红外光谱法定性分析未知化合物结构讲义.docx

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1、红外光谱法定性分析未知化合物结构讲义一、实验目的1.了耨红外光谱区域的划分,了斛纣外光谱吸收的产生条件：2、掌握简垠红外讷图的定性分析：3、常押红外光谱仪的基本原理及构造，了解红外光谙仪的使FH、保养及有关注意事项:4、了解红外光谱的应用.二、实验原理(一)/外光谱概述Wave1.engthinmicrons各注r波长与波数之间的关系为I(波1)/cm,=IO*/(m)(1)缸外光区的划分红外光谱波长范的约为0.751000m,一般换算为波数.根据仪器技术和应用不同，习惯上又将红外光区分为三个区：近红外光区(0.7525m)13158-4000cm1.分子化学健振动的倍频和组合频中红外光区(2

2、.5-25m)4000400cm.化学他振动的基颇远红外光区(25-1000m)4()0-1Ocm1,骨架振动，转动(2)缸外光原理红外光谱是分子的振动转动光谱，也是一种分子吸收光谱.当样品受到频率连续变化的红外光照射时,分子吸收了某此频率的辐射，并由其振动或转动引起的偶极矩的冷变化.产生分子振动和游动能组从基态到激发态的跃迁，使相应于这些区域的光透射强度减加.记录红外光的百分透射比或波长关系曲t,我得到红外光谱,从分子的特征吸收可以鉴定化合物和分子结构，进行定性和定收分析e物质的红外光谱是我分r结构的反映.游图中的吸收峰与分子中各基团的振动形式相对应.通过比较大/已知化合物的红外光谱，发现：

3、组成分子的各种茶团，0H.NHC-HC=C,C=O和C=C等，都有自己的特定的红外吸收区域.分子的其它部分对其吸收位置影响较小.通常把这种能代表基团存在、并有较高强度的吸收谱帚称为基团频率,其所在的位置一般又称为特征吸收蜂.特征区：4000-135OemI而领区尤谱与茶团的时应关系强指为:区：135(1.4U()cm低频区光谱与基团不能一-对应,其价值在于表示整个分子的特征.(3)it外光产生的条件以HzO和COa分子为例.它们的红外谱图产生情况如图所示:图3CO7分手的振动红外光谱产生的条件：(1)辐射应具力.能满足物旗产生振动跃迂所能的能业；2)辐射与物旗间有相互偶合作用。对于对称分子：没

4、有偶极矩，相射不能引起共振,无红外活性.如：N2,O?、Ch等，非对称分子:有供极矩，红外活性.分子中基团的基本振动形式：伸缩振动和变形振动.O,:2926cm,O.1.：2853c-*v;1306-1303ca,1.1.1.2S0c,rH68c,P：720c,（强吸收S）（弱吸收吟（中等强收DMcHi（亚甲历）的伸缩报动和变形报助（4）缸外光谱图的三要索峰位：分子内各种官能团的特征吸收峰只出现在红外光波谱的一定范用。峰强：纤.外吸收峰的强度取决于分子振动时粥板矩的变化,振动时分子偶极矩的变化越小,谱帝强度也就越弱，,般说来，极性较强的基团c=o,c-x振动，吸收强度较大：极性较弱的艇团（如C

5、=c.NC等）振动,吸收强度较弱.蜂形：不同基团的某一种振动形式可能会在同一频率范围内描有红外吸收,如-OH、NH的伸缩振动峥都在34OO32OOCm1.但：打峥形状有显著不同。此时峰形的不同有助于官能团的睡别.（5）打外光谱的带点和主要用途一般的红外光i普是指2.5-50母米（对应波数4000-200CmD之间的中红外光谱，这是研究有机化合物最弗.用的光谱区域.红外光谱法的特点是：快速、样品盘少（几微克-几意克）特征性强（各种物质有其特定的红外光谱图）、能分析各种状态（气、液、固）的试样以及不破坏样品，应用莅阳广（除单原子分子及单核分子外,几乎所有有机物均有红外吸收）,能更为精细的表征分子结

6、构（通过红外光谱的波数位置、波嶂数目及强度确定分子基团、分子结构，分析速度快.红外光谱仪是化学、物理、地物、生物、医学、妨税、环保及材料科学等的重要研究工具和测试手段,而远红光谱更是研究金由配位化合物的理要手段.对于农药组份、土壤衣面水份、IU间二氧化碳含收的测定和谷物油料作物及肉类食品中馍白质、脂肪和水份含址的测定，红外光谱法是较好的分析方法。（二）傅里叶变换红外光谱仪的原理红外光谐仪的种类有：I）楂设和光栅光谱仪，属于色做型，它的单色器为核设或光栅，加单通道测球。2傅里叶变换红外光谱仪。它是非色故里的，其核心部分是一台双光束干涉仪.现在使用的主要是傅里叶变换红外光谱仪.（I）傅里叶交换红外

7、光谱仪的工作原理傅里叶变换红外光谱仪的工作原理是：光源发出的相射经干涉仪转变为干涉光.通过试样后,包含的光信息稀要经过数学上的傅里叶变换解析成件通的谱图。特点；扫描速率极快（IS），适合仪器联用;不需要分光，信号强,英欢度很高：仪器小巧.图5博里叶红外光谱仪工作原理图中光源发出的光被分束器分为两束，束经反射到达动镜，另束经透射到达定设,两束光分别经定镜和动镜反射再回到分束涔.动饿以一恒定速度Vm作H线运动.因而经分束携分束后的两束光形成光程差5,产生干涉，干涉光在分束器会合后通过样品池，然后被检测，（2）傅里叶交换红外光谱仪的制样方法I）固体样品压片法：KZ1.-2mg的样品在玛瑙研体中研磨成

8、细检末与干燥的浜化钾（A.R.级粉末（约1.（K）mg.粒度200目混合均匀，装入模具内.在压片机上压制成片测试.糊状法:在玛盛研钵中，将干燥的样品研磨成细粉末。然后滴入12滴液体石蜡混研成射状，馀于KBr或NaC1.晶片上测试.溶液法：把样品溶解在适当的溶液中，注入液体池内测试.所选择的溶剂应不腐蚀池窗，在分析波数范围内没有吸收，井对溶质不产生溶剂效应。一般使用OJmm的液体池，溶液浓度在10%左右为宜。2）液体样品液JR法：油状或粘楣液体，II接涂于KBr晶片上溯试.流动性大，沸点低（0OOC的液体，可央在两块双化钾晶片之间或出接注入厚度适当的液体池内测试.对极性样品的清洗剂一股用CHC1

9、.i,非极性样品清洗剂一般用CCh.对于水溶液样品，可用彳i机溶剂萃取水中的有机物，然后将溶剂挥发干，所留下的液体涂于KBr晶片上测试:囚体则用KBr压片法测试.应特别注意含水的样品不能直接注入KBr或NaC1.液体池内测试.3）气体样品直接注入气体池内测试，4）塑料、一物样品溶液涂,膜：把样品溶于适当的溶剂中，然后把溶液一滴滴的酒加在KBr晶片上，待溶剂挥发后把留在晶片上的液朕进行测试.溶液制膜：把样品溶适当的溶剂中，制成稀溶液，然后例在玻璃片上恃溶剂挥发后，形成，薄腹（厚度最好在0.01-005mm）,用刀片刹离.薄膜不易刹肉时,可连同玻璃片-起浸在蒸慵水中,待水把薄膜湿润后便可剥离.这种

10、方法溶剂不易除去，可把刷好的薄媵放置12天后再进行测试.或用低沸点的溶剂萃取掉残用的溶剂，这种溶剂不能溶解高Se物，但能和原溶剂混溶。5）其它样品对于一些特殊样品，如:金讽表面镀膜，无机涂料板的微反射率和反射率的测试等，则要采用特殊附件，如：ATR.DR.SR等附件。三、实验所需物品I.实险仪器：日本岛津FnR-840OS2、实验药品：浜化钾、乙酹、特测未知固体3、其他物品：打孔纸片、棉花、玛珊研钵、勺子、银子等四、实睑步SII.先打开主机开关（FTIR-840OS）开关，再打开电腼,2*电脑联机.双击红外图标一点击mcasu11:一再点击mc$tIrCmentT下拉,再点击Ini1.iaIi

11、ZC（右边窗口有两个绿灯亮），表明仪涔连接成功。3、参数设置.在解能的右F方选择DataMeasurementM1.c选择T%（%Tramsmittanc）.ApodiZation选择Happ-Gcnzc1.No.ofscans选择20Reso1.ution选择4.0Range（cmniin.选择40（）,max.选择4（MX）.4、背景谱图扫描，大约取100mg的KBr放入玛瑙研钵研惬，细度2m左右即可，使用纸片压样,将适盘的磨好的KBr放入纸孔,选择压力78KN左右加压（压力一定要选择适当）,保质IoS左右.取出压好的KBr片放入模具，并挂在主机的悦口上，点击measure-点击BKG一确

12、定，此时仪器扫描背景图.等解播出现上下两个图即背景图扫描完毕。5.样品谱图扫描.制备样品,参考原理里的傅里叶变换红外光谱仪的制样方法-固体样品一味片法.取出压好的样品片放入模具，并挂在主机的商口上，点击measuRr点击SamP1.eT确定，此时仪器扫描样品谱图.待解能出现上下两个图即冽试完毕.6、保存谱图.在FiIC下拉EXPortT保存类型选择ASCMSimPICTC窜（Fxt）,怆入文件名，选择存入路径,保存。7.密贝数据或打印谱图.8、分析实验谐图.（要求：写出备峥的归属，并推测本知样品含有的M团及分子结构）五、注意事项I.测定时实脸室的温度应在I53OC,相对湿度应在65%以卜.2、

13、如所用的是舱光束型博里叶红外分光光度计（目前应用最多.实验室里的CO?含Jft不能太高,因此实蛤室里的人数应尽最少，无关人员最好不要进入，还要注意适当通风换气。3、质片法时取用的供试品Jft般为1.-2mg,因不可能用天平林量后加入,并且每种样品的对纣外光的吸收程度不一致，故常凭经验取用.股要求所得的光谱图中绝大算数吸收峰处于IO%8O%透光率范用在内,最强吸收峰的透光率如太大（如大于30%）,则说明取样量太少；相反，如最强吸收峥为接近透光率为0%,且为平头嶂，则说明取样属太多，此时均应诩整取样fit后曳新测定.4、压片时KBr的取用砒一般为100n唁左右（也是线经验），应根据制片后的片厚度来

14、控制KBr的房,一般片厚度应在OJmm以卜，斗度大于SSmm时，常可在光谱上观察到干涉条纹，对供试品光谱产生干扰.5,压片时，应先取供试品研细后再加入KBr再次研细研匀，这样比较容易混匀。研磨所用的应为玛瑙研体.因玻璃研钵内表面比较粗糙.易粘附样品.6、待测样M及涉及测试的器皿和模具均需充分干燥处理.为了防潮.宜在红外干燥灯下操作.六、思考题1测试红外光谐选用KBr制样，KBr的作用是什么?用泡化钾压片时应注意什么？选用KBr制样有何优缺点？可以用其他物质替代吗？2、用红外光讷仪测试样丛时为什么要先测试背景？3、用压片法制样时，为什么要求研磨到颗粒度在2m左右？研磨时不在红外灯下操作，谱图上会出现什么情况?