红外分光光度计 课件

应用：定性分析
定量分析
定性分析 • 化合物之间谱图比较 • 待测物谱图与红外标准谱图之间比较
定量分析
•定量依据：朗伯－比耳定律 •定量分析方法：工作曲线法、内标工作曲线法、
求联立方程法
•测量条件的选择：吸收峰强度大，峰形窄且无
相邻干扰峰；透光度控制在20%－70%；仪器的 100%透光度、仪器分辨率、波数示值等参数稳定

K化学键的力常数，与键能和键长有关，
为双原子的折合质量 =m1m2/（m1+m2）
发生振动能级跃迁需要能量的大小取决于键两端原子的
折合质量和键的力常数，即取决于分子的结构特征。
分子中基团的基本振动形式
1 两类基本振动形式
伸缩振动
亚甲基：
变形振动
亚甲基
基团频率区和指纹区
按照吸收的特征,可将红外光谱分为4000-1500cm-1和1500600cm-1两个区域,分别称为基团频率区和指纹区
4 样品压片 取适量葡萄糖，再取三倍体积溴化钾粉末，将两 者混匀，用研钵研磨，其余操作同上。 5 绘制红外图谱 首先将溴化钾薄片放入样品槽中，开启红外光谱 仪，在计算机中设定好参数，仪器开始运行，最 后计算机中会显示出红外光谱图，作为空白。将 待测样品放入样品槽，重复以上步骤，计算机将 扣除空白后的光谱图显示出来。随后表示出每个 明显吸收峰对应的波数，保存文件，完成图谱的 绘制。 6 实验数据与结果
溴化钾起什么作用


红外光谱测定实验用溴化钾干燥 1.红外测试过程是禁水的。 2.含水会严重影响谱图质量。 3.水会对仪器有损害，红外房间都是不能含水 的。 4.含水会影响溴化钾压片的效果
碱性酒石酸酮溶液配制

（1）取硫酸铜结晶 6.93 g，加水使溶解 成 100 ml。 （2）取酒石酸钾钠结晶 34.6 g 与 氢氧化 钠 10 g，加水使溶解成 100 ml。 用时将两液等量混合，即得。
• 基团频率
在红外吸收光谱中,处于不同有机化合物分子中的化学基 团,它们的化学键的振动频率总是出现在一个较窄的范围 内,都有自己特定的红外吸收区域 分子中其它部分对其 吸收位置的影响较小 通常把这种能代表基团存在,并有 高强度的吸收带称为基团频率,其所在的位置称为特征吸 收峰
基团频率区:主要包括X-H、双键和叁键的伸
红外吸收光谱法
Infrared absorption spectroscopy, IR
红外光谱法简介
基于物质对红外区域辐射的选择性吸收引起分子 振动能级和转动能级的跃迁而进行分析的方法, 主要用于有机化合物的成分和结构分析 红外光区的划分: 近红外光区（0 75 -2 5µm ） 中红外光区（2 5 -25µm ） 远红外光区（25 - 1000µm ）。 红外光谱在可见光和微波光区之间，波长范围为 0 75-1000 um，一般说的红外光谱指中红外区的红外 5-25um (4000 - 400 cm-1) 光谱2
红外吸收光谱主要研究在振动中有偶极矩变 化的化合物,除了单原子和同核原子如He,Ne,O2和 H2等之外,几乎所有的有机化合物在红外区均有吸 收
红外吸收光谱法的特点:
（1）特征性高。就像人的指纹一样，每一种化合物 都有自己的特征红外光谱，所以把红外光谱分析 形象的称为物质分子的“指纹”分析。 （2）应用范围广。从气体、液体到固体，从无机化合物 到有机化合物，从高分子到低分子都可用红外光谱 法进行分析。
2 仪器：
1 2 3 4 玛瑙研钵、药匙、镊子、药用脱脂棉花 红外线快速干燥器 傅立叶红外光谱仪（岛津公司的IRAffinity-1 ） 手压机（岛津公司）
实验步骤
1 实验前准备
实验前首先将溴化钾，葡萄糖等样品烘干，将模具，镊 子，药勺，研钵等擦拭干净。
2 压片的准备以及图谱绘制 溴化钾空白压片的制备
2 仪器原理
傅里叶红外光谱仪 傅里叶红外光谱仪的基本结构如图所示：
傅里叶红外光谱仪的工作原理
光源发出的红外光由麦克尔逊干涉仪分 成两束相干光，相干光照射到样品上，含 有样品信息的相干光到达监测器，由监测 器将光信号转化为电信号，并将此电信号 传递到指示系统---计算机中。计算机将时 间域信息通过傅里叶变换转化为频率域信 息，最终得到透过率随波数变化的红外吸 收光谱图。
（一）红外吸收光谱中的八个重要区域 （二）谱图解析的步骤
谱图பைடு நூலகம்析的方法
包括直接法、否定法、肯定法
解析步骤：
无严格的程序和规则。一般经验为“四先四后一抓发四先四后一抓法”。即 先特征，后指纹；先最强峰，后次强峰，在中强峰；先粗查，在细查；先肯 定，后否定；一抓就是抓一组相关峰相关峰。
具体步骤为：
（1）了解样品来源，纯度（>98%），外观包括对对样品的颜色 气味、物理状态，灰分等观察，如未知物含杂质杂质，先进性分离、提纯。 （2）确定未知物的不饱和度 （ ）由IR谱图确定基团及结构 （4）推测可能的结构 （5）查阅标准，对照核实
非对称分子：有偶极矩，红外活性。
红外光谱仪
仪器类型
色散型红外光谱仪 干涉型（傅立叶变换红外光谱仪）
岛津公司的IRAffinity-1
红外光谱仪的结构
光源 干涉仪 检测器
(一)光源
光源要求能发射出稳定、高强度连续波长的 红外光，能斯特灯、碳化硅或涂有稀土化合 物的镍铬旋状灯丝这些是我们通常使用光源 材料。
（ ）用样量少，分析速度快，不破坏样品。
（4）分析速度快。
（5）与色谱等联用（GC-FTIR）具有强大的定性功能。
红外光谱的应用
应用是多方面的，D分子结构的基础研究，如分子的空间构型化学键的力常 数，键长，键角。化学的定性分析，定量分析，化学反应机理的研究。主要 用于未知化合物的结构鉴定。
红外吸收光谱解析
缩振动 特征区
基团频率常用于鉴定有机化合物官能团
区或特征区 ,因此,基团频率区又称官能团区或
指纹区:主要包括C-X键的伸缩振动和C-H键
的弯曲振动
当分子结构稍有不同时,该区的吸
收就有明显的改变,类似于人的指纹
红外光谱的八个重要区段
§红外吸收光谱法基本原理
1 方法原理
红外光的波长较大，能量较紫外光和可见光较小，当红外光照射到 物质表面时，会引起分子的振动能级和转动能级的跃迁。红外光谱所 研究的是分子振动中伴有偶极矩变化的化合物，当这些化合物吸收红 外后，分子将产生不同方式的振动，消耗光能。
红外光谱图
纵坐标为透光率T% 表示吸收强度，横坐标为波长 λ（m）和波数σ（cm-1）表示 σ（cm-1） =104/λ（m）
红外吸收光谱产生的条件
1 2 辐射光子具有的能量与产生振动跃迁所需的能量相等； 分子振动时，必须伴随有瞬时偶极矩的变化
对称分子：没有偶极矩，辐射不能引起共振，无 红外活性。如：N2、O2、Cl2 等。
来自中国药典的鉴别方法


取本品约0.2g，加水5ml，溶解后缓缓滴入微 温的碱性酒石酸试液中，即生成氧化亚铜的红 色沉淀。 取干燥失重下的本品适量，依法测定，本品的 红外光吸收图谱应与对照的图谱（光谱集702 图）一致。
仪器与试剂
1 试剂与药品：
1 2 3 4 溴化钾（分析纯） 葡萄糖（分析纯） 未知样品（样品是葡萄糖或果糖或者是两者的混和物） 无水丙酮
(二)干涉仪
我们所用的干涉仪是迈克尔逊干涉仪，迈克 尔逊干涉仪的作用是将复色光变为干涉光。 中红外干涉仪中的分束器主要由溴化钾材料 制成；近红外干涉仪中的分束器一般以石英 和CaF2为材料；远红外干涉仪中的分束器一 般由Mylar膜和网格固体材料制成。
(三)检测器
红外光区的检测器一般有两种类型： 热检测器和光导电检测器。红外光谱 仪中常用的热检测器有：热电偶；辐 射热测量计，以及热电检测器等。热 电偶和辐射热测量计主要用于色散型 分光光度计中，而热电检测器主要用 于中红外傅立叶变换光谱仪中
分子振动方程式
1 双原子分子的简谐振动及其频率
化学键的振动类似于连接两个小球的弹簧
分子的振动能级（量子化）： E振=（V+1/2）h V ：化学键的 振动频率；
：振动量子数。
任意两个相邻的能级间的能量差为：
h E h 2 1 2c 1 k
k

1370 k
取适量溴化钾粉末，放入研钵中用力磨细，磨匀。然后 用药勺小心将磨好的溴化钾粉末移入模具中，转移过程 中应小心谨慎，防止粉末溅洒到模具周围，引起粉末的 损失，导致压片不均匀。将模具盖装好，旋转几圈，使 溴化钾粉末在模具中均匀分布。随后将模具放入手压机， 用约600Kgf∕cm2 压力在液压机上压制2min左右。取 出模具，用镊子小心将压好片的溴化钾薄片放置一边。


注意事项




溴化钾必须经过干燥失重，平铺（5mm）在 培养皿并放置在干燥箱里 葡萄糖样品用量少，约一耳勺即可 样品充分研磨，过25微米的筛 保持在红外灯下操作 压片结束后用丙酮清洗模具 葡萄糖与溴化钾的比例为1：100~200，样品 过多容易开裂