1、紅外光譜紅外光譜(Infrared Spectrometry)紅外光譜的基本概念紅外光譜的基本概念紅外光譜紅外光譜 紅外吸收光譜也是一種分子光譜 當(dāng)樣品受到頻率連續(xù)變化的紅外光照射時(shí)，分子吸收某些頻率的輻射，并由其振動(dòng)運(yùn)動(dòng)或轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)引起偶極矩的凈變化，產(chǎn)生分子振動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)從基態(tài)到激發(fā)態(tài)的躍遷，從而形成的分子吸收光譜稱為紅外光譜。又稱為分子振動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)光譜。 記錄紅外光的百分透射比與波數(shù)或波長(zhǎng)的關(guān)系,就得到紅外光譜。紅外光譜的基本概念紅外光譜的基本概念CH3COOCH=CH2 醋酸乙烯酯醋酸乙烯酯紅外光譜的基本概念紅外光譜的基本概念區(qū)域名稱區(qū)域名稱波數(shù)波數(shù)(cm(cm-1-1) )能級(jí)躍遷類型能級(jí)

2、躍遷類型近紅外區(qū)近紅外區(qū)泛頻區(qū)泛頻區(qū)13158-4000OH、NH、CH鍵鍵的倍頻吸收的倍頻吸收中紅外區(qū)中紅外區(qū)基本振動(dòng)區(qū)基本振動(dòng)區(qū)4000-400分子振動(dòng)分子振動(dòng),伴隨轉(zhuǎn)動(dòng)伴隨轉(zhuǎn)動(dòng)遠(yuǎn)紅外區(qū)遠(yuǎn)紅外區(qū)分子轉(zhuǎn)動(dòng)區(qū)分子轉(zhuǎn)動(dòng)區(qū)400-10分子轉(zhuǎn)動(dòng)分子轉(zhuǎn)動(dòng) 紅外光區(qū)分成三個(gè)區(qū)紅外光區(qū)分成三個(gè)區(qū): :近紅外區(qū)、中紅外區(qū)、遠(yuǎn)紅外近紅外區(qū)、中紅外區(qū)、遠(yuǎn)紅外區(qū)。其中中紅外區(qū)是研究和應(yīng)用最多的區(qū)域，絕大多數(shù)區(qū)。其中中紅外區(qū)是研究和應(yīng)用最多的區(qū)域，絕大多數(shù)有機(jī)化合物和無機(jī)離子的基頻吸收帶出現(xiàn)在中紅外光區(qū)有機(jī)化合物和無機(jī)離子的基頻吸收帶出現(xiàn)在中紅外光區(qū). .一般說的紅外光譜就是指中紅外區(qū)的紅外光譜一般說的紅外光譜就是

3、指中紅外區(qū)的紅外光譜. .紅外光區(qū)的劃分紅外光區(qū)的劃分 紫外、可見光譜常用于研究不飽和有機(jī)物，特別是具有紫外、可見光譜常用于研究不飽和有機(jī)物，特別是具有共軛體系的有機(jī)化合物，而紅外光譜法主要研究在振動(dòng)中伴共軛體系的有機(jī)化合物，而紅外光譜法主要研究在振動(dòng)中伴隨有偶極矩變化的化合物沒有偶極矩變化的振動(dòng)在拉曼光隨有偶極矩變化的化合物沒有偶極矩變化的振動(dòng)在拉曼光譜中出現(xiàn)）。譜中出現(xiàn)）。 除了單原子和同核分子如除了單原子和同核分子如Ne、He、O2、H2等之外，幾等之外，幾乎所有的有機(jī)化合物在紅外光譜區(qū)均有吸收。除光學(xué)異構(gòu)體，乎所有的有機(jī)化合物在紅外光譜區(qū)均有吸收。除光學(xué)異構(gòu)體，某些高分子量的高聚物以及

4、在分子量上只有微小差異的化合某些高分子量的高聚物以及在分子量上只有微小差異的化合物外，凡是具有結(jié)構(gòu)不同的兩個(gè)化合物，一定不會(huì)有相同的物外，凡是具有結(jié)構(gòu)不同的兩個(gè)化合物，一定不會(huì)有相同的紅外光譜。紅外光譜。紅外光譜的特點(diǎn)紅外光譜的特點(diǎn) 紅外吸收帶的波長(zhǎng)位置與吸收譜帶的強(qiáng)度，反紅外吸收帶的波長(zhǎng)位置與吸收譜帶的強(qiáng)度，反映了分子結(jié)構(gòu)上的特點(diǎn)，可以用來鑒定未知物的映了分子結(jié)構(gòu)上的特點(diǎn)，可以用來鑒定未知物的結(jié)構(gòu)組成或確定其化學(xué)基團(tuán)；而吸收譜帶的吸收結(jié)構(gòu)組成或確定其化學(xué)基團(tuán)；而吸收譜帶的吸收強(qiáng)度與分子組成或化學(xué)基團(tuán)的含量有關(guān)，可用以強(qiáng)度與分子組成或化學(xué)基團(tuán)的含量有關(guān)，可用以進(jìn)行定量分析和純度鑒定。進(jìn)行定量分

5、析和純度鑒定。 由于紅外光譜分析特征性強(qiáng)，氣體、液體、固由于紅外光譜分析特征性強(qiáng)，氣體、液體、固體樣品都可測(cè)定，并具有用量少，分析速度快，體樣品都可測(cè)定，并具有用量少，分析速度快，不破壞樣品的特點(diǎn)。因而，紅外光譜法不僅能進(jìn)不破壞樣品的特點(diǎn)。因而，紅外光譜法不僅能進(jìn)行定性和定量分析，而且是鑒定化合物和測(cè)定分行定性和定量分析，而且是鑒定化合物和測(cè)定分子結(jié)構(gòu)最有用的方法之一。子結(jié)構(gòu)最有用的方法之一。紅外光譜的特點(diǎn)紅外光譜的特點(diǎn)產(chǎn)生紅外吸收的條件產(chǎn)生紅外吸收的條件 紅外光譜是由于分子振動(dòng)能級(jí)同時(shí)伴隨轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)紅外光譜是由于分子振動(dòng)能級(jí)同時(shí)伴隨轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)躍遷而產(chǎn)生的，物質(zhì)吸收紅外輻射應(yīng)滿足兩個(gè)條件：躍遷而產(chǎn)

6、生的，物質(zhì)吸收紅外輻射應(yīng)滿足兩個(gè)條件： 輻射光具有的能量與發(fā)生振動(dòng)躍遷時(shí)所需的能量相輻射光具有的能量與發(fā)生振動(dòng)躍遷時(shí)所需的能量相等等 輻射與物質(zhì)之間有偶合作用。紅外躍遷是偶極矩誘輻射與物質(zhì)之間有偶合作用。紅外躍遷是偶極矩誘導(dǎo)的，分子由于構(gòu)成它的各原子的電負(fù)性的不同而顯導(dǎo)的，分子由于構(gòu)成它的各原子的電負(fù)性的不同而顯示不同的極性，通常用分子的偶極矩（示不同的極性，通常用分子的偶極矩（）來描述分）來描述分子極性的大小。只有發(fā)生偶極矩變化（子極性的大小。只有發(fā)生偶極矩變化（0的振的振動(dòng)才能引起可觀測(cè)的紅外吸收光譜，該分子稱之為紅動(dòng)才能引起可觀測(cè)的紅外吸收光譜，該分子稱之為紅外活性的外活性的,如如CO2

7、分子；分子；=0的分子振動(dòng)不能產(chǎn)生紅的分子振動(dòng)不能產(chǎn)生紅外振動(dòng)吸收，稱為非紅外活性的外振動(dòng)吸收，稱為非紅外活性的, 如如O2分子分子紅外光譜的基本概念紅外光譜的基本概念紅外光譜的基本概念紅外光譜的基本概念振動(dòng)的基本形式振動(dòng)的基本形式 分子振動(dòng)一般分為伸縮振動(dòng)和彎曲振動(dòng)兩大分子振動(dòng)一般分為伸縮振動(dòng)和彎曲振動(dòng)兩大類。類。 伸縮振動(dòng)：原子沿鍵軸方向伸縮，鍵長(zhǎng)發(fā)生伸縮振動(dòng)：原子沿鍵軸方向伸縮，鍵長(zhǎng)發(fā)生變化而鍵角不變的振動(dòng)稱為伸縮振動(dòng)。用符號(hào)變化而鍵角不變的振動(dòng)稱為伸縮振動(dòng)。用符號(hào)v表示。它又分為對(duì)稱表示。它又分為對(duì)稱vs和不對(duì)稱和不對(duì)稱vas伸伸縮振動(dòng)。對(duì)同一基團(tuán)來說，不對(duì)稱伸縮振動(dòng)的縮振動(dòng)。對(duì)同一基

8、團(tuán)來說，不對(duì)稱伸縮振動(dòng)的頻率要稍高于對(duì)稱伸縮振動(dòng)。頻率要稍高于對(duì)稱伸縮振動(dòng)。紅外光譜的基本概念紅外光譜的基本概念 彎曲振動(dòng)變形振動(dòng)或變角振動(dòng)，用符號(hào)彎曲振動(dòng)變形振動(dòng)或變角振動(dòng)，用符號(hào)表示）表示） 基團(tuán)鍵角發(fā)生周期變化而鍵長(zhǎng)不變的振動(dòng)?；鶊F(tuán)鍵角發(fā)生周期變化而鍵長(zhǎng)不變的振動(dòng)。 振動(dòng)分為面內(nèi)變形振動(dòng)和面外變形振動(dòng)。振動(dòng)分為面內(nèi)變形振動(dòng)和面外變形振動(dòng)。紅外光譜的基本概念紅外光譜的基本概念 三種振動(dòng)三種振動(dòng): :不對(duì)稱伸縮振動(dòng)、對(duì)稱伸縮振動(dòng)和變形不對(duì)稱伸縮振動(dòng)、對(duì)稱伸縮振動(dòng)和變形振動(dòng)。皆有偶極矩的變化振動(dòng)。皆有偶極矩的變化, ,是紅外活性的。是紅外活性的。水分子的振動(dòng)：水分子的振動(dòng)： 設(shè)分子由設(shè)分子由n

9、個(gè)原子組成，振動(dòng)形式應(yīng)有個(gè)原子組成，振動(dòng)形式應(yīng)有3n-6種種, 直線性分子為直線性分子為3n-5種。每個(gè)振動(dòng)自由度相當(dāng)于紅外種。每個(gè)振動(dòng)自由度相當(dāng)于紅外光譜圖上一個(gè)基頻吸收帶光譜圖上一個(gè)基頻吸收帶,實(shí)際上，絕大多數(shù)化合物在實(shí)際上，絕大多數(shù)化合物在紅外光譜圖上出現(xiàn)的峰數(shù)遠(yuǎn)小于理論上計(jì)算的振動(dòng)數(shù)，紅外光譜圖上出現(xiàn)的峰數(shù)遠(yuǎn)小于理論上計(jì)算的振動(dòng)數(shù)，這是由如下原因引起的：這是由如下原因引起的：（1沒有偶極矩變化的振動(dòng)，不產(chǎn)生紅外吸收；沒有偶極矩變化的振動(dòng)，不產(chǎn)生紅外吸收；（2相同頻率的振動(dòng)吸收重疊，即簡(jiǎn)并；相同頻率的振動(dòng)吸收重疊，即簡(jiǎn)并；（3儀器不能區(qū)別那些頻率十分接近的振動(dòng)，或吸收儀器不能區(qū)別那些頻率

10、十分接近的振動(dòng)，或吸收帶很弱，儀器檢測(cè)不出；帶很弱，儀器檢測(cè)不出；（4有些吸收帶落在儀器檢測(cè)范圍之外。有些吸收帶落在儀器檢測(cè)范圍之外。紅外光譜的基本概念紅外光譜的基本概念2021-12-11紅外光譜紅外光譜 12紅外光譜的三要素紅外光譜的三要素1.1.峰位峰位 分子內(nèi)各種官能團(tuán)的特征吸收峰只出現(xiàn)在紅外光波譜的分子內(nèi)各種官能團(tuán)的特征吸收峰只出現(xiàn)在紅外光波譜的一定范圍，如：一定范圍，如：C=O的伸縮振動(dòng)一般在的伸縮振動(dòng)一般在1700 cm-1左右。左右。 C=OC=O 1650 1650 cm-1cm-1C=OC=O 1715 1715 cm-1cm-1C=OC=O 1780 cm-1 1780

11、cm-1紅外光譜的三要素紅外光譜的三要素2.2.峰強(qiáng)峰強(qiáng) 紅外吸收峰的強(qiáng)度取決于分子振動(dòng)時(shí)偶極矩的變紅外吸收峰的強(qiáng)度取決于分子振動(dòng)時(shí)偶極矩的變化，振動(dòng)時(shí)分子偶極矩的變化越小，譜帶強(qiáng)度也就化，振動(dòng)時(shí)分子偶極矩的變化越小，譜帶強(qiáng)度也就越弱。一般說來，極性較強(qiáng)的基團(tuán)越弱。一般說來，極性較強(qiáng)的基團(tuán)(如如C=O,C-X)振動(dòng)，振動(dòng)，吸收強(qiáng)度較大；極性較弱的基團(tuán)吸收強(qiáng)度較大；極性較弱的基團(tuán)(如如C=C,N-C等等)振動(dòng)，振動(dòng)，吸收強(qiáng)度較弱；吸收強(qiáng)度較弱；紅外吸收強(qiáng)度分別用很強(qiáng)紅外吸收強(qiáng)度分別用很強(qiáng)(vs), 強(qiáng)強(qiáng)(s),中中(m), 弱弱(w)表示表示. 100 非常強(qiáng)峰非常強(qiáng)峰vs 20 100 強(qiáng)峰強(qiáng)

12、峰s10 20 中強(qiáng)峰中強(qiáng)峰m 1 10 弱峰弱峰w 不同基團(tuán)的某一種振動(dòng)形式可能會(huì)在同一頻率范不同基團(tuán)的某一種振動(dòng)形式可能會(huì)在同一頻率范圍內(nèi)都有紅外吸收，如圍內(nèi)都有紅外吸收，如-OH、-NH的伸縮振動(dòng)峰都在的伸縮振動(dòng)峰都在34003200 cm-1, 但二者峰形狀有顯著不同。此時(shí)峰但二者峰形狀有顯著不同。此時(shí)峰形的不同有助于官能團(tuán)的鑒別。形的不同有助于官能團(tuán)的鑒別。3.3.峰形峰形紅外光譜的三要素紅外光譜的三要素紅外光譜紅外光譜 15紅外光譜與分子結(jié)構(gòu)紅外光譜與分子結(jié)構(gòu)基團(tuán)的特征吸收峰基團(tuán)的特征吸收峰: 物質(zhì)的紅外光譜是其分子結(jié)構(gòu)的反映，譜圖中的物質(zhì)的紅外光譜是其分子結(jié)構(gòu)的反映，譜圖中的吸收

13、峰與分子中各基團(tuán)的振動(dòng)形式相對(duì)應(yīng)。實(shí)驗(yàn)表吸收峰與分子中各基團(tuán)的振動(dòng)形式相對(duì)應(yīng)。實(shí)驗(yàn)表明，組成分子的各種基團(tuán)，如明，組成分子的各種基團(tuán)，如O-H、N-H、C-H、C=C、C=O和和CC等，都有自己的特定的紅外吸收等，都有自己的特定的紅外吸收區(qū)域，分子的其它部分對(duì)其吸收位置影響較小。通區(qū)域，分子的其它部分對(duì)其吸收位置影響較小。通常把這種能代表某基團(tuán)存在并有較高強(qiáng)度吸收的譜常把這種能代表某基團(tuán)存在并有較高強(qiáng)度吸收的譜帶稱為特征吸收峰。其所在的位置稱為基團(tuán)頻率帶稱為特征吸收峰。其所在的位置稱為基團(tuán)頻率. 基團(tuán)頻率可用于鑒定官能團(tuán)基團(tuán)頻率可用于鑒定官能團(tuán)紅外光譜紅外光譜 16紅外光譜與分子結(jié)構(gòu)紅外光譜與

14、分子結(jié)構(gòu) 中紅外光譜區(qū)可分成中紅外光譜區(qū)可分成40001300cm-1和和 1300400cm-1兩個(gè)兩個(gè)區(qū)域。區(qū)域。 40001300cm-1 區(qū)域稱為基團(tuán)頻率區(qū)、官能團(tuán)區(qū)或特征區(qū)。區(qū)域稱為基團(tuán)頻率區(qū)、官能團(tuán)區(qū)或特征區(qū)。區(qū)內(nèi)的峰是由伸縮振動(dòng)產(chǎn)生的吸收帶，比較稀疏，容易辨認(rèn)，區(qū)內(nèi)的峰是由伸縮振動(dòng)產(chǎn)生的吸收帶，比較稀疏，容易辨認(rèn)，常用于鑒定官能團(tuán)。常用于鑒定官能團(tuán)。 1300400cm-1區(qū)域稱為指紋區(qū)區(qū)域稱為指紋區(qū),區(qū)內(nèi)的吸收帶非常復(fù)雜區(qū)內(nèi)的吸收帶非常復(fù)雜,對(duì)對(duì)結(jié)構(gòu)上的微小變化表現(xiàn)的極其敏感結(jié)構(gòu)上的微小變化表現(xiàn)的極其敏感,用來表征整個(gè)分子的結(jié)用來表征整個(gè)分子的結(jié)構(gòu)特征構(gòu)特征 基團(tuán)頻率區(qū)基團(tuán)頻率

15、區(qū): 分為三個(gè)區(qū)域：分為三個(gè)區(qū)域：1. 4000 2500 cm-1 X-H伸縮振動(dòng)區(qū)，伸縮振動(dòng)區(qū)，X可以是可以是O、H、C或或S等原子。等原子。 O-H基的伸縮振動(dòng)出現(xiàn)在基的伸縮振動(dòng)出現(xiàn)在3650 3200 cm-1 范圍內(nèi)，范圍內(nèi)，它可作為判斷有無醇類、酚類和有機(jī)酸類的重要依據(jù)。它可作為判斷有無醇類、酚類和有機(jī)酸類的重要依據(jù)。 胺和酰胺的胺和酰胺的N-H伸縮振動(dòng)也出現(xiàn)在伸縮振動(dòng)也出現(xiàn)在35003100 cm-1 , 因而，可能會(huì)對(duì)因而，可能會(huì)對(duì)O-H伸縮振動(dòng)有干擾。伸縮振動(dòng)有干擾。紅外光譜與分子結(jié)構(gòu)紅外光譜與分子結(jié)構(gòu)紅外光譜紅外光譜 18紅外光譜與分子結(jié)構(gòu)紅外光譜與分子結(jié)構(gòu) C-H的伸縮振

16、動(dòng)可分為飽和和不飽和的兩種。的伸縮振動(dòng)可分為飽和和不飽和的兩種。 飽和的飽和的C-H伸縮振動(dòng)出現(xiàn)在約伸縮振動(dòng)出現(xiàn)在約30002800 cm-1, 取代基對(duì)取代基對(duì)它們影響很小。如它們影響很小。如-CH3 基基:2960 cm-1和和2876 cm-1附近；附近；- CH2基基: 2930 cm-1 和和2850 cm-1附近；附近；R2CH基基: 2890 cm-1 附近，但強(qiáng)度很弱。附近，但強(qiáng)度很弱。 不飽和的不飽和的C-H伸縮振動(dòng)出現(xiàn)在伸縮振動(dòng)出現(xiàn)在3000 cm-1以上，以此來判以上，以此來判別化合物中是否含有不飽和的別化合物中是否含有不飽和的C-H鍵。苯環(huán)的鍵。苯環(huán)的C-H鍵鍵: 30

17、30 cm-1附近，特征是強(qiáng)度比飽和的附近，特征是強(qiáng)度比飽和的C-H鍵稍弱，但譜帶比較鍵稍弱，但譜帶比較尖銳。不飽和的雙鍵尖銳。不飽和的雙鍵=C-H的吸收出現(xiàn)在的吸收出現(xiàn)在30103040 cm-1范范圍內(nèi)，末端圍內(nèi)，末端=CH2的吸收出現(xiàn)在的吸收出現(xiàn)在3085 cm-1附近。叁鍵附近。叁鍵 CH上的上的C-H伸縮振動(dòng)出現(xiàn)在更高的區(qū)域伸縮振動(dòng)出現(xiàn)在更高的區(qū)域3300 cm-1 ）附近。）附近。2. 25001900 為叁鍵和累積雙鍵區(qū) 主要包括-CC,-CN等叁鍵的伸縮振動(dòng)，以及-C =C=C, -C=C=O等累積雙鍵的不對(duì)稱性伸縮振動(dòng)。對(duì)于炔烴類化合物，可以分成R-CCH和R-CC-R兩種類

18、型， R-CCH的伸縮振動(dòng)出現(xiàn)在21002140 cm-1附近, R-CC-R出現(xiàn)在21902260 cm-1附近;如果是R-CC-R，因?yàn)榉肿邮菍?duì)稱，則為非紅外活性。-CN基的伸縮振動(dòng)在非共軛的情況下出現(xiàn)在22402260 cm-1附近。當(dāng)與不飽和鍵或芳香核共軛時(shí)，該峰位移到22202230 cm-1附近. 紅外光譜與分子結(jié)構(gòu)紅外光譜與分子結(jié)構(gòu)紅外光譜與分子結(jié)構(gòu)紅外光譜與分子結(jié)構(gòu)3. 19001200 cm-1為雙鍵伸縮振動(dòng)區(qū)為雙鍵伸縮振動(dòng)區(qū) C=O, C=C, C=N, N=O等的伸縮振動(dòng)等的伸縮振動(dòng),芳烴的骨架振芳烴的骨架振動(dòng)動(dòng). C=O伸縮振動(dòng)出現(xiàn)在伸縮振動(dòng)出現(xiàn)在19001650 cm

19、-1 ，是紅外光，是紅外光譜中很特征的且往往是最強(qiáng)的吸收，以此很容易判斷譜中很特征的且往往是最強(qiáng)的吸收，以此很容易判斷酮類、醛類、酸類、酯類以及酸酐等有機(jī)化合物。酸酮類、醛類、酸類、酯類以及酸酐等有機(jī)化合物。酸酐的羰基吸收帶由于振動(dòng)耦合而呈現(xiàn)雙峰。酐的羰基吸收帶由于振動(dòng)耦合而呈現(xiàn)雙峰。 烯烴的烯烴的C=C伸縮振動(dòng)出現(xiàn)在伸縮振動(dòng)出現(xiàn)在16801620cm-1 ,一般很一般很弱弱. 單核芳烴的單核芳烴的C=C伸縮振動(dòng)出現(xiàn)在伸縮振動(dòng)出現(xiàn)在1600cm-1和和1500 cm-1附近，有兩個(gè)峰，這是芳環(huán)的骨架結(jié)構(gòu)，用于確附近，有兩個(gè)峰，這是芳環(huán)的骨架結(jié)構(gòu)，用于確認(rèn)有無芳核的存在。認(rèn)有無芳核的存在。指紋區(qū)

20、指紋區(qū) 1500900 cm-1區(qū)域是區(qū)域是C-O、C-N、C-F、C-P、C-S、 P-O、Si-O等單鍵的伸縮振動(dòng)和等單鍵的伸縮振動(dòng)和C=S、S=O、P=O等雙鍵的伸縮振動(dòng)吸收等雙鍵的伸縮振動(dòng)吸收. 其中其中 1375 cm-1的譜帶為甲基的的譜帶為甲基的 C-H對(duì)稱彎曲振動(dòng)，對(duì)識(shí)對(duì)稱彎曲振動(dòng)，對(duì)識(shí)別甲基十分有用，別甲基十分有用，C-O的伸縮振動(dòng)在的伸縮振動(dòng)在13001000 cm-1 ，是該區(qū)域最強(qiáng)的峰，也較易識(shí)別。，是該區(qū)域最強(qiáng)的峰，也較易識(shí)別。 900650 cm-1區(qū)域的某些吸收峰可用來確認(rèn)化區(qū)域的某些吸收峰可用來確認(rèn)化合物的順反構(gòu)型。例如，對(duì)合物的順反構(gòu)型。例如，對(duì)RC=CHR結(jié)

21、構(gòu)的烯結(jié)構(gòu)的烯烴，其順、反構(gòu)型分別在烴，其順、反構(gòu)型分別在690 和和970 cm-1出現(xiàn)吸出現(xiàn)吸收峰收峰紅外光譜與分子結(jié)構(gòu)紅外光譜與分子結(jié)構(gòu)影響基團(tuán)頻率的因素影響基團(tuán)頻率的因素 基團(tuán)頻率主要是由基團(tuán)中原子的質(zhì)量和原子間基團(tuán)頻率主要是由基團(tuán)中原子的質(zhì)量和原子間的化學(xué)鍵力常數(shù)決定。然而，分子內(nèi)部結(jié)構(gòu)和外部的化學(xué)鍵力常數(shù)決定。然而，分子內(nèi)部結(jié)構(gòu)和外部環(huán)境的改變對(duì)它都有影響，因而同樣的基團(tuán)在不同環(huán)境的改變對(duì)它都有影響，因而同樣的基團(tuán)在不同的分子和不同的外界環(huán)境中，基團(tuán)頻率可能會(huì)有一的分子和不同的外界環(huán)境中，基團(tuán)頻率可能會(huì)有一個(gè)較大的范圍。因此了解影響基團(tuán)頻率的因素，對(duì)個(gè)較大的范圍。因此了解影響基團(tuán)頻

22、率的因素，對(duì)解析紅外光譜和推斷分子結(jié)構(gòu)都十分有用。解析紅外光譜和推斷分子結(jié)構(gòu)都十分有用。 影響基團(tuán)頻率位移的因素大致可分為內(nèi)部因素影響基團(tuán)頻率位移的因素大致可分為內(nèi)部因素和外部因素和外部因素紅外光譜與分子結(jié)構(gòu)紅外光譜與分子結(jié)構(gòu)內(nèi)部因素：內(nèi)部因素：1. 電子效應(yīng)電子效應(yīng) 包括誘導(dǎo)效應(yīng)、共軛效應(yīng)和中介效應(yīng)，它包括誘導(dǎo)效應(yīng)、共軛效應(yīng)和中介效應(yīng)，它們都是由于化學(xué)鍵的電子分布不均勻引起的。們都是由于化學(xué)鍵的電子分布不均勻引起的。紅外光譜與分子結(jié)構(gòu)紅外光譜與分子結(jié)構(gòu)（1誘導(dǎo)效應(yīng)誘導(dǎo)效應(yīng) 由于取代基具有不同的電負(fù)性，通過靜電誘導(dǎo)由于取代基具有不同的電負(fù)性，通過靜電誘導(dǎo)作用引起分子中電子分布的變化。從而改變了

23、鍵力常作用引起分子中電子分布的變化。從而改變了鍵力常數(shù)，使基團(tuán)的特征頻率發(fā)生了位移。例如數(shù)，使基團(tuán)的特征頻率發(fā)生了位移。例如, 羰基羰基C = O的伸縮振動(dòng)，隨著連接基團(tuán)電負(fù)性的變化，的伸縮振動(dòng)，隨著連接基團(tuán)電負(fù)性的變化，C=O的伸的伸縮振動(dòng)頻率變化情況如下縮振動(dòng)頻率變化情況如下:RCClFRO-+CROClCOClCOF 1715cm-1 1800cm-1 1828cm-1 1928cm-1 紅外光譜與分子結(jié)構(gòu)紅外光譜與分子結(jié)構(gòu)（2共軛效應(yīng)共軛效應(yīng) 共軛效應(yīng)使共軛體系中的電子云密度平均化，結(jié)共軛效應(yīng)使共軛體系中的電子云密度平均化，結(jié)果使原來的雙鍵略有伸長(zhǎng)即電子云密度降低），力果使原來的雙鍵略

24、有伸長(zhǎng)即電子云密度降低），力常數(shù)減小，使其吸收頻率往往向低波數(shù)方向移動(dòng)。例常數(shù)減小，使其吸收頻率往往向低波數(shù)方向移動(dòng)。例如酮的如酮的C=O，因與苯環(huán)共軛而使，因與苯環(huán)共軛而使C=O的力常數(shù)減小，的力常數(shù)減小，振動(dòng)頻率降低。振動(dòng)頻率降低。紅外光譜與分子結(jié)構(gòu)紅外光譜與分子結(jié)構(gòu)RCOCORRCO 1715cm-1 1 680cm-1 1 665cm-1 紅外光譜與分子結(jié)構(gòu)紅外光譜與分子結(jié)構(gòu)（3） 中介效應(yīng)中介效應(yīng) 當(dāng)含有孤對(duì)電子的原子當(dāng)含有孤對(duì)電子的原子O、S、N等與具有多等與具有多重鍵的原子相連時(shí)，也可起類似的共軛作用，稱為重鍵的原子相連時(shí)，也可起類似的共軛作用，稱為中介效應(yīng)。由于含有孤對(duì)電子的原

25、子的共軛作用，中介效應(yīng)。由于含有孤對(duì)電子的原子的共軛作用，使使C=O上的電子云更移向氧原子，上的電子云更移向氧原子，C=O雙鍵的電子雙鍵的電子云密度平均化，造成云密度平均化，造成C=O鍵的力常數(shù)下降，使吸收鍵的力常數(shù)下降，使吸收頻率向低波數(shù)位移。頻率向低波數(shù)位移。 1 650cm-1 RCOO R1 635cm-1 RNH2CO 1715cm-1 紅外光譜與分子結(jié)構(gòu)紅外光譜與分子結(jié)構(gòu)2 . 氫鍵的影響氫鍵的影響 氫鍵的形成使電子云密度平均化，從而使伸縮振動(dòng)氫鍵的形成使電子云密度平均化，從而使伸縮振動(dòng)頻率降低。游離羧酸的頻率降低。游離羧酸的C=O鍵頻率出現(xiàn)在鍵頻率出現(xiàn)在1760 cm-1 左左右

26、，在固體或液體中，由于羧酸形成二聚體，右，在固體或液體中，由于羧酸形成二聚體， C=O鍵鍵頻率出現(xiàn)在頻率出現(xiàn)在1700 cm-1 。 分子內(nèi)氫鍵不受濃度影響，分子間氫鍵受濃度影響分子內(nèi)氫鍵不受濃度影響，分子間氫鍵受濃度影響較大。較大。紅外光譜與分子結(jié)構(gòu)紅外光譜與分子結(jié)構(gòu)外部因素外部因素 外部因素主要指測(cè)定時(shí)物質(zhì)的狀態(tài)以及溶劑效應(yīng)等外部因素主要指測(cè)定時(shí)物質(zhì)的狀態(tài)以及溶劑效應(yīng)等因素。因素。 同一物質(zhì)的不同狀態(tài)，由于分子間相互作用力不同，同一物質(zhì)的不同狀態(tài)，由于分子間相互作用力不同，所得到光譜往往不同。所得到光譜往往不同。 分子在氣態(tài)時(shí)，其相互作用力很弱，此時(shí)可以觀察分子在氣態(tài)時(shí)，其相互作用力很弱，

27、此時(shí)可以觀察到伴隨振動(dòng)光譜的轉(zhuǎn)動(dòng)精細(xì)結(jié)構(gòu)。到伴隨振動(dòng)光譜的轉(zhuǎn)動(dòng)精細(xì)結(jié)構(gòu)。 液態(tài)和固態(tài)分子間作用力較強(qiáng)，在有極性基團(tuán)存在液態(tài)和固態(tài)分子間作用力較強(qiáng)，在有極性基團(tuán)存在時(shí)，可能發(fā)生分子間的締合或形成氫鍵，導(dǎo)致特征吸時(shí)，可能發(fā)生分子間的締合或形成氫鍵，導(dǎo)致特征吸收帶頻率、強(qiáng)度和形狀有較大的改變。例如，丙酮在收帶頻率、強(qiáng)度和形狀有較大的改變。例如，丙酮在氣態(tài)時(shí)的氣態(tài)時(shí)的C-H為為1742 cm-1 , 而在液態(tài)時(shí)為而在液態(tài)時(shí)為1718 cm-1 。 紅外光譜與分子結(jié)構(gòu)紅外光譜與分子結(jié)構(gòu) 在溶液中測(cè)定光譜時(shí)，由于溶劑的種類、溶劑的在溶液中測(cè)定光譜時(shí)，由于溶劑的種類、溶劑的濃度和測(cè)定時(shí)的溫度不同，同一種物質(zhì)

28、所測(cè)得的光濃度和測(cè)定時(shí)的溫度不同，同一種物質(zhì)所測(cè)得的光譜也不同。通常在極性溶劑中，溶質(zhì)分子的極性基譜也不同。通常在極性溶劑中，溶質(zhì)分子的極性基團(tuán)的伸縮振動(dòng)頻率隨溶劑極性的增加而向低波數(shù)方團(tuán)的伸縮振動(dòng)頻率隨溶劑極性的增加而向低波數(shù)方向移動(dòng)，并且強(qiáng)度增大。因而，在紅外光譜測(cè)定中，向移動(dòng)，并且強(qiáng)度增大。因而，在紅外光譜測(cè)定中，應(yīng)盡量采用非極性的溶劑。應(yīng)盡量采用非極性的溶劑。紅外光譜儀紅外光譜儀 紅外光譜儀可分為色散型和傅立葉變換型兩種紅外光譜儀可分為色散型和傅立葉變換型兩種. 色散型與紫外光譜儀類似色散型與紫外光譜儀類似,由于其掃描時(shí)間長(zhǎng)由于其掃描時(shí)間長(zhǎng),分辨分辨率低率低,其應(yīng)用受到限制其應(yīng)用受到限

29、制. 傅立葉變換型主要由光源傅立葉變換型主要由光源(硅碳棒、高壓汞燈硅碳棒、高壓汞燈)、Michelson干涉儀、檢測(cè)器、計(jì)算機(jī)和記錄儀組成。干涉儀、檢測(cè)器、計(jì)算機(jī)和記錄儀組成。核心部分為核心部分為Michelson干涉儀，它將光源來的信號(hào)以干涉儀，它將光源來的信號(hào)以干涉圖的形式送往計(jì)算機(jī)進(jìn)行干涉圖的形式送往計(jì)算機(jī)進(jìn)行Fourier變換的數(shù)學(xué)處變換的數(shù)學(xué)處理，最后將干涉圖還原成光譜圖。它與色散型紅外光理，最后將干涉圖還原成光譜圖。它與色散型紅外光度計(jì)的主要區(qū)別在于干涉儀和電子計(jì)算機(jī)兩部分。度計(jì)的主要區(qū)別在于干涉儀和電子計(jì)算機(jī)兩部分。紅外光譜儀紅外光譜儀Fourier變換紅外光譜儀的特點(diǎn)：變換紅

30、外光譜儀的特點(diǎn)：（1掃描速度極快掃描速度極快 Fourier變換儀器是在整掃描時(shí)間內(nèi)同時(shí)測(cè)定所有頻變換儀器是在整掃描時(shí)間內(nèi)同時(shí)測(cè)定所有頻率的信息，一般只要率的信息，一般只要1s左右即可。左右即可。（2具有很高的分辨率具有很高的分辨率 通常通常Fourier變換變換 紅外光譜儀分辨率達(dá)紅外光譜儀分辨率達(dá)0.1-0.005cm-1（3靈敏度高靈敏度高 可檢測(cè)可檢測(cè)10-8g數(shù)量級(jí)的樣品。除此之外，還有光譜范數(shù)量級(jí)的樣品。除此之外，還有光譜范圍寬圍寬(4000-10cm-1)；測(cè)量精度高，重復(fù)性可達(dá)；測(cè)量精度高，重復(fù)性可達(dá)0.1%；特別適合于與氣相色譜聯(lián)機(jī)或研究化學(xué)反應(yīng)機(jī)理等特別適合于與氣相色譜聯(lián)機(jī)

31、或研究化學(xué)反應(yīng)機(jī)理等Fourier變換紅外光譜儀變換紅外光譜儀(FTIR儀儀)Fourier變換紅外光譜儀變換紅外光譜儀(FTIR儀儀) Two major kinds of detector are used in mid-infrared FT-IR spectrometers：熱電檢測(cè)器熱電檢測(cè)器 (TGS): The TGS type, which operates at room temperature and has a wide frequency range, is the most popular detector for FT-IR instruments. 光檢測(cè)器光檢測(cè)

32、器(MCT): The MCT detector responds more quickly and is more sensitive than the DTGS detector, but it operates at liquid-nitrogen temperature, it is used only for special applications樣品制備技術(shù)樣品制備技術(shù)1. 1. 對(duì)試樣的要求對(duì)試樣的要求（1試樣的濃度和測(cè)試厚度應(yīng)選擇適當(dāng)，以使光譜圖中試樣的濃度和測(cè)試厚度應(yīng)選擇適當(dāng)，以使光譜圖中大多數(shù)吸收峰的透射比處于大多數(shù)吸收峰的透射比處于1570%范圍內(nèi)。濃度太小，范圍內(nèi)。濃

33、度太小，厚度太薄，會(huì)使一些弱的吸收峰和光譜的細(xì)微部分不能顯厚度太薄，會(huì)使一些弱的吸收峰和光譜的細(xì)微部分不能顯示出來；過大過厚，又會(huì)使強(qiáng)的吸收峰超越標(biāo)尺刻度而無示出來；過大過厚，又會(huì)使強(qiáng)的吸收峰超越標(biāo)尺刻度而無法確定它的真實(shí)位置。有時(shí)為了得到完整的光譜圖，需要法確定它的真實(shí)位置。有時(shí)為了得到完整的光譜圖，需要用幾種不同濃度或厚度的試樣進(jìn)行測(cè)繪。用幾種不同濃度或厚度的試樣進(jìn)行測(cè)繪。 （2試樣中不應(yīng)含有游離水。水分的存在不僅會(huì)侵蝕吸試樣中不應(yīng)含有游離水。水分的存在不僅會(huì)侵蝕吸收池的鹽窗收池的鹽窗(NaCl, KBr)(玻璃和石英不能透過紅外光玻璃和石英不能透過紅外光)，而，而且水分本身在紅外區(qū)有吸收

34、，將使測(cè)得的光譜圖變形。且水分本身在紅外區(qū)有吸收，將使測(cè)得的光譜圖變形。 （3試樣應(yīng)該是單一組分的純物質(zhì)。否則各組分光譜相試樣應(yīng)該是單一組分的純物質(zhì)。否則各組分光譜相互重疊，以致對(duì)譜圖無法進(jìn)行正確的解釋?；ブ丿B，以致對(duì)譜圖無法進(jìn)行正確的解釋。下面不成功的制樣圖與一張合適的圖比較合適的樣圖樣品制備技術(shù)樣品制備技術(shù)不合適的樣圖樣品制備技術(shù)樣品制備技術(shù)樣品制備技術(shù)樣品制備技術(shù)固體樣品制備固體樣品制備a 溴化鉀壓片。粉末樣品常采用壓片法，一般取試樣溴化鉀壓片。粉末樣品常采用壓片法，一般取試樣23mg樣品與樣品與200300mg干燥的干燥的KBr粉末在瑪瑙研缽中粉末在瑪瑙研缽中混勻，充分研細(xì)至顆粒直徑小

35、于混勻，充分研細(xì)至顆粒直徑小于2m，取，取7090mg放入放入壓片模具內(nèi)，在壓片機(jī)上用壓片模具內(nèi)，在壓片機(jī)上用510107 Pa 壓力壓成透壓力壓成透明薄片，即可用于測(cè)定。明薄片，即可用于測(cè)定。b 糊裝法。將干燥處理后的試樣研細(xì)，與液體石蠟調(diào)糊裝法。將干燥處理后的試樣研細(xì)，與液體石蠟調(diào)成糊狀，加在兩成糊狀，加在兩KBr鹽片中間進(jìn)行測(cè)定。液體石蠟自鹽片中間進(jìn)行測(cè)定。液體石蠟自身的吸收帶簡(jiǎn)單，但此法不能用來研究飽和烷烴的吸身的吸收帶簡(jiǎn)單，但此法不能用來研究飽和烷烴的吸收情況。收情況。2.2.制樣方法制樣方法c 溶液法。對(duì)于不宜研成細(xì)末的固體樣品，如果能溶液法。對(duì)于不宜研成細(xì)末的固體樣品，如果能溶于

36、溶劑，可制成溶液，按照液體樣品測(cè)試的方法溶于溶劑，可制成溶液，按照液體樣品測(cè)試的方法進(jìn)行測(cè)試進(jìn)行測(cè)試d 薄膜法。一些高聚物樣品，一般難于研成細(xì)末，薄膜法。一些高聚物樣品，一般難于研成細(xì)末，可制成薄膜直接進(jìn)行紅外光譜測(cè)定。可制成薄膜直接進(jìn)行紅外光譜測(cè)定。樣品制備技術(shù)樣品制備技術(shù)樣品制備技術(shù)樣品制備技術(shù)液體樣品的制備液體樣品的制備 a.液膜法液膜法: 對(duì)沸點(diǎn)較高的液體，直接滴在兩塊鹽片對(duì)沸點(diǎn)較高的液體，直接滴在兩塊鹽片之間，形成沒有氣泡的毛細(xì)厚度液膜，然后用夾具之間，形成沒有氣泡的毛細(xì)厚度液膜，然后用夾具固定，放入儀器光路中進(jìn)行測(cè)試。固定，放入儀器光路中進(jìn)行測(cè)試。 b. 液體吸收池法液體吸收池法:

37、 對(duì)于低沸點(diǎn)液體樣品和定量分析，對(duì)于低沸點(diǎn)液體樣品和定量分析，要用密封液體池。要用密封液體池。氣態(tài)樣品的制備氣態(tài)樣品的制備: : 氣態(tài)試樣可在氣體吸收池內(nèi)進(jìn)行測(cè)定，它的兩端氣態(tài)試樣可在氣體吸收池內(nèi)進(jìn)行測(cè)定，它的兩端粘有紅外透光的的粘有紅外透光的的NaClNaCl或或KBrKBr窗片。先將氣體池抽真窗片。先將氣體池抽真空，再將試樣注入。空，再將試樣注入。拉曼光譜法簡(jiǎn)介拉曼光譜法簡(jiǎn)介 當(dāng)用一束頻率為當(dāng)用一束頻率為0的光照射在分子上時(shí)，則有一的光照射在分子上時(shí)，則有一部分光被散射出來，可以在與入射光垂直的方向?qū)Σ糠止獗簧⑸涑鰜?，可以在與入射光垂直的方向?qū)λM(jìn)行測(cè)定。有一部分散射光的頻率和入射光相同。

38、它進(jìn)行測(cè)定。有一部分散射光的頻率和入射光相同。這是由于光子與分子作彈性碰撞，故無能量交換，這是由于光子與分子作彈性碰撞，故無能量交換，只是方向改變而頻率不變。但也有一部分較弱的，只是方向改變而頻率不變。但也有一部分較弱的，和入射光頻率和入射光頻率0相差相差的散射光的散射光 0 這是由于入射光子和分子之間作非彈性碰撞而有這是由于入射光子和分子之間作非彈性碰撞而有能量交換所引起。能量交換所引起。 拉曼光譜法簡(jiǎn)介拉曼光譜法簡(jiǎn)介 的大小就是該散射物質(zhì)的紅外頻率，亦即的大小就是該散射物質(zhì)的紅外頻率，亦即h0的的光子與分子的振動(dòng)躍遷能光子與分子的振動(dòng)躍遷能h發(fā)生交換，對(duì)這種非彈發(fā)生交換，對(duì)這種非彈性碰撞的

39、散射光的研究方法稱為拉曼光譜法性碰撞的散射光的研究方法稱為拉曼光譜法 在反映分子的振動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)這一點(diǎn)上，拉曼光譜和在反映分子的振動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)這一點(diǎn)上，拉曼光譜和紅外光譜時(shí)共同的，但在機(jī)理和實(shí)驗(yàn)方法上卻有相紅外光譜時(shí)共同的，但在機(jī)理和實(shí)驗(yàn)方法上卻有相當(dāng)大的差別，具體應(yīng)用時(shí)可相互補(bǔ)充。當(dāng)大的差別，具體應(yīng)用時(shí)可相互補(bǔ)充。拉曼光譜法簡(jiǎn)介拉曼光譜法簡(jiǎn)介紅外光譜紅外光譜: :直接用紅外光檢直接用紅外光檢測(cè)處于紅外區(qū)的分子的振動(dòng)測(cè)處于紅外區(qū)的分子的振動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)能量：用一束波長(zhǎng)連和轉(zhuǎn)動(dòng)能量：用一束波長(zhǎng)連續(xù)的紅外光透過樣品，檢測(cè)續(xù)的紅外光透過樣品，檢測(cè)樣品對(duì)紅外光的吸收情況；樣品對(duì)紅外光的吸收情況；拉曼光譜拉曼光譜:

40、:用可見激光來檢用可見激光來檢測(cè)處于紅外區(qū)的分子的振動(dòng)測(cè)處于紅外區(qū)的分子的振動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)能量，它是一種間接和轉(zhuǎn)動(dòng)能量，它是一種間接的檢測(cè)方法：把紅外區(qū)的信的檢測(cè)方法：把紅外區(qū)的信息變到可見光區(qū)，并通過差息變到可見光區(qū)，并通過差頻即拉曼位移的方法來頻即拉曼位移的方法來檢測(cè)。檢測(cè)。 The positions of the characteristic group frequencies which are the same in infrared and Raman spectra. The two types of spectra mainly d i f f e r i n t h e b a

41、n d intensities.FT-infrared (A) and FT-Raman (B) spectra of 2-methylbutaneFT-infrared (A) and FT-Raman (B) spectra of o-xylene Raman spectroscopy offers a high degree of versatility, and sampling is easy because no special preparation is required. As it is a scattering technique, samples are simply

42、placed in the laser beam and the backscattered radiation is analyzed. Using an FT-Raman spectrometer, spectra with excellent reproducibility, both in band position and intensity, are obtained, so that this technique has great potential for quantitative analysis.Raman and infrared spectra give images

43、 of molecular vibrations which complement each other ; i.e., the combined evaluation of both spectra yields more information about molecular structure than when they are evaluated separately.As an alternative to infrared spectroscopy, Raman spectroscopy can be easier to use in some cases ; for examp

44、le, whereas water and glass are strong infrared absorbers they are weak Raman scatterers, so that it is easy to produce a good-quality Raman spectrum of an aqueous sample in a glass container.Applications of Raman microspectroscopy include the analysis of a wide variety of organic and inorganic mate

45、rials, e.g., semiconductors, polymers, single fibers, molecular crystals, and minerals激光拉曼分光計(jì)總體結(jié)構(gòu)圖激光拉曼分光計(jì)總體結(jié)構(gòu)圖德國(guó)德國(guó)BRUKER 紅外光譜儀紅外光譜儀 拉曼光譜儀拉曼光譜儀 漫反射傅里葉變換紅外光譜技術(shù)漫反射傅里葉變換紅外光譜技術(shù)Diffuse reflectance infrared Fourier transform spectroscopy DRIFT 當(dāng)光照射到疏松的固體樣品表面，一部分光發(fā)生當(dāng)光照射到疏松的固體樣品表面，一部分光發(fā)生鏡面反射；另一部分光在樣品表面發(fā)生漫反射，

46、或在鏡面反射；另一部分光在樣品表面發(fā)生漫反射，或在樣品微粒間輾轉(zhuǎn)反射并衰減，或射入樣品內(nèi)部再折回樣品微粒間輾轉(zhuǎn)反射并衰減，或射入樣品內(nèi)部再折回散射，入射光經(jīng)過漫反射和散射后與樣品發(fā)生了能量散射，入射光經(jīng)過漫反射和散射后與樣品發(fā)生了能量交換，光強(qiáng)發(fā)生吸收衰減，記錄衰減信號(hào)，即得到漫交換，光強(qiáng)發(fā)生吸收衰減，記錄衰減信號(hào)，即得到漫反射紅外光譜。反射紅外光譜。漫反射紅外光譜技術(shù)漫反射紅外光譜技術(shù) 與透射傅里葉變換紅外光譜技術(shù)相比，漫反射與透射傅里葉變換紅外光譜技術(shù)相比，漫反射傅里葉變換紅外光譜技術(shù)具有以下優(yōu)點(diǎn)：不需要傅里葉變換紅外光譜技術(shù)具有以下優(yōu)點(diǎn)：不需要制樣、不改變樣品的形狀，不污染樣品，不要求制

47、樣、不改變樣品的形狀，不污染樣品，不要求樣品有足夠的透明度或表面光潔度，也不破壞樣樣品有足夠的透明度或表面光潔度，也不破壞樣品，不對(duì)樣品的外觀和性能造成損害，可以進(jìn)行品，不對(duì)樣品的外觀和性能造成損害，可以進(jìn)行無損測(cè)定。很適用于散射和吸附性強(qiáng)的樣品無損測(cè)定。很適用于散射和吸附性強(qiáng)的樣品,目前目前在催化劑研究中得到了廣泛的應(yīng)用在催化劑研究中得到了廣泛的應(yīng)用. 漫反射輻射測(cè)量利用所謂積分球漫反射輻射測(cè)量利用所謂積分球,是是FTIR的一個(gè)的一個(gè)附件附件漫反射紅外光譜技術(shù)漫反射紅外光譜技術(shù)有機(jī)化合物的定性鑒定和結(jié)構(gòu)分析有機(jī)化合物的定性鑒定和結(jié)構(gòu)分析1 . 標(biāo)準(zhǔn)譜圖的查閱標(biāo)準(zhǔn)譜圖的查閱 每個(gè)人都有自己的指

48、紋特征每個(gè)人都有自己的指紋特征,紅外光譜不愧為每個(gè)分紅外光譜不愧為每個(gè)分子的指紋子的指紋.因?yàn)閹缀踹€沒有發(fā)現(xiàn)兩個(gè)化合物具有相同的紅因?yàn)閹缀踹€沒有發(fā)現(xiàn)兩個(gè)化合物具有相同的紅外光譜外光譜.只要在相同的實(shí)驗(yàn)條件下只要在相同的實(shí)驗(yàn)條件下,將未知化合物和已有將未知化合物和已有標(biāo)準(zhǔn)紅外光譜圖進(jìn)行比較就可鑒定未知化合物標(biāo)準(zhǔn)紅外光譜圖進(jìn)行比較就可鑒定未知化合物.如果只是如果只是為了核對(duì)一下是否是某種物質(zhì)為了核對(duì)一下是否是某種物質(zhì),那是再簡(jiǎn)單不過的事那是再簡(jiǎn)單不過的事,只只要有名稱即可查出標(biāo)準(zhǔn)譜圖進(jìn)行對(duì)照要有名稱即可查出標(biāo)準(zhǔn)譜圖進(jìn)行對(duì)照;但若是未知化合物但若是未知化合物,即沒有目標(biāo)而要找出是什么物質(zhì)則不太簡(jiǎn)單即

49、沒有目標(biāo)而要找出是什么物質(zhì)則不太簡(jiǎn)單. 測(cè)定未知物的結(jié)構(gòu)，是紅外光譜法定性分析的一測(cè)定未知物的結(jié)構(gòu)，是紅外光譜法定性分析的一個(gè)重要用途。如果未知物不是新化合物，可以通過個(gè)重要用途。如果未知物不是新化合物，可以通過兩種方式利用標(biāo)準(zhǔn)譜圖進(jìn)行查對(duì)兩種方式利用標(biāo)準(zhǔn)譜圖進(jìn)行查對(duì).查閱標(biāo)準(zhǔn)譜圖的譜帶索引，與尋找試樣光譜吸收查閱標(biāo)準(zhǔn)譜圖的譜帶索引，與尋找試樣光譜吸收帶相同的標(biāo)準(zhǔn)譜圖；帶相同的標(biāo)準(zhǔn)譜圖；進(jìn)行光譜解析，判斷試樣的可能結(jié)構(gòu)，然后在由進(jìn)行光譜解析，判斷試樣的可能結(jié)構(gòu)，然后在由化學(xué)分類索引查找標(biāo)準(zhǔn)譜圖對(duì)照核實(shí)?；瘜W(xué)分類索引查找標(biāo)準(zhǔn)譜圖對(duì)照核實(shí)。 譜圖解析一般先從基團(tuán)頻率區(qū)的最強(qiáng)譜帶開始，推測(cè)未知譜圖解

50、析一般先從基團(tuán)頻率區(qū)的最強(qiáng)譜帶開始，推測(cè)未知物可能含有的基團(tuán)，判斷不可能含有的基團(tuán)。再?gòu)闹讣y區(qū)的物可能含有的基團(tuán)，判斷不可能含有的基團(tuán)。再?gòu)闹讣y區(qū)的譜帶進(jìn)一步驗(yàn)證，找出可能含有基團(tuán)的相關(guān)峰，用一組相關(guān)譜帶進(jìn)一步驗(yàn)證，找出可能含有基團(tuán)的相關(guān)峰，用一組相關(guān)峰確認(rèn)一個(gè)基團(tuán)的存在。確認(rèn)幾個(gè)基團(tuán)之后，便可初步確定峰確認(rèn)一個(gè)基團(tuán)的存在。確認(rèn)幾個(gè)基團(tuán)之后，便可初步確定分子結(jié)構(gòu)，然后查對(duì)標(biāo)準(zhǔn)譜圖核實(shí)。分子結(jié)構(gòu)，然后查對(duì)標(biāo)準(zhǔn)譜圖核實(shí)。幾種標(biāo)準(zhǔn)譜圖幾種標(biāo)準(zhǔn)譜圖（1Sadtler標(biāo)準(zhǔn)紅外光譜圖標(biāo)準(zhǔn)紅外光譜圖（2Aldrich紅外譜圖庫(kù)紅外譜圖庫(kù)（3Sigma Fourier紅外光譜圖庫(kù)紅外光譜圖庫(kù) 薩特勒薩特勒(S

51、adtler)(Sadtler)紅外譜圖包含紅外譜圖包含221,600221,600張紅外譜圖，涉張紅外譜圖，涉及從純有機(jī)物到商業(yè)化合物各個(gè)系列，在未知物鑒定及從純有機(jī)物到商業(yè)化合物各個(gè)系列，在未知物鑒定, ,化學(xué)化學(xué)產(chǎn)品質(zhì)量控制產(chǎn)品質(zhì)量控制, ,刑事偵探刑事偵探, ,環(huán)境保護(hù)環(huán)境保護(hù), ,食品食品, ,石油石油, ,塑料工業(yè)塑料工業(yè), ,教學(xué)和礦物分析等各個(gè)領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。教學(xué)和礦物分析等各個(gè)領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。 為了便于檢索，為了便于檢索，SadtlerSadtler紅外光譜數(shù)據(jù)庫(kù)分為幾個(gè)大類：紅外光譜數(shù)據(jù)庫(kù)分為幾個(gè)大類：聚合物和相關(guān)化合物，純有機(jī)化合物，工業(yè)化合物，刑偵聚合物和相關(guān)化

52、合物，純有機(jī)化合物，工業(yè)化合物，刑偵科學(xué)領(lǐng)域，環(huán)境應(yīng)用領(lǐng)域以及無機(jī)物和有機(jī)金屬類。科學(xué)領(lǐng)域，環(huán)境應(yīng)用領(lǐng)域以及無機(jī)物和有機(jī)金屬類。 2. 官能團(tuán)的鑒定官能團(tuán)的鑒定 借助于特征頻率進(jìn)行官能團(tuán)分析借助于特征頻率進(jìn)行官能團(tuán)分析,即根據(jù)化合物的紅即根據(jù)化合物的紅外光譜的特征基團(tuán)頻率外光譜的特征基團(tuán)頻率(基團(tuán)頻率區(qū)基團(tuán)頻率區(qū),指紋區(qū)指紋區(qū))來檢定物來檢定物質(zhì)含有哪些基團(tuán)，從而確定有關(guān)化合物的類別。質(zhì)含有哪些基團(tuán)，從而確定有關(guān)化合物的類別。3.結(jié)構(gòu)判斷結(jié)構(gòu)判斷 由化合物的紅外光譜并結(jié)合其它實(shí)驗(yàn)資料如相對(duì)由化合物的紅外光譜并結(jié)合其它實(shí)驗(yàn)資料如相對(duì)分子量、物理常數(shù)、紫外光譜、核磁共振波譜、質(zhì)譜分子量、物理常數(shù)、

53、紫外光譜、核磁共振波譜、質(zhì)譜等來推斷有關(guān)化合物的化學(xué)結(jié)構(gòu)。等來推斷有關(guān)化合物的化學(xué)結(jié)構(gòu)。定量分析定量分析 與紫外、可見分光光度法一樣，紅外光譜定量分與紫外、可見分光光度法一樣，紅外光譜定量分析是根據(jù)物質(zhì)組分的吸收峰強(qiáng)度來進(jìn)行的，它的理析是根據(jù)物質(zhì)組分的吸收峰強(qiáng)度來進(jìn)行的，它的理論基礎(chǔ)是朗伯論基礎(chǔ)是朗伯-比耳定律。但紅外光譜定量靈敏度較比耳定律。但紅外光譜定量靈敏度較低，尚不適用于微量組份的測(cè)定。低，尚不適用于微量組份的測(cè)定。無機(jī)化合物無機(jī)化合物 紅外光譜圖中的每一個(gè)吸收譜帶都對(duì)應(yīng)于某化紅外光譜圖中的每一個(gè)吸收譜帶都對(duì)應(yīng)于某化合物的質(zhì)點(diǎn)或基團(tuán)振動(dòng)的形式，而無機(jī)化合物紅合物的質(zhì)點(diǎn)或基團(tuán)振動(dòng)的形式，

54、而無機(jī)化合物紅外光譜主要是由陰離子團(tuán)的晶格振動(dòng)引起的，外光譜主要是由陰離子團(tuán)的晶格振動(dòng)引起的，它的吸收譜帶位置與陽(yáng)離子關(guān)系較小，通常當(dāng)陽(yáng)它的吸收譜帶位置與陽(yáng)離子關(guān)系較小，通常當(dāng)陽(yáng)離子的原子序數(shù)增大時(shí)，陰離子團(tuán)的吸收位置將離子的原子序數(shù)增大時(shí)，陰離子團(tuán)的吸收位置將向低波數(shù)方向作微小的位移。因而，在鑒別無機(jī)向低波數(shù)方向作微小的位移。因而，在鑒別無機(jī)化合物的紅外光譜圖時(shí)，主要著重于陰離子團(tuán)的化合物的紅外光譜圖時(shí)，主要著重于陰離子團(tuán)的振動(dòng)頻率。振動(dòng)頻率。官能團(tuán)類型官能團(tuán)類型吸收峰波數(shù)范圍吸收峰波數(shù)范圍c-1吸收峰特征吸收峰特征CO3-21450-1400強(qiáng)寬強(qiáng)寬NO3-11390-1350強(qiáng)寬強(qiáng)寬SO

55、4-21200-1100強(qiáng)寬強(qiáng)寬SiO3-31100-900寬強(qiáng)寬強(qiáng)SiO21080極寬強(qiáng)極寬強(qiáng)MgO500極寬強(qiáng)極寬強(qiáng)ZnO500-400極寬強(qiáng)極寬強(qiáng)CuO500寬強(qiáng)寬強(qiáng)無機(jī)離子的紅外光譜吸收帶無機(jī)離子的紅外光譜吸收帶紅外光譜應(yīng)用于催紅外光譜應(yīng)用于催化研究的各個(gè)領(lǐng)域化研究的各個(gè)領(lǐng)域催化劑和反應(yīng)機(jī)理研究催化劑和反應(yīng)機(jī)理研究樣品的制備樣品的制備 將紅外光譜應(yīng)用于催化劑研究需要解決的第一個(gè)技術(shù)問將紅外光譜應(yīng)用于催化劑研究需要解決的第一個(gè)技術(shù)問題。在紅外光譜分析中常用的題。在紅外光譜分析中常用的KBr錠片方法和石蠟糊方錠片方法和石蠟糊方法對(duì)催化劑表面性質(zhì)研究有相當(dāng)大的局限性法對(duì)催化劑表面性質(zhì)研究有相

56、當(dāng)大的局限性,尤其不能用尤其不能用于原位研究于原位研究, 需用自支撐片子。樣品厚度應(yīng)選擇在需用自支撐片子。樣品厚度應(yīng)選擇在4000cm-1處透射率為處透射率為10%30%最好最好吸收池結(jié)構(gòu)和性能吸收池結(jié)構(gòu)和性能 紅外光譜用于催化劑表面研究時(shí)紅外光譜用于催化劑表面研究時(shí),除了樣品制備外除了樣品制備外,另個(gè)另個(gè)關(guān)鍵問題是需要一個(gè)結(jié)構(gòu)和性能適合于催化研究用的外關(guān)鍵問題是需要一個(gè)結(jié)構(gòu)和性能適合于催化研究用的外吸收池吸收池,還沒有看到適合于催化劑表性質(zhì)研究的商品吸收還沒有看到適合于催化劑表性質(zhì)研究的商品吸收池出售，往往根據(jù)需要池出售，往往根據(jù)需要,研究者自己計(jì)加工吸收池研究者自己計(jì)加工吸收池在設(shè)計(jì)紅外吸

57、收池時(shí)應(yīng)主要考慮以下幾點(diǎn)在設(shè)計(jì)紅外吸收池時(shí)應(yīng)主要考慮以下幾點(diǎn)(1)(1)能在吸收池內(nèi)進(jìn)行焙燒，流動(dòng)氧化還原，抽高真空，能在吸收池內(nèi)進(jìn)行焙燒，流動(dòng)氧化還原，抽高真空，吸附等處理吸附等處理(2)(2)吸收池可以隨時(shí)移出或移入到紅外光譜儀的光路吸收池可以隨時(shí)移出或移入到紅外光譜儀的光路, ,而不而不受上述處理的影響受上述處理的影響(3)(3)在吸附和反應(yīng)時(shí)在吸附和反應(yīng)時(shí), ,記錄的紅外光譜應(yīng)不受氣相組份影響記錄的紅外光譜應(yīng)不受氣相組份影響(4)(4)盡可能減少吸收池本底對(duì)樣品的干擾盡可能減少吸收池本底對(duì)樣品的干擾材材 料料 波數(shù)使用范圍波數(shù)使用范圍 物物 理理 性性 質(zhì)質(zhì)NaCl 5000625 溶

58、于水溶于水,硬硬,但易拋光和切割但易拋光和切割, 潮解慢潮解慢KBr 5000400 溶于水溶于水,較軟較軟,但易拋光和切割但易拋光和切割, 潮解慢潮解慢,價(jià)格高價(jià)格高,范圍寬范圍寬CaF2 50001000 難溶于水難溶于水,耐酸堿耐酸堿,不潮解不潮解,忌忌 用于銨鹽溶液用于銨鹽溶液吸收池窗口常用材料吸收池窗口常用材料 高真空系統(tǒng)高真空系統(tǒng) 紅外池紅外池CO吸附態(tài)的紅外光譜吸附態(tài)的紅外光譜CO-FTIR） CO吸附態(tài)的紅外光譜測(cè)定作為負(fù)載金屬催化劑表吸附態(tài)的紅外光譜測(cè)定作為負(fù)載金屬催化劑表征的一種工具，可以獲得關(guān)于負(fù)載金屬粒子的分散征的一種工具，可以獲得關(guān)于負(fù)載金屬粒子的分散度和電子狀態(tài)的信

59、息，信息的來源有吸收峰的位置、度和電子狀態(tài)的信息，信息的來源有吸收峰的位置、強(qiáng)度、形狀、數(shù)目以及各峰的相對(duì)大小。強(qiáng)度、形狀、數(shù)目以及各峰的相對(duì)大小。 一般而言，一般而言，CO在貴金屬表面存在線式和橋式兩種在貴金屬表面存在線式和橋式兩種吸附態(tài)，它們所處的頻率范圍分別為吸附態(tài)，它們所處的頻率范圍分別為2100-2000cm-1和和1950-1800cm-1，而準(zhǔn)確的位置則取決于金屬粒子，而準(zhǔn)確的位置則取決于金屬粒子的類型和電子結(jié)構(gòu)。的類型和電子結(jié)構(gòu)。 當(dāng)當(dāng)LTL沸石中的沸石中的K/Al比增加，即載體由酸性，中性比增加，即載體由酸性，中性至堿性變化時(shí)，至堿性變化時(shí)，CO線式和橋式吸附峰均移向低波數(shù)，線式和橋式吸附峰均移向低波數(shù)，這是由載體的酸堿性變化引起的這是由載體的酸堿性變化引起的Pd粒子的電子密度由粒子的電子密度由低到高所致低到高所致 21502050195018501750ba1844186420942050 0.04Abs