红外光谱仪讲义.共40页文档
红外光谱讲课文档
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(4）分析时间短。一般红外光谱做一个样可在10~30分钟内 完成。如果采用傅里叶变换红外光谱仪在一秒钟以内就可 完成扫描。为快速分析的动力学研究提供了十分有用的工 具。
试样气体
气泵
窗片
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各种化合物的红外光谱
饱和烃 不饱和烃
醇、酚和醚
含羰基化合物 含氮化合物 其他含杂原子有机化合物
金属有机化合物
高分子化合物 无机化合物
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饱和烃
C-H伸缩振动：对称伸缩振动（νs）和反对称伸缩振动
（νas） ，在3000-2800cm-1之间，νas较νs在较高频率。
O=H=3640cm-1
(CH3CH2OH)2 O=H=3515cm-1
(CH3CH2OH)n O=H=3350cm-1
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振动耦合：
当两个振动频率相同
或相近的基团相邻并由
同一原子相连时，两个
振动相互作用（微扰） 产生共振，谱带一分为
二（高频和低频）。
O R1 C
O
R2 O
C=O
as 1820 cm-1
达60：1）。 光通量大，所有频率同时测量，检测灵敏度高，样品
量减少。
扫描速度快，可跟踪反应历程，作反应动力学研究，并可与 GC、LC联用。
测量频率范围宽，可达到4500~6cm-1
杂散光少，波数精度高，分辨率可达0.05/cm
对温度、湿度要求不高。
光学部件简单，只有一个动镜在实验中运动，不易磨损。
红外实验讲义
实验苯甲酸红外光谱测定及谱图解析一、实验目的1、熟悉傅里叶变换红外光谱仪的工作原理及其使用方法2、掌握KBr压片法的操作技能3、解析红外光谱谱图二、实验原理傅立叶变换红外光谱仪：它根据光的相干性原理设计，是一种干涉型光谱仪。
它没有色散元件，傅立叶变换红外光谱仪主要由光源、干涉仪（迈克逊)、吸收池（样品室）、检测器、计算机和记录系统等组成。
傅立叶变换红外光谱仪将各种频率的光信号经干涉作用后调制成干涉图，即时间域光谱图，然后用计算机进行快速傅立叶变换，换算成频率域光谱图即红外光谱图。
红外光谱法是依据物质对红外辐射的特征吸收建立起来的一种光谱分析方法，以一定波长的红外光照射物质时，若该红外光的频率能满足物质分子中某些基团振动能级的跃迁频率条件，则该分子就吸收这一波长红外光的辐射能量，由于分子的振动能级是量子化的，因此振动只能吸收一定量的能量，即吸收与分子振动能级间隔E振的能量相应波长的光，如果光量子的能量为EL=hVL（VL是红外辐射频率），当发生振动能级跃迁时，必须满足E振=EL。
分子在振动过程中必须利用这一特性，依据其结构不同，分子振动能吸收的频率不同，来确定其结构。
红外光谱定性分析，常采用标准谱图查对法，标准谱图查对是一种最直接、可靠的方法。
根据待测试样的来源、物理常数、分子式及谱图中的特征谱带，查对标准谱图来确定化合物的结构。
三、实验仪器及试剂仪器：WQF-310型傅里叶变换红外光谱仪、769YP-15A型压片机、玛瑙研钵、红外灯、药匙、镊子。
试剂：KBr(A.R.)、苯甲酸(A.R.)、无水乙醇(A.R.)。
四.实验步骤（开启空调机、除湿机，使室内温度控制在18～20℃，相对湿度小于65%）1. 接通220V电源，打开WQF-310型系列主机电源预热10-30min。
打开电脑。
2．用分析纯的无水乙醇清洗玛瑙研钵，用擦镜纸擦干后，再用红外灯烘干。
3. 取烘干后的溴化钾粉末，在红外灯下，在玛瑙研钵中研细（越细越好），平均分成两份备用。
红外光谱基本原理课件
红外光谱仪的性能指标
波长范围
表示仪器能够测量的红外 光波长范围，常用的波长 范围有近红外、中红外和 远红外。
分辨率
表示仪器能够分辨的最小 波长差，分辨率越高，仪 器性能越好。
信噪比
表示仪器输出信号与噪声 的比值，信噪比越高，仪 器性能越好。
扫描速度
表示仪器完成一次光谱扫 描所需的时间，扫描速度 越快，仪器性能越好。
谱带形状
不同化学键或基团的红外 光谱谱带形状也不同，谱 带形状与分子内部的对称 性和振动模式有关。
02
红外光谱仪器
红外光谱仪的基本构造
光源
发射一定波长的红外 光，常用光源有碘钨 灯和溴钨灯。
干涉仪
将光源发出的红外光 变成干涉光，常用的 干涉仪有迈克尔逊干 涉仪和马赫-曾德尔干 涉仪。
检测器
检测干涉光的强度， 常用的检测器有热电 堆检测器和量子化能 检测器。
在生物学中的应用
生物大分子结构研究
红外光谱可以用于研究蛋白质、核酸等生物大分子的结构和构象 变化。
生物活性物质分析
红外光谱可以用于分析生过红外光谱研究药物与靶点分子间的相互作用，有助于药物设计 和筛选过程的优化。
在环境科学中的应用
有机污染物分析
红外光谱可以用于检测和鉴定水 体、土壤等环境样品中的有机污
染物，如农药、石油烃等。
气体分析
红外光谱可以用于分析大气中的气 体成分，如二氧化碳、甲烷等，有 助于监测和评估大气环境质量。
地质样品分析
红外光谱可以用于分析岩石、矿物 等地质样品，通过分析其成分和结 构，有助于地质学研究和矿产资源 勘探。
04
数据处理系统
对检测器输出的信号 进行处理，计算出光 谱图。
红外光谱(最全最详细明了)课件
THANKS
感谢观看样ຫໍສະໝຸດ 制备固体样品液体样品
气体样品
注意事项
研磨成粉末，与KBr混合 压片或涂在ZnSe窗片上
。
稀释在适当的溶剂中， 涂在CaF2或ZnSe窗片
上。
通过干燥管进入光谱仪 。
避免样品中的水分和二 氧化碳干扰，确保样品
纯净。
实验操作
打开红外光谱仪电源，预热 稳定。
调整仪器至最佳状态，如光 路对中、调零等。
对实验操作的要求
总结词
红外光谱实验操作需要一定的技巧和经验，以确保结 果的准确性和可靠性。
详细描述
红外光谱实验涉及到样品的制备、仪器操作和谱图解析 等多个环节。每个环节都需要一定的技巧和经验，以确 保结果的准确性和可靠性。例如，在样品的制备过程中 ，需要选择合适的制样方法，以获得均匀、平整的样品 ；在仪器操作中，需要正确设置参数，以保证谱图的质 量；在谱图解析中，需要具备丰富的经验和专业知识， 以准确解析谱图特征。因此，进行红外光谱实验的人员 需要经过专业培训和实践经验的积累。
红外光谱(最全最详细 明了)课件
contents
目录
• 红外光谱基本原理 • 红外光谱与分子结构的关系 • 红外光谱的应用 • 红外光谱实验技术 • 红外光谱的局限性
01
红外光谱基本原理
红外光谱的产生
分子振动
分子中的原子或分子的振动，导致偶 极矩变化。
偶极矩变化
辐射吸收
分子吸收特定波长的红外光，导致振 动能级跃迁。
02
01 03
放入样品，记录光谱。
实验结束后，关闭仪器，清 理样品。
04
05
注意事项：保持室内温度和 湿度的稳定，避免仪器受到
红外光谱仪讲义
分子简正振动类型
1) 伸缩振动
原子沿键轴方向伸长和收缩的振动，键长周期性发生变化而 键角不变称为伸缩振动（用ν表示）。
对称伸缩振动（νs）:原子振动时所有键都同时伸长或收缩; 不对称伸缩振动（νas）:原子振动时有些键伸长而另一些键收缩。
2) 变形振动（又称弯曲振动或变角振动）
原子与键轴成垂直方向振动，键角发生周期变化而键长不 变的振动称为变形振动，用符号δ表示。
I() 0 .5 H ( )I( )co 2 s) (
I()B ()co2s ()
B()的cosine傅里叶变换
仪器经特性修正后 的单色光光源强度
二色光干涉图和基本方程
强度相等的两单色光波长分别 为λ1和λ2，假设10λ1=9λ2
两单色光强度不同时，点M 处的光强不为零
二色光干涉图方程和单色光相同
非转移与微转移淋巴结的平均光谱对比图
a-微转移淋巴结红外谱 b-非转移淋巴结红外谱
谱峰与谱带的变化
➢ 蛋白质谱峰的变化
1460 cm-1处的谱峰因其稳定的特性一直被 作为内参，用于计算其余谱带的相对峰强。
➢与脂类相关的谱带变化
➢与糖类相关的谱带变化 ➢与核酸相关的谱带变化
讨论
甲状腺乳头癌发生淋巴结微转移时， 大量免疫细胞增殖——蛋白相关峰相对峰高 肿瘤细胞核分裂活动活跃——核酸谱峰 边缘窦内组织细胞反应性增生——核酸谱峰 免疫活性细胞呼吸爆发——糖脂代谢 ，谱峰
工作原理图
1、空气轴承干涉仪
动镜固定在空气轴承支架 上，通入空气时，轴承处于 悬浮状态。在电磁驱动下， 动镜在空气轴承上移动，并 与定镜保持垂直。
干涉仪中采用动态准直 措施调整定镜以保证两镜 面完全垂直。如图。
2、角镜型迈克尔逊干涉仪
红外光谱-全.讲解学习
化学键的振若动用与波频数率取：代振动频率,则有下式:
双原子分子中化学键的振动可按谐振子处理。
1 = 2c
＝
10 5 N 2 c
K为键力常数，其含义是两个原子由平衡位置伸长 0.1nm(lǺ)后的回复力，单位是 dyn/cm。1dyn/cm = 1mN/m 1N＝105dyn
μ’ 为折合质量。μ’=m1m2/（m1+m2） (m为原子质量)
还未普及。
红外光谱的特点
（1）红外光谱是依据样品 吸收谱带的位置、强度、形状、 个数，推测分子中某种官能团的存在与否，推测官能团 的邻近基团，确定化合物结构。
（2）红外光谱不破坏样品，并且对任何样品的存在状态 都适用，如气体、液体、可研细的固体或薄膜似的固体 都可以分析。测定方便，制样简单。
（3）红外光谱特征性高。由于红外光谱信息多，可以对 不同结构的化合物给出特征性的谱图，从“指纹区”就 可以确定化合物的异同。所以人们也常把红外光谱叫 “分子指纹光谱”。
红外光谱-全.
到了六十年代，用光栅代替棱镜作分光器 的第二 代红外光谱仪投入了使用。这种计算机化的光栅为分光 部件的第二代红外分光光度计仍在应用。
七十年代后期，干涉型傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)投入了使用，这就是第三代红外分光光度计。
近来，已采用可调激光器作为光源来代替单色器， 研制成功了激光红外分光光度计，即第四代红外分光光 度计，它具有更高的分辨率和更广的应用范围，但目前
亚甲基 的振动
伸缩 振动
υ
变形 振动
δ
对称伸 缩振动
υS
不对称 伸缩振动
υ as
面内变 形振动
δ面内
面外变 形振动 δ 面外
面内摇摆 ρ
红外光谱讲稿
实验九红外光谱测定有机化合物的结构一、实验目的通过本实验，让学生复习红外光谱的基本原理，了解红外光谱仪的基本部件和光路走向。
通过实际操作，使学生了解红外光谱测定的样品处理及操作方法。
特别强调注意事项和简单谱图解析。
二、教学内容：1.红外光谱原理A. 光谱分析导论光谱分析法是基于物质对不同波长光的吸收、发射等现象而建立起来的一类光学分析法。
光谱是光的不同波长成分及其强度分布按波长或波数次序排列的记录，它描述了物质吸收或发射光的特征，可以给出物质的组成、含量以及有关分子、原子的结构信息。
由分子的吸收或发光所形成的光谱称为分子光谱（molecular spectrum），分子光谱是带状光谱。
B. 分子能级与分子光谱的形成分子具有不同的运动状态，对应每一种状态都有一定的能量值，这些能量值是量子化的称为能级。
每一种分子都有其特定的能级数目与能级值，并由此组成特定的能级结构。
处于基态的分子受到光的能量激发时，可以选择地吸收特征频率的能量而跃迁到较高的能级。
但是由于分子内部运动所牵涉到的能级变化比较复杂，分子吸收光谱也就比较复杂。
在分子内部除了电子运动状态外，还有核间的相对运动，即核的振动和分子绕着重心的转动。
每一种运动处在不同的能级上，因此分子具有电子能级、振动能级、转动能级。
红外光是波长范围为0.75~1000m的电磁波,可引起分子中基团的振动和转动能级跃迁，产生红外吸收光谱，也称分子振动-转动光谱。
C．红外光谱的产生当一束连续变化的各种波长的红外光照射样品时，其中一部分被吸收，吸收的这部分光能就转变为分子的振动能量和转动能量；另一部分光透过，若将其透过的光用单色器进行色散，就可以得到一带暗条的谱带。
若以波长或波数为横坐标，以百分吸收率为纵坐标，把这谱带记录下来，就得到了该样品的红外吸收光谱图,获得红外振动信息。
如下图，红外光谱图有以下三个基本参数：峰位：即吸收峰处于哪个波数区；峰强：即吸收峰面积或高度大小；峰形：即峰的宽窄度。
红外光谱课件PPT
红外光谱仪的实验操作
实验前准备
检查仪器是否正常， 确保电源连接稳定， 准备好样品和实验器 材。
光路调整
调整分束器、干涉仪 和检测器的位置，确 保光路畅通无阻。
参数设置
根据实验需求设置扫 描范围、扫描次数、 分辨率等参数。
转动模式
分子转动模式可以分为刚性转子 和弹性转子。刚性转子的转动能 级是量子化的，而弹性转子的转
动能级则是连续的。
振动与转动的耦合
在某些情况下，分子的振动和转 动模式之间会发生耦合，从而影
响红外光谱的形状和位置。
红外光谱的吸收峰
01 02
特征峰与泛峰
红外光谱中的吸收峰可以按照其特征分为特征峰和泛峰。特征峰是指与 特定振动或转动模式相关的吸收峰，而泛峰则是由于多个振动或转动模 式的相互作用而产生的吸收峰。
峰的形状分析
03
峰的形状可以反映分子中对应化学键或基团周围环境的对称性、
氢键等相互作用，有助于深入了解分子结构。
谱图解析实例
解析有机化合物结构
通过红外光谱解析，可以确定有机化合物中存在的官能团和化学 键类型，进而推断其可能的结构。
解析无机物和配合物结构
红外光谱在无机物和配合物结构解析中也有广泛应用，可以用于确 定离子和分子的振动模式。
辐射与物质的相互作用
当红外辐射与物质相互作用时，如果辐射的能量与分子振 动或转动能级差相匹配，则会引起分子振动或转动能级跃 迁，从而产生红外吸收。
分子振动与转动
振动模式
分子中的原子或分子的振动模式 可以分为伸缩振动和弯曲振动。 伸缩振动是指原子间的距离发生 变化，而弯曲振动则是指原子围
红外光谱实验讲义
试验固体样品红外光谱的采集及分析当样品受到频率连续变化的红外光照耀时，分子汲取某些频率的辐射，并由其振动运动或转动运动引起偶极矩的净变化，产生的分子振动和转动能级从基态到激发态的跃迁，从而形成的分子汲取光谱称为红外光谱，又称为分子振动转动光谱。
,V ---------------- 频率V --------向V --------------- 能量 -------- 原子内电千跃卑号子内电孑跃用 振动跃迁红外光区可分成三个区:近红外区、中红外区、远红外区。
其中中红外区是讨论和应用最多的区域，一般说的红外光谱就是指中红外区的红外光谱。
区域名称 波长(Nm) 波数(Cm ・1) 能级跃迁类型近红外区 泛频区0.75-2.5 13158-4000 OH 、NH 、CH 键的倍频汲取 中红外区 基本振动区2.5-25 4000-400 分子振动/伴随转动 远红外区 分子转动区 25-300 400-10 分子转动波数(Cmj),它表示电磁波在单位距离(Cm)中振动的次数，波长和波数均反映了光的频率。
一、红外光谱的三要素1 .峰位分子内各种官能团的特征汲取峰只消失在红外光波谱的肯定范围，如：C=O 的伸缩振动一般在1700CmT 左右。
2 .峰强红外汲取峰的强度取决于分子振动时偶极矩的变化，振动时分子偶极矩的变化越小，谱带强度也就越弱。
一般说来，极性较强的基团(如C=O)振动，汲取强度较大；极性较弱的基团(如OC,NY 等)振动，汲取强度较弱；红外汲取强度分别用很强(Vs)、强(s)、中(m)、弱(W)表示.3 .峰形不同基团的某一种振动形式可能会在同一频率范围内都有红外汲取，如-OH 、-NH 的伸缩振动峰都在3400~3200cm 1,但二者峰外形有显著不同。
此时峰形的不同有助于官能团的鉴别。
远 外红中线波 无电 射频区200nm 40Onm 80Onm 2. 5 JA 15 ∖k Im 5m短 ------------------ 波长λ----------------------------- A 长光波造区及能量跃迁相关图常见官能团红外汲取特征频率表可见附录二、红外光谱仪的作用一是分析某化合物中是否含有某些官能团。
4.3 红外光谱仪
仪器分析仪器分析课程组第四章红外光谱法与激光拉曼光谱法第四章红外光谱法与激光拉曼光谱法4.3 红外光谱仪1. 色散型分光光度计2. 傅里叶变换红外光谱仪1.色散型分光光度计•色散型与双光束UV-Vis仪器类似，但部件材料和顺序不同。
•组成：光源、单色器、试样室、检测器、记录仪光源：一种惰性固体，用电加热使之发射高强度连续红外辐射。
类型制作材料工作温度特点Nernst 灯Zr, Th,Y氧化物1700o C高波数区（> 1000cm-1）有更强的发射；稳定性好；机械强度差；但价格较高。
硅碳棒SiC 1200-1500o C 低波数区光强较大；波数范围更广；坚固、发光面积大。
•吸收池：中红外光不能透过玻璃和石英，因此，红外吸收池通常由一些无机盐的大结晶体作为透光材料制作而成。
•单色器：光栅单色器具有线性色散、分辨率高和光能损失小等优点。
•红外光谱仪与紫外可见吸收光谱仪结构最基本的区别？前者的试样室是放在光源和单色器之间；后者则是放在单色器的后面。
Why?•检测器：真空热电偶、热电量计、光电导管真空热电偶：不同导体构成回路时的温差电现象，涂黑金箔接受红外辐射。
TGS：硫酸三苷肽单晶为热检测元件；极化效应与温度有关，温度高表面电荷减少(热释电)；响应速度快；高速扫描。
MCT：灵敏度高于TGS，响应速度快，适于快速扫描测量和色谱与IR联用。
色散型红外光谱仪缺点扫描速度慢灵敏度差分辩率低2. 傅里叶变换红外光谱仪Fourier Transform Infrared Spectrophtometer, FTIR•用迈克尔逊(Michelson)干涉仪取代单色器•工作原理与色散型仪器有很大不同:光源发出的红外辐射，经干涉仪转变成干涉图。
通过试样后得到试样信息的干涉图。
由电子计算机采集，并经过快速傅里叶变换，得到强度或透光度随频率或波数变化的红外光谱图。
FTIR 优点扫描速度快灵敏度高高分辨率光谱范围宽波数精度高。