仪器分析实验
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同频率的红外辐射而产生振动能级的跃迁，形成能反映各自特征的组成 和结构的红外光谱图。 通过对谱图的分析可以进行已知化合物的验证、化合物纯度的鉴定 和未知化合物的结构测定。
1 .产生红外吸收的条件：
2 .分子振动及分子振动方程： 3 .基团频率及其影响因素：
1307 K M
4.应用：定性分析（已知物验证、纯度判Biblioteka Baidu、未知物鉴定、反应机理研 究、表面分析等）；
ATR原理与测试方法
衰减全反射的原理是从光源发出的复合红外光， 经过折射率大的晶体投射到折射率小的试样表面上， 入射角大于临界角，入射光穿透到试样内一定深度后 再返回表面，产生全反射。在这个过程中，如果试样 在入射光频率区域内有吸收，反射光强度在试样有吸 收的频率位置发生减弱，可产生和普通透射吸收相类 似的谱图，因此可用于化学组成的定性及定量分析。
其他优点：可测样品范围广（无机、有机、高分子等不限相
态且用量少）；速度快、操作简便、重现性好、精度高；设备价 格相对低廉；有大量可供查阅的标准谱图等。
局限性：少数化合物没有红外吸收如对称性分子和同核双原
子分子；不是所有的吸收峰都可解释尤其是一些指纹峰；对某些 复杂物质的结构分析，还须与核磁、质谱、拉曼等方法配合；定 量分析的灵敏度和准确度较低等。
仪器分析实验
化合物的红外光谱测绘与定性分析
主要讲授内容： 1.基本原理 2.仪器结构 3.实验内容： （1）KBr压片法制备固体试样-对试样的要求
和注意事项
（2）谱图的测绘（透射和ATR）与处理 （3） 结果分析
实验目的与原理
一、目的： 1 .掌握红外光谱定性分析的基本原理 2.了解傅立叶变换红外光谱仪的结构、工作原理和操作方法 3.学会用溴化钾压片法制备固体试样 二、基本原理 用红外光谱对物质的定性分析是基于物质分子选择性地吸收不
红外光谱分析的应用特点
范围广：化工、制药、食品、环保等有机化合物研究；合成
纤维、橡胶、等高聚物研究；无机材料测试；催化剂表面结构、 吸附和反应机理研究等。
特征性强：每种化合物都有与自己结构相关的红外光谱，由
几组互相佐证的相关峰来加强定性分析的可靠性。尤其在官能团 定性方面是别的分析方法所不及的。
仪器结构图：
Michelson干涉仪工作原理图：
谱图的解析
注意：A.吸收峰的位置、形状和相对强度；B.特征 峰与一组相关峰相互验证。 谱图解析： 1.根据元素分析和其他实验结果得出的结论， _ 先计算不饱和度（ 1 n n 2 n ） 按顺序分析：羰基（羧酸3300~2500宽羟基、酰胺 3300~3100氨基、酸酐偶合双峰、酯1300~1100中强碳氧键、醛2720 碳氢、酮1300~1100c-c-c等）；若无羰基，找醇、酚
其他测试方法简介
1、联用技术:与GC、HPLC、GPC等分离方法直接联机在线测
量
2、偏振技术：通过安装偏振器测定偏振光谱来表征样品的二 色性。可用来研究有机晶体、立体定向聚合物和蛋白质等结构。 3、光声技术：通过微音器检测由于样品内部受到周期性调制
的光束照射而产生的周期性 的温度变化引起的样品表面的气体 压力变化而产生的声波。除做常规的定性定量分析外，更适于表 面化学研究如表面化学改性、催化反应、表面腐蚀等。
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（3600~3300强宽羟基；δOH1500~1300;醇C-O1200~1000\ c=c1680~1600
酚 C-O1300~1200 ）、胺、醚（1300~1100强醚键）；找烯烃
、芳烃c=c1600~1400 、炔烃c≡c2260~2100 、氰基 c≡N2260~2240 、硝基~15360和~1350；饱和烃等。
KBr压片制样测谱
1.打开红外光谱仪和计算机，在桌面双击“EZ OMNIC E.S.P5.2” 打 开仪器操作软件。 2.将玛瑙研钵、不锈钢模具、药勺等用无水乙醇檫拭干净。 3.取100-200mg纯KBr研磨至约2µ m的粉末，取少许放入模具中，在 压片机下用力压成约1mm厚的透明薄片。 4.把纯KBr片放置在样品架上，单击Bkg图标，收集背景光谱图。 5.取1-2mg样品研磨至约2µ m的粉末，与研细的KBr粉末混合均匀， 取少许放入模具中，在压片机下用力压成约1mm厚的透明薄片。 6.把样品片放置在样品架上，单击Smp图标，收集样品光谱图并保存。 7.取下样品，将实验台和用具收拾干净。
仪器结构
FT-IR仪器结构：由光学部分和计算机系统组成,
光学部分的核心是Michelson干涉仪，仪器的工作原理 主要是指Michelson干涉仪的原理。 1. 光源：能发射稳定而高强度的连续波长的红外射线。 常见有硅碳棒、表面涂希土化合物的旋状镍铬灯丝、 能斯特灯。 2. 干涉仪：将复色光变为干涉光。分束器材料：中红外 区为KBr,近红外区为石英和氟化钙，远红外区为 Mylar膜和固体网格材料。 3.检测器：把红外光变为电信号，大致分为热检测器 DTGS和光检测器如MCT。
4、显微技术：红外显微镜与红外光谱仪结合，能对直
径20~500微米的样品进行分析，得到高灵敏度的透射 和反射光谱。
5、原位技术：
思考题
1.红外吸收光谱分析与紫外光谱、原子吸收光谱等有何区别和共同点？ 在工作中它可以帮助我们做些什么？ 2.影响分子振动频率的因素是有哪些？ 3.分子振动产生红外吸收的基本条件是什么？ 4.Machelson干涉仪的结构和工作原理 5.常用的红外检测器有哪些？各有何特点？ 6.红外定性分析对样品有何要求？ 7.样品中的水份对测试有何影响？ 8.KBr压片法制样有哪些注意事项？对测试有何影响？ 9.谱图中出现“平头峰”或“馒头峰”的原因是什么？ 10.分析谱图时，能否仅凭某处的特征峰就确定某基团的存在？举例 说明。 11.羟基吸收峰在苯甲酸和在乙醇中有何不同？原因是什么？ 12.乙酸酐中羰基峰有何特点?为什么?
实验方法的选择
常规的红外吸收实验方法有透射和反射 · 透射：通常用于各种相态样品的总成分分析 · 衰减全反射 (ATR) ATR附件主要用于固体、凝胶、橡胶等材料表面的研 究。测量表面厚度需在1μm以上，也可用于溶液分析 （蛋白水溶液） · 漫反射 漫反射附件主要用于测量颗粒表面，或不平整的表面 适用于表面厚度约在10μm左右的材料。 · 镜面反射 镜面反射附件主要借助反射吸收分析光亮的样品表面 或坚硬平整表面的涂层，适用于表面厚度 >10μm
1 .产生红外吸收的条件：
2 .分子振动及分子振动方程： 3 .基团频率及其影响因素：
1307 K M
4.应用：定性分析（已知物验证、纯度判Biblioteka Baidu、未知物鉴定、反应机理研 究、表面分析等）；
ATR原理与测试方法
衰减全反射的原理是从光源发出的复合红外光， 经过折射率大的晶体投射到折射率小的试样表面上， 入射角大于临界角，入射光穿透到试样内一定深度后 再返回表面，产生全反射。在这个过程中，如果试样 在入射光频率区域内有吸收，反射光强度在试样有吸 收的频率位置发生减弱，可产生和普通透射吸收相类 似的谱图，因此可用于化学组成的定性及定量分析。
其他优点：可测样品范围广（无机、有机、高分子等不限相
态且用量少）；速度快、操作简便、重现性好、精度高；设备价 格相对低廉；有大量可供查阅的标准谱图等。
局限性：少数化合物没有红外吸收如对称性分子和同核双原
子分子；不是所有的吸收峰都可解释尤其是一些指纹峰；对某些 复杂物质的结构分析，还须与核磁、质谱、拉曼等方法配合；定 量分析的灵敏度和准确度较低等。
仪器分析实验
化合物的红外光谱测绘与定性分析
主要讲授内容： 1.基本原理 2.仪器结构 3.实验内容： （1）KBr压片法制备固体试样-对试样的要求
和注意事项
（2）谱图的测绘（透射和ATR）与处理 （3） 结果分析
实验目的与原理
一、目的： 1 .掌握红外光谱定性分析的基本原理 2.了解傅立叶变换红外光谱仪的结构、工作原理和操作方法 3.学会用溴化钾压片法制备固体试样 二、基本原理 用红外光谱对物质的定性分析是基于物质分子选择性地吸收不
红外光谱分析的应用特点
范围广：化工、制药、食品、环保等有机化合物研究；合成
纤维、橡胶、等高聚物研究；无机材料测试；催化剂表面结构、 吸附和反应机理研究等。
特征性强：每种化合物都有与自己结构相关的红外光谱，由
几组互相佐证的相关峰来加强定性分析的可靠性。尤其在官能团 定性方面是别的分析方法所不及的。
仪器结构图：
Michelson干涉仪工作原理图：
谱图的解析
注意：A.吸收峰的位置、形状和相对强度；B.特征 峰与一组相关峰相互验证。 谱图解析： 1.根据元素分析和其他实验结果得出的结论， _ 先计算不饱和度（ 1 n n 2 n ） 按顺序分析：羰基（羧酸3300~2500宽羟基、酰胺 3300~3100氨基、酸酐偶合双峰、酯1300~1100中强碳氧键、醛2720 碳氢、酮1300~1100c-c-c等）；若无羰基，找醇、酚
其他测试方法简介
1、联用技术:与GC、HPLC、GPC等分离方法直接联机在线测
量
2、偏振技术：通过安装偏振器测定偏振光谱来表征样品的二 色性。可用来研究有机晶体、立体定向聚合物和蛋白质等结构。 3、光声技术：通过微音器检测由于样品内部受到周期性调制
的光束照射而产生的周期性 的温度变化引起的样品表面的气体 压力变化而产生的声波。除做常规的定性定量分析外，更适于表 面化学研究如表面化学改性、催化反应、表面腐蚀等。
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（3600~3300强宽羟基；δOH1500~1300;醇C-O1200~1000\ c=c1680~1600
酚 C-O1300~1200 ）、胺、醚（1300~1100强醚键）；找烯烃
、芳烃c=c1600~1400 、炔烃c≡c2260~2100 、氰基 c≡N2260~2240 、硝基~15360和~1350；饱和烃等。
KBr压片制样测谱
1.打开红外光谱仪和计算机，在桌面双击“EZ OMNIC E.S.P5.2” 打 开仪器操作软件。 2.将玛瑙研钵、不锈钢模具、药勺等用无水乙醇檫拭干净。 3.取100-200mg纯KBr研磨至约2µ m的粉末，取少许放入模具中，在 压片机下用力压成约1mm厚的透明薄片。 4.把纯KBr片放置在样品架上，单击Bkg图标，收集背景光谱图。 5.取1-2mg样品研磨至约2µ m的粉末，与研细的KBr粉末混合均匀， 取少许放入模具中，在压片机下用力压成约1mm厚的透明薄片。 6.把样品片放置在样品架上，单击Smp图标，收集样品光谱图并保存。 7.取下样品，将实验台和用具收拾干净。
仪器结构
FT-IR仪器结构：由光学部分和计算机系统组成,
光学部分的核心是Michelson干涉仪，仪器的工作原理 主要是指Michelson干涉仪的原理。 1. 光源：能发射稳定而高强度的连续波长的红外射线。 常见有硅碳棒、表面涂希土化合物的旋状镍铬灯丝、 能斯特灯。 2. 干涉仪：将复色光变为干涉光。分束器材料：中红外 区为KBr,近红外区为石英和氟化钙，远红外区为 Mylar膜和固体网格材料。 3.检测器：把红外光变为电信号，大致分为热检测器 DTGS和光检测器如MCT。
4、显微技术：红外显微镜与红外光谱仪结合，能对直
径20~500微米的样品进行分析，得到高灵敏度的透射 和反射光谱。
5、原位技术：
思考题
1.红外吸收光谱分析与紫外光谱、原子吸收光谱等有何区别和共同点？ 在工作中它可以帮助我们做些什么？ 2.影响分子振动频率的因素是有哪些？ 3.分子振动产生红外吸收的基本条件是什么？ 4.Machelson干涉仪的结构和工作原理 5.常用的红外检测器有哪些？各有何特点？ 6.红外定性分析对样品有何要求？ 7.样品中的水份对测试有何影响？ 8.KBr压片法制样有哪些注意事项？对测试有何影响？ 9.谱图中出现“平头峰”或“馒头峰”的原因是什么？ 10.分析谱图时，能否仅凭某处的特征峰就确定某基团的存在？举例 说明。 11.羟基吸收峰在苯甲酸和在乙醇中有何不同？原因是什么？ 12.乙酸酐中羰基峰有何特点?为什么?
实验方法的选择
常规的红外吸收实验方法有透射和反射 · 透射：通常用于各种相态样品的总成分分析 · 衰减全反射 (ATR) ATR附件主要用于固体、凝胶、橡胶等材料表面的研 究。测量表面厚度需在1μm以上，也可用于溶液分析 （蛋白水溶液） · 漫反射 漫反射附件主要用于测量颗粒表面，或不平整的表面 适用于表面厚度约在10μm左右的材料。 · 镜面反射 镜面反射附件主要借助反射吸收分析光亮的样品表面 或坚硬平整表面的涂层，适用于表面厚度 >10μm