固体红外光谱分析
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
分光光度计的分类
种 类 721分光光度计 751分光光度计 光谱范围 可见光 紫外光 主要用途 含量分析 含量分析
红外分光光度计
来自百度文库红外光
有机物分析
分光光度计的基本结构
杂散光
狭缝 （滤光，去除杂散光） 狭缝 （选择波长）
（把光信号变 成电信号）
光源
棱 镜 （分光） 反射镜 单色器 ? 比色皿
光电转换器 （检测器）
红外光谱图的应用
2 . 未知物结构的测定 测定未知物的结构，是红外光谱法定性分析的一个 重要用途。如果未知物不是新化合物，可以通过两种方 式利用标准谱图进行查对： （1）查阅标准谱图的谱带索引，与寻找试样光谱吸收带 相同的标准谱图； （2）进行光谱解析，判断试样的可能结构，然后在由化 学分类索引查找标准谱图对照核实。 3. 几种标准谱图 （1）萨特勒（Sadtler）标准红外光谱图 （2）Aldrich红外谱图库 （3）Sigma Fourier红外光谱图库
大 比色皿 小 比较放大器 向电动机送去正 信号。 原始及透过光
比较放大器
正
样品 + 空白
空白吸收
样品吸收
如何实现自动画图（2）
电动机驱使光梳向下运动 空白 光梳
小 比色皿 小 电动机得到正 信号，驱使光梳下 移，使比较放大器 输出信号为零。
比较放大器
0
样品 + 空白
空白吸收
样品吸收
原始及透过光
如何实现自动画图（3）
另一个波长下样品吸收少 空白 光梳
小 比色皿 大 比较放大器 向电动机送去负 信号。 原始及透过光
比较放大器
负
样品 + 空白
空白吸收
样品吸收
如何实现自动画图（4）
电动机驱使光梳向上运动 空白 光梳
大 比色皿 大 电动机得到负 信号，驱使光梳上 移，使比较放大器 输出信号为零。
比较放大器
0
样品 + 空白
可见光 钨 灯
紫外光 氘 灯 红外光 红外灯
三种分光光度计 某些部件的不同(2)
二、棱镜、比色皿的材料
721分光光度计 玻璃（透过可见光） 751分光光度计 石英（透过紫外光）
红外分光光度计 盐（NaCl、KBr等） （透过红外光）
三种分光光度计 测试内容的不同（3）
1. 721分光光度计 与 751分光光度计
此外，该法不受样品状态的限制，能定量测定气体、液体和 固体样品。因此，红外光谱定量分析应用广泛。但红外光谱法定量 灵敏度较低，尚不适用于微量组份的测定。
样品处理技术
要获得一张高质量红外光谱图，除了仪器本身的因素外，还必须 有合适的样品制备方法。
一、红外光谱法对试样的要求
红外光谱的试样可以是液体、固体或气体，一般应要求：
定量分析，测样品的浓度 。 一般只在某一个波长下操作。
2. 红外分光光度计
定性分析，测样品的种类。 需要测某一个波长范围内样品 的吸收。
红 外 光 谱 图
红外光谱图的应用
红外光谱法广泛用于有机化合物的定性鉴定和结构分 析。
一、定性分析
1 . 已知物的鉴定 将试样的谱图与标准的谱图进行对照，或者与文献 上的谱图进行对照。如果两张谱图各吸收峰的位置和形 状完全相同，峰的相对强度一样，就可以认为样品是该 种标准物。如果两张谱图不一样，或峰位不一致，则说 明两者不为同一化合物，或样品有杂质。如用计算机谱 图检索，则采用相似度来判别。使用文献上的谱图应当 注意试样的物态、结晶状态、溶剂、测定条件以及所用 仪器类型均应与标准谱图相同。
空白吸收
样品吸收
原始及透过光
如何实现自动画图（5）
电动机得到正信号逆时针旋转 透过空白的光 滑轨右移
记录笔
光梳
光的方向
红外光谱图
记录纸走纸方向
如何实现自动画图（6）
电动机得到负信号顺时针旋转 透过空白的光 滑轨左移
光通过空白 + 样品
光通过空白 仅有空白吸收
(1)
光通过样品 空白和样品同时吸收
(2)
（2）的吸收减去（1）的吸收才是样品的吸收
红外分光光度计的光路图
光 源
光电 转换器
旋转镜在左侧，光通过空白
光 源
光电 光电 转换器 转换器
旋转镜在右侧，光通过样品
光 源
光电 转换器
如何实现自动画图（1）
样品有吸收，输出正信号 空白 光梳
（1）试样应该是单一组份的纯物质，纯度应>98%或符合商业规格， 才便于与纯物质的标准光谱进行对照。
（2）试样中不应含有游离水。水本身有红外吸收，会严重干扰样 品谱，而且会侵蚀吸收池的盐窗。 （3）试样的浓度和测试厚度应选择适当，以使光谱图中的大多数 吸收峰的透射比处于10%~80%范围内。
样品和空白的吸收及扣除方法
4.检测器 5.记录系统
红外分光光度计的特殊部件
1. 单色器
棱镜改用光栅：棱镜分光是折射，光有 吸收；而光栅分光是反射，无吸收问题， 且造价便宜。
2. 比色皿
直接用盐和样品研磨成直径在 5 微米以 下的均匀粉末，用压片机压成薄片。
三种分光光度计 某些部件的不同(1)
一、光源
721分光光度计
751分光光度计 红外分光光度计
红外光谱图的应用
1. 在3000cm-1处有吸收峰的基团有：苯环、羟基、碳-碳三键。
2. 碳-碳三键在2100~2400cm-1处也应有吸收峰，故此有机物没 有碳-碳三键。所以3000cm-1处的吸收峰不代表碳-碳三键。
红外光谱图的应用
二、定量分析
红外光谱定量分析是通过对特征吸收谱带强度的测量来求出组 份含量。其理论依据是朗伯-比耳定律。
2. 比色皿
因玻璃、石英等材料不能透过红外光，红外吸收池要 用 可透过红外光的NaCl、KBr、CsI等材料制成窗片。用 NaCl、KBr、CsI等材料制成的窗片需注意防潮。固体试样 常与纯KBr混匀压片，然后直接进行测定。
3.单色器
根据需要选择一定波长范围的单色光，作用是把来自 光源的混合光分解为单色光并能随意改变波长，是分光光 度计的心脏部分。
红外光谱仪的组件
1.光源
红外光谱仪中所用的光源通常是一种惰性固体， 用电加热使之发射高强度的连续红外辐射。 常用的是Nernst灯或硅碳棒。Nernst灯是用 氧化锆、氧化钇和氧化钍烧结而成的中空棒和实 心棒。工作温度约为1700℃，在此高温下导电并 发射红外线。但在室温下是非导体，因此，在工 作之前要预热。它的特点是发射强度高，使用寿 命长，稳定性较好。缺点是价格比硅碳棒贵，机 械强度差，操作不如硅碳棒方便。硅碳棒是由碳 化硅烧结而成，工作温度在1200-1500℃左右。
种 类 721分光光度计 751分光光度计 光谱范围 可见光 紫外光 主要用途 含量分析 含量分析
红外分光光度计
来自百度文库红外光
有机物分析
分光光度计的基本结构
杂散光
狭缝 （滤光，去除杂散光） 狭缝 （选择波长）
（把光信号变 成电信号）
光源
棱 镜 （分光） 反射镜 单色器 ? 比色皿
光电转换器 （检测器）
红外光谱图的应用
2 . 未知物结构的测定 测定未知物的结构，是红外光谱法定性分析的一个 重要用途。如果未知物不是新化合物，可以通过两种方 式利用标准谱图进行查对： （1）查阅标准谱图的谱带索引，与寻找试样光谱吸收带 相同的标准谱图； （2）进行光谱解析，判断试样的可能结构，然后在由化 学分类索引查找标准谱图对照核实。 3. 几种标准谱图 （1）萨特勒（Sadtler）标准红外光谱图 （2）Aldrich红外谱图库 （3）Sigma Fourier红外光谱图库
大 比色皿 小 比较放大器 向电动机送去正 信号。 原始及透过光
比较放大器
正
样品 + 空白
空白吸收
样品吸收
如何实现自动画图（2）
电动机驱使光梳向下运动 空白 光梳
小 比色皿 小 电动机得到正 信号，驱使光梳下 移，使比较放大器 输出信号为零。
比较放大器
0
样品 + 空白
空白吸收
样品吸收
原始及透过光
如何实现自动画图（3）
另一个波长下样品吸收少 空白 光梳
小 比色皿 大 比较放大器 向电动机送去负 信号。 原始及透过光
比较放大器
负
样品 + 空白
空白吸收
样品吸收
如何实现自动画图（4）
电动机驱使光梳向上运动 空白 光梳
大 比色皿 大 电动机得到负 信号，驱使光梳上 移，使比较放大器 输出信号为零。
比较放大器
0
样品 + 空白
可见光 钨 灯
紫外光 氘 灯 红外光 红外灯
三种分光光度计 某些部件的不同(2)
二、棱镜、比色皿的材料
721分光光度计 玻璃（透过可见光） 751分光光度计 石英（透过紫外光）
红外分光光度计 盐（NaCl、KBr等） （透过红外光）
三种分光光度计 测试内容的不同（3）
1. 721分光光度计 与 751分光光度计
此外，该法不受样品状态的限制，能定量测定气体、液体和 固体样品。因此，红外光谱定量分析应用广泛。但红外光谱法定量 灵敏度较低，尚不适用于微量组份的测定。
样品处理技术
要获得一张高质量红外光谱图，除了仪器本身的因素外，还必须 有合适的样品制备方法。
一、红外光谱法对试样的要求
红外光谱的试样可以是液体、固体或气体，一般应要求：
定量分析，测样品的浓度 。 一般只在某一个波长下操作。
2. 红外分光光度计
定性分析，测样品的种类。 需要测某一个波长范围内样品 的吸收。
红 外 光 谱 图
红外光谱图的应用
红外光谱法广泛用于有机化合物的定性鉴定和结构分 析。
一、定性分析
1 . 已知物的鉴定 将试样的谱图与标准的谱图进行对照，或者与文献 上的谱图进行对照。如果两张谱图各吸收峰的位置和形 状完全相同，峰的相对强度一样，就可以认为样品是该 种标准物。如果两张谱图不一样，或峰位不一致，则说 明两者不为同一化合物，或样品有杂质。如用计算机谱 图检索，则采用相似度来判别。使用文献上的谱图应当 注意试样的物态、结晶状态、溶剂、测定条件以及所用 仪器类型均应与标准谱图相同。
空白吸收
样品吸收
原始及透过光
如何实现自动画图（5）
电动机得到正信号逆时针旋转 透过空白的光 滑轨右移
记录笔
光梳
光的方向
红外光谱图
记录纸走纸方向
如何实现自动画图（6）
电动机得到负信号顺时针旋转 透过空白的光 滑轨左移
光通过空白 + 样品
光通过空白 仅有空白吸收
(1)
光通过样品 空白和样品同时吸收
(2)
（2）的吸收减去（1）的吸收才是样品的吸收
红外分光光度计的光路图
光 源
光电 转换器
旋转镜在左侧，光通过空白
光 源
光电 光电 转换器 转换器
旋转镜在右侧，光通过样品
光 源
光电 转换器
如何实现自动画图（1）
样品有吸收，输出正信号 空白 光梳
（1）试样应该是单一组份的纯物质，纯度应>98%或符合商业规格， 才便于与纯物质的标准光谱进行对照。
（2）试样中不应含有游离水。水本身有红外吸收，会严重干扰样 品谱，而且会侵蚀吸收池的盐窗。 （3）试样的浓度和测试厚度应选择适当，以使光谱图中的大多数 吸收峰的透射比处于10%~80%范围内。
样品和空白的吸收及扣除方法
4.检测器 5.记录系统
红外分光光度计的特殊部件
1. 单色器
棱镜改用光栅：棱镜分光是折射，光有 吸收；而光栅分光是反射，无吸收问题， 且造价便宜。
2. 比色皿
直接用盐和样品研磨成直径在 5 微米以 下的均匀粉末，用压片机压成薄片。
三种分光光度计 某些部件的不同(1)
一、光源
721分光光度计
751分光光度计 红外分光光度计
红外光谱图的应用
1. 在3000cm-1处有吸收峰的基团有：苯环、羟基、碳-碳三键。
2. 碳-碳三键在2100~2400cm-1处也应有吸收峰，故此有机物没 有碳-碳三键。所以3000cm-1处的吸收峰不代表碳-碳三键。
红外光谱图的应用
二、定量分析
红外光谱定量分析是通过对特征吸收谱带强度的测量来求出组 份含量。其理论依据是朗伯-比耳定律。
2. 比色皿
因玻璃、石英等材料不能透过红外光，红外吸收池要 用 可透过红外光的NaCl、KBr、CsI等材料制成窗片。用 NaCl、KBr、CsI等材料制成的窗片需注意防潮。固体试样 常与纯KBr混匀压片，然后直接进行测定。
3.单色器
根据需要选择一定波长范围的单色光，作用是把来自 光源的混合光分解为单色光并能随意改变波长，是分光光 度计的心脏部分。
红外光谱仪的组件
1.光源
红外光谱仪中所用的光源通常是一种惰性固体， 用电加热使之发射高强度的连续红外辐射。 常用的是Nernst灯或硅碳棒。Nernst灯是用 氧化锆、氧化钇和氧化钍烧结而成的中空棒和实 心棒。工作温度约为1700℃，在此高温下导电并 发射红外线。但在室温下是非导体，因此，在工 作之前要预热。它的特点是发射强度高，使用寿 命长，稳定性较好。缺点是价格比硅碳棒贵，机 械强度差，操作不如硅碳棒方便。硅碳棒是由碳 化硅烧结而成，工作温度在1200-1500℃左右。