng)、中介效應(yīng)和共軛效應(yīng)。1）誘導(dǎo)效應(yīng)推電子誘導(dǎo)效應(yīng)，吸電子誘導(dǎo)效應(yīng)誘導(dǎo)效應(yīng)沿化學(xué)鍵直接作用，與分子的空間結(jié)構(gòu)無(wú)關(guān)。3.2電子效應(yīng)電子效應(yīng)分為誘導(dǎo)效應(yīng)、中介效應(yīng)和共軛效應(yīng)。2）中介效應(yīng)氧、氮和硫原子等有孤對(duì)電子，能與相鄰的不飽和基團(tuán)共軛，為了與雙鍵的π電子云相區(qū)分，稱其為“中介效應(yīng)”。這種效應(yīng)能夠使不飽和基團(tuán)和振動(dòng)頻率降低，而自身連接的化學(xué)鍵頻率升高。

電負(fù)性弱的原子，孤對(duì)電子容易共軛出去，中介效應(yīng)大，反之中介效應(yīng)小。2）中介效應(yīng)3）共軛效應(yīng)當(dāng)雙鍵之間有一個(gè)單鍵連接時(shí)，雙鍵的π電子發(fā)生共軛而平均離域，降低了雙鍵的力常數(shù)，從而使振動(dòng)頻率下降，但吸收強(qiáng)度提高。

3）共軛效應(yīng)3.3空間效應(yīng)1）空間障礙指分子中的大基團(tuán)產(chǎn)生位阻，迫使鄰近基團(tuán)間的鍵角變小，或者共軛體系之間單鍵鍵角偏轉(zhuǎn)，使基團(tuán)的振動(dòng)頻率和峰形發(fā)生變化。

一般來(lái)說(shuō)，當(dāng)共軛體系的共平面性質(zhì)被偏離或者破壞時(shí)，吸收頻率增高。3.3空間效應(yīng)1）空間障礙2）環(huán)張力對(duì)于環(huán)烯來(lái)說(shuō)，因?yàn)榄h(huán)的鍵角越小，環(huán)外雙鍵碳的s成分增多，使雙鍵伸縮振動(dòng)所需能量增加，吸收頻率升高。環(huán)變小，張力增大，環(huán)內(nèi)雙鍵p成分增加，鍵長(zhǎng)變長(zhǎng)，振動(dòng)波數(shù)減小。而環(huán)外的C-H鍵由于s成分增加，鍵長(zhǎng)變短，振動(dòng)波數(shù)增加。2）環(huán)張力紅外光譜分析ppt課件3.4氫鍵氫鍵的形成改變了原來(lái)的化學(xué)鍵力常數(shù)，使紅外吸收的強(qiáng)度與位置發(fā)生變化，氫鍵的形成使電子云密度平均化，從而使伸縮振動(dòng)頻率降低，強(qiáng)度增加，峰形變寬。1.4%正丁醇羥基的伸縮振動(dòng)吸收位置(氯苯中）3.4%%7.1%%14.3%%3.4氫鍵氫鍵的形成改變了原來(lái)的化學(xué)鍵力常3.5振動(dòng)的偶合含有同原子的兩個(gè)鍵，如果其單鍵的振動(dòng)頻率相同或相近，它們之間即會(huì)發(fā)生較強(qiáng)的相互作用，結(jié)果產(chǎn)生兩個(gè)吸收峰,一個(gè)向高頻移動(dòng),一個(gè)向低頻移動(dòng)。例如，異丙基的兩個(gè)甲基同時(shí)和一個(gè)碳原子相連，由于相互偶合作用引起甲基對(duì)稱振動(dòng)分裂為二，出現(xiàn)在1385cm－1和1365cm－1，對(duì)確認(rèn)異丙基的存在是非常有用的。3.5振動(dòng)的偶合含有同原子的兩個(gè)鍵，如果其單紅外光譜分析ppt課件紅外光譜分析ppt課件3.6

外在因素（測(cè)定條件）樣品所處物態(tài)、制備樣品的方法、溶劑的性質(zhì)、氫鍵、結(jié)晶條件、吸收池厚度、色散系統(tǒng)以及測(cè)試溫度等，都會(huì)對(duì)紅外光譜吸收峰產(chǎn)生不同程度的影響。①物態(tài)效應(yīng)氣態(tài)下分子之間作用力小，相互之間影響小，在低壓下可以得到孤立的分子吸收譜帶，并出現(xiàn)特有的轉(zhuǎn)動(dòng)結(jié)構(gòu)。當(dāng)氣體壓力增加時(shí)，分子間作用增強(qiáng)，吸收帶變寬。液態(tài)光譜由于分子間作用大，不出現(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)結(jié)構(gòu)，如果發(fā)生內(nèi)締合或者氫鍵情況，譜帶的頻率、強(qiáng)度可能發(fā)生較大的變化。固態(tài)光譜的吸收帶比液態(tài)的尖銳，主要是晶體力場(chǎng)的作用發(fā)生分子振動(dòng)與晶格振動(dòng)的偶合，有時(shí)會(huì)出現(xiàn)新的譜帶。3.6外在因素（測(cè)定條件）樣品所處物態(tài)、制正己酸的紅外光譜蒸氣液體正己酸的紅外光譜蒸氣液體②溶劑效應(yīng)溶劑的官能團(tuán)可能與溶質(zhì)分子發(fā)生作用，形成締合，對(duì)溶質(zhì)的紅外吸收峰產(chǎn)生影響。一般來(lái)說(shuō)，不含極性基團(tuán)的樣品在溶劑中檢測(cè)，與溶劑極性關(guān)系不大，但極性樣品不僅與溶液的濃度與溫度有關(guān)，而且與溶劑的極性有關(guān)。極性大的溶劑易與樣品發(fā)生締合，使基團(tuán)的頻率下降。如果溶劑引起樣品的互變異構(gòu)，譜圖將發(fā)生重大的改變。因此在紅外測(cè)定中，應(yīng)該注明被測(cè)溶劑和被測(cè)樣品的狀態(tài)，以及制樣的方法等。②溶劑效應(yīng)雙甲酮在不同溶劑中的羰基頻率變化雙甲酮在不同溶劑中的羰基頻率變化3紅外光譜儀及樣品制備技術(shù)3.1紅外光譜儀紅外光譜儀是利用物質(zhì)對(duì)不同波長(zhǎng)的紅外輻射的吸收特性，進(jìn)行分子結(jié)構(gòu)和化學(xué)組成分析的儀器。紅外光譜儀通常由光源，單色器，探測(cè)器和計(jì)算機(jī)處理信息系統(tǒng)組成。根據(jù)分光裝置的不同，分為色散型和干涉型。對(duì)色散型雙光路光學(xué)零位平衡紅外分光光度計(jì)而言，當(dāng)樣品吸收了一定頻率的紅外輻射后，分子的振動(dòng)能級(jí)發(fā)生躍遷，透過(guò)的光束中相應(yīng)頻率的光被減弱，造成參比光路與樣品光路相應(yīng)輻射的強(qiáng)度差，從而得到所測(cè)樣品的紅外光譜。3紅外光譜儀及樣品制備技術(shù)3.1紅外光譜儀3.1.1色散型紅外光譜儀色散型紅外光譜儀的型號(hào)很多，其構(gòu)造原理大致相同，光學(xué)系統(tǒng)基本一致。一般是由光源，樣品池，檢測(cè)器，放大器和記錄儀等五個(gè)部分組成。3.1.1色散型紅外光譜儀紅外光譜分析ppt課件3.1.2傅立葉紅外光譜儀(FT-IR)傅立葉紅外光譜儀主要由光源，邁克爾遜干涉儀，檢測(cè)器和計(jì)算機(jī)組成，核心部件是邁克爾遜干涉儀。相長(zhǎng)干涉相消干涉3.1.2傅立葉紅外光譜儀(FT-IR)相長(zhǎng)干涉同相相長(zhǎng)干涉異相相消干涉+=+=同相+=+=紅外光譜分析ppt課件FT-IR紅外光譜儀原理圖FT-IR紅外光譜儀原理圖紅外光譜分析ppt課件FT-IR紅外光譜儀的特點(diǎn)1)分辨能力高。一般棱鏡式紅外最高分辨能力為1cm-1,光柵式在個(gè)別光譜范圍內(nèi)達(dá)到0.2cm-1,FT-IR在全光譜范圍內(nèi)可達(dá)到0.1cm-1,最高能達(dá)到0.005cm-1。2)掃描時(shí)間極快。一般棱鏡式或光柵式記錄全部的光譜需要5min左右,,FT-IR一般1s內(nèi)即可完成光譜范圍的掃描。3)輻射通量大。在4000-400cm-1

時(shí)，一般棱鏡和光柵式紅外光譜儀達(dá)到檢測(cè)器上的能量?jī)H為0.03-0.5%。,FT-IR輻射通量的大小只取決于平面鏡頭的大小,使FTIR適用于測(cè)量弱信號(hào)光譜,具有很高的靈敏度。FT-IR紅外光譜儀的特點(diǎn)1)分辨能力高。一般棱鏡式紅4)具有極低的雜散輻射。雜散輻射產(chǎn)生不同的干涉環(huán)紋,變換時(shí)可以被鑒別去除,雜散輻射低于0.30%。5)研究很寬的光譜范圍。棱鏡式紅外分光光度計(jì),研究4000～400cm-1

光譜要使用LiF,NaCl和KBr3個(gè)棱鏡。FT-IR僅改變分束器和光源就可以研究整個(gè)紅外區(qū)13330-10cm-1

的光譜。6)適于微少試樣的研究。FT-IR光斑小,可研究單晶、單纖維這類物質(zhì),對(duì)于微量及痕量分析特別重要,現(xiàn)代FT-IR,通過(guò)紅外顯微技術(shù)僅需幾納克的樣品,通過(guò)采用基質(zhì)分離紅外技術(shù),僅需要幾皮克的樣品,即可測(cè)出物質(zhì)的紅外吸收光譜。FT-IR紅外光譜儀的特點(diǎn)4)具有極低的雜散輻射。雜散輻射產(chǎn)生不同的干涉環(huán)紋,變換WQF-510A傅立葉變換紅外光譜儀（北分瑞利18萬(wàn)）主要技術(shù)參數(shù)1.掃描速度：微機(jī)控制可選擇不同的掃描速度；

2.分束器：KBr基片鍍鍺；

3.探測(cè)器：標(biāo)準(zhǔn)配置DTGS；

4.光源：高強(qiáng)度空氣冷卻紅外光源；

5.譜庫(kù)檢索軟件、定量分析軟件、譜圖輸出軟件；

6.11種專業(yè)譜庫(kù)：包括聚合物、有機(jī)物、無(wú)機(jī)物、礦物、纖維、活化劑、毒品、氣相譜庫(kù)等。WQF-510A傅立葉變換紅外光譜儀主要技術(shù)參數(shù)Nicolet5700/6700光譜儀Nicolet5700/6700技術(shù)參數(shù)

1.數(shù)字化干涉儀，動(dòng)態(tài)調(diào)整130,000次/s；

2.50000：1信噪比（1分鐘掃描）;

3.光譜范圍：27,000-15cm-1；

4.分辨率：0.09cm-1；0.4cm-1；

Nicolet5700/6700主要特點(diǎn)1.三個(gè)分束器可覆蓋從紫外到遠(yuǎn)紅外的區(qū)段；2.專利干涉儀，連續(xù)動(dòng)態(tài)調(diào)整，穩(wěn)定性極高；3.可實(shí)現(xiàn)LC、TGA、GC等技術(shù)聯(lián)用；4.8700提供105次/秒快速掃描；5.附件即插即用，自動(dòng)識(shí)別，儀器參數(shù)自動(dòng)調(diào)整；6.主部件對(duì)針定位，無(wú)需調(diào)整。Nicolet5700/6700光譜儀Nicolet53.2樣品制備技術(shù)3.2.1固體樣品的制備

1)KBr壓片法

將1~2mg固體試樣與200mg純KBr研細(xì)混合，在瑪瑙研缽中于紅外燈下研磨到粒度小于2μm，在壓片機(jī)上壓成透明或者半透明薄片，即可用于測(cè)定。壓片時(shí)可能出現(xiàn)晶型的轉(zhuǎn)變，晶型研究不能用此法制樣。

KBr易吸濕，在3330、1650波數(shù)會(huì)產(chǎn)生水雜質(zhì)峰，分析時(shí)要注意，也可同條件下制備空白KBr片作參比扣除。3.2樣品制備技術(shù)3.2.1固體樣品的制備3.2.1固體樣品的制備

2)糊狀法將樣品固體粉末和液體石蠟研磨成糊狀，涂在鹽片上或者夾在鹽片中進(jìn)行測(cè)試。液體石蠟本身有紅外吸收，3000-2850波數(shù)的C-H伸縮振動(dòng)、1456和1379波數(shù)的C-H變形振動(dòng)以及720波數(shù)的CH2平面搖擺振動(dòng)，此法不能用來(lái)研究飽和烷烴的紅外吸收。如果研究CH2和CH3的吸收，可用六氯丁二烯作為糊劑，它在4000-1700波數(shù)無(wú)吸收，在1700-600波數(shù)有多個(gè)吸收峰，與石蠟可相互補(bǔ)充。在測(cè)試過(guò)程中，可根據(jù)需要選擇糊劑。3.2.1固體樣品的制備3.2.1固體樣品的制備

3)溶液法對(duì)于不易研磨成細(xì)末的固體樣品，如果能夠溶于溶劑，可制成溶液，按照液體樣品測(cè)試的方法進(jìn)行測(cè)試。但要注意溶劑對(duì)樣品的溶劑效應(yīng)，以及溶劑與樣品是否發(fā)生物理和化學(xué)作用。3.2.1固體樣品的制備3.2.1固體樣品的制備

4)薄膜法

一些高聚物樣品，一般很難制備成細(xì)末，可制成薄膜直接進(jìn)行紅外光譜測(cè)試，薄膜的制備方法有兩種，一種是直接加熱熔化樣品，然后涂制或者壓制成膜，另一種是將其制成溶液，然后蒸干溶劑形成薄膜。5)顯微切片

很多高聚物，可用顯微切片的方法制備薄膜來(lái)進(jìn)行紅外測(cè)試，制備聚合物的顯微切片薄膜要有一定的經(jīng)驗(yàn)，樣品不能太硬也不能夠太軟。6)熱裂解法

聚合物和其裂解產(chǎn)物有一定的對(duì)應(yīng)關(guān)系，根據(jù)裂解產(chǎn)物光譜也可推斷聚合物的結(jié)構(gòu)。將少量的聚合物放在潔凈的試管底部，用酒精燈加熱，裂解產(chǎn)生的氣體在試管上部冷凝成液體，收集測(cè)試液體的紅外光譜。3.2.1固體樣品的制備3.2.2液樣品的制備樣品類型測(cè)試方法不易揮發(fā)、無(wú)毒有一定粘度樣品直接涂于鹽片上易揮發(fā)的液體樣品置于液體樣品池中吸收很強(qiáng)的液體樣品先配成溶液再測(cè)試3.2.2液樣品的制備樣品類型測(cè)試方法不易揮發(fā)、無(wú)毒直接3.2.3氣體樣品的制備

氣體樣品一般是收集在氣體樣品池中進(jìn)行測(cè)試3.2.3氣體樣品的制備4各類化合物的紅外特征光譜一般來(lái)說(shuō)，組成分子的各種基團(tuán)，都有特定的紅外吸收區(qū)域，分子的其它部分對(duì)紅外吸收峰的影響很小，通常把這種代表某種基團(tuán)存在，并且具有較高強(qiáng)度或者特定的峰形的吸收峰稱作特征吸收峰，峰所在的位置稱為特征頻率。

飽和烴不飽和烴醇酚醚含羰基化合物含氮化合物其他含雜原子有機(jī)化合物金屬有機(jī)化合物高分子化合物無(wú)機(jī)化合物4各類化合物的紅外特征光譜一般來(lái)說(shuō)，組成分常見(jiàn)的有機(jī)化合物基團(tuán)頻率出現(xiàn)的范圍4000-1300cm-1（官能團(tuán)區(qū)）1300-650cm-1（指紋區(qū)）

依據(jù)基團(tuán)的振動(dòng)形式，分為四個(gè)區(qū)(1)4000-2500cm-1

X—H伸縮振動(dòng)區(qū)（X=O，N，C，S）(2)2500-2000cm-1

三鍵，累積雙鍵伸縮振動(dòng)區(qū)(3)2000-1500cm-1

雙鍵伸縮振動(dòng)區(qū)(4)1500-600cm-1

X—Y伸縮，X—H變形振動(dòng)區(qū)紅外吸收峰看起來(lái)很多、很亂，實(shí)際上卻有著一定的規(guī)律性，為便于記憶與分析，習(xí)慣上可以把紅外吸收在不同波數(shù)進(jìn)行分區(qū)。常見(jiàn)的有機(jī)化合物基團(tuán)頻率出現(xiàn)的范圍紅外吸收峰看起來(lái)很多、很亂4.1.飽和烴振動(dòng)類型：（CH3，CH2，CH）C-H伸縮、彎曲振動(dòng)，C-C伸縮振動(dòng)C-H伸縮振動(dòng)：3000~2800，反對(duì)稱頻率大于對(duì)稱。C-H彎曲振動(dòng)：1475~700，1375，1450兩峰可作為CH3存在的依據(jù)，CH2的剪式振動(dòng)峰為1450，CH2的面外振動(dòng)吸收出現(xiàn)在780-720，當(dāng)4個(gè)以上的亞甲基直線相連時(shí)，吸收在722，隨著數(shù)目的增多向高頻移動(dòng),可通過(guò)此峰判斷亞甲基的數(shù)量。環(huán)烷烴變形振動(dòng)：1020~960之間，亞甲基的伸縮振動(dòng)頻率大于直鏈烷烴，并裂分為兩個(gè)峰，1450~1440。4.1.飽和烴正己烷的紅外光譜圖C-H伸縮振動(dòng)C-H面內(nèi)彎曲C-H面外彎曲正己烷的紅外光譜圖C-H伸縮振動(dòng)C-H面內(nèi)彎曲C-H面外彎曲2,2,4-三甲基戊烷紅外圖譜C-H2872-2959νs,νasCH3,CH2,CHC-H1169-1248δsCH(CH3)2,C(CH3)313681385δsCH(CH3)21394δsCH(CH3)2980928νs

C-C745CH2δas

2,2,4-三甲基戊烷紅外圖譜C-HC-H13681385紅外光譜分析ppt課件紅外光譜分析ppt課件4.2.不飽和烴(烯烴、炔烴)伸縮振動(dòng)a)C-H伸縮振動(dòng)(>3000cm-1)

3080cm-13030cm-13080cm-13030cm-13300cm-1υ（C-H）3080-3030cm-1

2900-2800cm-13000cm-14.2.不飽和烴(烯烴、炔烴)伸縮振動(dòng)a)C-H伸縮振分界線反式烯三取代烯四取代烯1680-1665cm-1弱，尖順式烯乙烯基烯亞乙烯基烯1660-1630cm-1中強(qiáng)，尖1660cm-1

b)C=C伸縮振動(dòng)(1680-1630cm-1)分界線反式烯三取代烯四取代烯1680-1665cm-1弱ⅰ分界線1660cm-1ⅱ順強(qiáng)，反弱ⅲ四取代（不與O，N等相連）無(wú)υ（C=C）峰ⅳ端烯的強(qiáng)度強(qiáng)，雙鍵越向中心移動(dòng)吸收強(qiáng)度越低，完全對(duì)稱的反式化合物無(wú)雙鍵的伸縮振動(dòng)吸收ⅴ共軛使υ（C=C）下降20-30cm-1

2140-2100cm-1（中強(qiáng)）

2260-2190cm-1（弱）ⅰ分界線1660cm-1c)C-H變形振動(dòng)(1000-700cm-1)面內(nèi)變形（=C-H）1400-1420cm-1

（弱）面外變形（=C-H）

1000-700cm-1

（有價(jià)值）（=C-H）970cm-1（強(qiáng)）

790-840cm-1

（820cm-1）

610-700cm-1（強(qiáng)）800-650cm-1（

690cm-1）990cm-1910cm-1（強(qiáng)）890cm-1（強(qiáng)）（=C-H）c)C-H變形振動(dòng)(1000-700cm-1)面內(nèi)變a順式CH面外彎曲振動(dòng)730-650cm-1;b反式CH面外彎曲振動(dòng)980-965cm-1

順式和反式2，2，5，5-四甲基己烯紅外光譜a順式CH面外彎曲振動(dòng)730-650cm-1;b反式C紅外光譜分析ppt課件烯烴雙鍵的特征吸收烯烴雙鍵的特征吸收4.3.芳烴苯環(huán)骨架（C=C）振動(dòng)，C-H伸縮、彎曲振動(dòng)C-H伸縮振動(dòng)：3050~3010C=C伸縮振動(dòng):1600~1450cm-1，于1600，1580，1500，

1450附近出現(xiàn)3~4條譜帶。C-H面內(nèi)彎曲:1250-950cm-1，在此范圍干擾大，價(jià)值小。C-H面外彎曲：900-650cm-1，出現(xiàn)1-2條強(qiáng)吸收譜帶，泛頻出現(xiàn)在2000~1660。4.3.芳烴苯環(huán)骨架（C=C）振動(dòng)，C-H伸縮、彎曲振動(dòng)芳烴上基團(tuán)的頻率隨取代基的不同而不同。判斷苯環(huán)的存在首先看3100~3000及1650~1450兩個(gè)區(qū)域的吸收峰是否同時(shí)存在，再觀察900~650區(qū)域，以推測(cè)取代形式。芳烴上基團(tuán)的頻率隨取代基的不同而不同。紅外光譜分析ppt課件紅外光譜分析ppt課件4.4醇a)-OH伸縮振動(dòng)(強(qiáng)吸收>3600cm-1)b)C-O伸縮振動(dòng)(強(qiáng)吸收1200~1100cm-1)c）OH彎曲振動(dòng)（面內(nèi)：1500~1250cm-1），650cm-1（面外）游離醇酚伯-OH3640cm-1仲-OH3630cm-1叔-OH3620cm-1酚-OH3610cm-1υ（—OH）

υ（C-O）

1050cm-11100cm-11150cm-11230cm-14.4醇a)-OH伸縮振動(dòng)(強(qiáng)吸收>3600cm-正辛醇紅外光譜圖正辛醇紅外光譜圖紅外光譜分析ppt課件4.5

醚（C—O—C）υas1275-1010cm-1（1250cm-1

）脂肪族環(huán)的C-O-Cυas1250-1060cm-1

兩條譜帶s芳族和乙烯基的=C-O-Cυs1075-1020cm-1C-O-C伸縮振動(dòng)：1275~1060cm-1，強(qiáng)峰4.5醚（C—O—C）υas1275-1010cm-1紅外光譜分析ppt課件紅外光譜分析ppt課件4.6酚類化合物的紅外光譜C-O伸縮振動(dòng)，OH伸縮振動(dòng)，苯環(huán)骨架振動(dòng)C=C伸縮振動(dòng)C－O伸縮振動(dòng)4.6酚類化合物的紅外光譜C-O伸縮振動(dòng)，OH伸縮振動(dòng)，苯4.7.含羰基化合物

VC=O

1720cm-1

，不飽和酮VC=O~1675cm-1

VC=O~1725cm-1VC-H2850-2720cm-11~2條譜帶（鑒別-CHO）1)醛

2）酮C=O伸縮振動(dòng)吸收出現(xiàn)在：1900~16004.7.含羰基化合物VC=O1720cm-1，紅外光譜分析ppt課件紅外光譜分析ppt課件

VC=O~1740cm-1VC-O-C1300~1150（鑒定酯）

VC=O1770~1750cm-1（單體）

，1710cm-1（二聚體）VO-H3000~2500（二聚體）3）酯4）羧酸~920附近一寬峰是兩分子締合體O-H非平面搖擺振動(dòng)吸收羧酸鹽：~1400，1610-1500兩個(gè)峰，對(duì)稱、不對(duì)稱峰VC=O~1740cm-1VC-紅外光譜分析ppt課件VC=O1860~1800cm-1

，1800~1750cm-1兩個(gè)偶合峰（特征）

VC-O-C1170~1050(開(kāi)鏈酸酐),1310~1210cm-1(環(huán)狀酸酐)脂肪族酰鹵：VC=O1800cm-1

芳香族酰鹵：VC=O1785~1765cm-1

5）酸酐

6）酰鹵VC=O1860~1800cm-1，1800~1紅外光譜分析ppt課件7)酰胺7)酰胺8）胺（銨）類N-H伸縮、彎曲振動(dòng)，C-N伸縮振動(dòng)特征吸收化合物吸收峰位置吸收峰特征N-H伸縮振動(dòng)伯胺類3500-33002個(gè)峰，m仲胺類3500-33001個(gè)峰，m亞胺類3400-33001個(gè)峰，mN-H彎曲振動(dòng)伯胺類1650-1590mors仲胺類1650-1550vwC-N伸縮振動(dòng)伯芳香胺1340-1250s仲芳香胺1350-1280s叔芳香胺1360-1310s脂肪胺1220-1020，1410m,ww8）胺（銨）類N-H伸縮、彎曲振動(dòng)，C-N伸縮振動(dòng)特征吸收化硝基化合物υAS（N=O）=1565-1545cm-1υS（N=O）=1385-1350cm-1脂肪族芳香族υS（N=O）=1365-1290cm-1υAS（N=O）=1550-1500cm-1硝基化合物υAS（N=O）=1565-1545cm-1υS紅外光譜分析ppt課件紅外光譜分析ppt課件5紅外圖譜解析5紅外圖譜解析5.1紅外的分區(qū)常見(jiàn)的有機(jī)化合物基團(tuán)頻率出現(xiàn)的范圍4000-1300cm-1（官能團(tuán)區(qū)）1300-650cm-1（指紋區(qū)）

依據(jù)基團(tuán)的振動(dòng)形式，分為四個(gè)區(qū)(1)4000-2500cm-1

X—H伸縮振動(dòng)區(qū)（X=O，N，C，S）(2)2500-2000cm-1

三鍵，累積雙鍵伸縮振動(dòng)區(qū)(3)2000-1500cm-1

雙鍵伸縮振動(dòng)區(qū)(4)1500-600cm-1

X—Y伸縮，X—H變形振動(dòng)區(qū)5.1紅外的分區(qū)常見(jiàn)的有機(jī)化合物基團(tuán)頻率出現(xiàn)的范圍

5.1.1.第一峰區(qū)（4000－2500cm-1）

X-H伸縮振動(dòng)吸收范圍。X代表O、N、C、S，對(duì)應(yīng)醇、酚、羧酸、胺、亞胺、炔烴、烯烴、芳烴及飽和烴類的O-H、N-H、C-H伸縮振動(dòng)。

(1)O-H

醇與酚：游離態(tài)：3640-3610cm-1，峰形尖銳中等強(qiáng)度

締合：3300cm-1附近，峰形寬而鈍羧酸：3300-2500cm-1，中心約3000cm-1,譜帶寬5.1.1.第一峰區(qū)（4000－2500cm-1）(2)N-H胺類：游離：3500-3300cm-1,締合—吸收位置降低約100cm-1

伯胺：3500，3400cm-1，（吸收強(qiáng)度比羥基弱）仲胺：3400cm-1（吸收峰比羥基要尖銳）叔胺：無(wú)吸收酰胺：伯酰胺：3350，3150cm-1附近出現(xiàn)雙峰仲酰胺：3200cm-1附近出現(xiàn)一條譜帶

叔酰胺：無(wú)吸收(2)N-H銨鹽銨鹽中N-H伸縮振動(dòng)向低波數(shù)移動(dòng)，位于更低波數(shù)3200~2200cm-1，出現(xiàn)強(qiáng)、寬散吸收帶。伯銨鹽：3200~2250cm-1寬帶

2600~2500cm-1一個(gè)或幾個(gè)中等強(qiáng)度吸收，泛頻帶

2200~2100cm-1弱譜帶，或不出現(xiàn)仲銨鹽：3000~2200cm-1強(qiáng)吸收，寬譜帶

2600~2500cm-1有明顯多重吸收帶叔銨鹽：2700~2200cm-1寬譜帶銨鹽

(3)C-H烴類：3300～2700cm-1范圍，3000cm-1是分界線。不飽和碳（三鍵、雙鍵及苯環(huán)）＞3000cm-1

飽和碳（除三元環(huán)）＜3000炔烴：～3300cm-1，峰很尖銳,烯烴、芳烴：3100～3000cm-1

飽和烴基：3000-2700cm-1，四個(gè)峰

－CH3：～2960（s）、～2870cm-1（m）－CH2－：～2925（s）、～2850cm-1（s）＞CH－：～2890cm-1醛基：2850～2720cm-1，兩個(gè)吸收峰巰基：2600～2500cm-1，譜帶尖銳，容易識(shí)別(3)C-H

5.1.2.第二峰區(qū)（2500－2000cm-1）叁鍵、累積雙鍵(－C≡C－、－C≡N、＞C＝C＝C＜、－N＝C＝O、－N＝C＝S)譜帶為中等強(qiáng)度吸收或弱吸收C≡C:2280～2100cm-1,乙炔及全對(duì)稱雙取代炔在紅外光譜中觀測(cè)不到。C≡N:2250～2240cm-1，譜帶較C≡C強(qiáng)。C≡N與苯環(huán)或雙鍵共軛，譜帶向低波數(shù)位移20～30cm-1。此外，X—H（X=B，P，Se，Si）鍵的伸縮振動(dòng)也出現(xiàn)在此區(qū)域。5.1.2.第二峰區(qū)（2500－2000cm-1）叁

5.1.3.第三峰區(qū)（2000－1500cm-1）雙鍵的伸縮振動(dòng)區(qū),包括C＝O、C＝C、C＝N、N＝O，N－H。1)C＝O伸縮振動(dòng)

1900～1650cm-1，峰尖銳或稍寬，其強(qiáng)度都較大。羰基的吸收一般為最強(qiáng)峰或次強(qiáng)峰。變化規(guī)律：5.1.3.第三峰區(qū)（2000－1500cm-1）雙鍵的伸酰鹵：吸收位于最高波數(shù)端，特征，無(wú)干擾。酸酐：兩個(gè)羰基振動(dòng)偶合產(chǎn)生雙峰，波長(zhǎng)位移60～80cm-1。酯：脂肪酸酯～1735cm-1，不飽和酸酯或苯甲酸酯低波數(shù)位移約20cm-1

羧酸：～1720cm-1，若在第一區(qū)約3000cm-1出現(xiàn)強(qiáng)、寬吸收。醛：在2850～2720cm-1

范圍有m或w吸收，出現(xiàn)1～2條譜帶，結(jié)合此峰，可判斷醛基存在。酮：唯一的特征吸收帶酰胺：1690～1630cm-1

，締合態(tài)約1650cm-1

伯酰胺：～1690cm-1（Ⅰ）,1640cm-1（Ⅱ）

仲酰胺：～1680cm-1（Ⅰ）,1530cm-1（Ⅱ）,

1260cm-1

（Ⅲ）

叔酰胺：～1650cm-1

酰鹵：吸收位于最高波數(shù)端，特征，無(wú)干擾。

2)C＝C伸縮振動(dòng)

1670~1600cm-1

，強(qiáng)度中等或較低。烯烴：1680～1600cm-1芳環(huán)骨架振動(dòng)：(苯環(huán)、吡啶環(huán)及其它芳環(huán))

1650~1450cm-1

范圍苯：～1600，1580，1500，1450cm-1

吡啶：～1600，1570，1500，1435cm-1

呋喃：～1600，1500，1400cm-1

喹啉：～1620，1596，1571，1470cm-12)C＝C伸縮振動(dòng)3）N=O伸縮振動(dòng)硝基、亞硝基化合物：強(qiáng)吸收脂肪族：1580～1540cm-1，1380～1340cm-1

芳香族：1550～1500cm-1，1360～1290cm-1

亞硝基：16