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1、,第四章 红外吸收光谱法,第一节 概述 利用物质分子对红外辐射的特征吸收而建立起来的光谱分析方法。 红外光谱 分子吸收光谱 分子振动-转动光谱,HEBEI NORMAL UNIVERSITY, College of Chemistry & Material Science,HEBEI NORMAL UNIVERSITY, College of Chemistry & Material Science,一、 红外光谱特点 1）红外吸收只有振-转跃迁，能量低； 2）应用范围广：除单原子分子及单核分子外，几乎所有有机物均有红外吸收； 3）分子结构更为精细的表征：通过IR谱的波数位置、波峰数目及强度确
2、定分子基团、分子结构；,HEBEI NORMAL UNIVERSITY, College of Chemistry & Material Science,4）定量分析； 5）固、液、气态样均可用，且用量少、不破坏样品； 6）分析速度快。 7）与色谱等联用（GC-FTIR）具有强大的定性功能。,HEBEI NORMAL UNIVERSITY, College of Chemistry & Material Science,二、红外光谱图 T-或T-曲线,透射比,波长、波数,波数：cm-1，线性波数表示法,HEBEI NORMAL UNIVERSITY, College of Chemistry
3、& Material Science,波长：m，线性波长表示法,（cm-1)=104/ (m),HEBEI NORMAL UNIVERSITY, College of Chemistry & Material Science,一、分子的振动 分子简谐振动方程式,第二节 红外吸收基本理论,化学键越强，键的力常数(化学键由平衡 位置伸长单位长度时的恢复力。N/cm) 越大，原子折合质量越小，化学键的振 动频率越大，吸收峰将出现在高波数区。,HEBEI NORMAL UNIVERSITY, College of Chemistry & Material Science,=,例,计算HCl伸缩振动所产
4、生的吸收峰的频率 k H-Cl=5.1N/cm 理论值：2981.5cm-1 实验值：2885.9cm-1 计算O-H伸缩振动所产生的吸收峰的频率 k O-H=7.7N/cm 理论值：3724.4cm-1 实验值：3600cm-1,HEBEI NORMAL UNIVERSITY, College of Chemistry & Material Science,k大，化学键的振动波数高，如 kCC(2062cm-1)kC=C(1683cm-1)kC-C(1190cm-1) 小，化学键的振动波数高，如 C-H(3000cm-1) C-N(1330cm-1) C-O(1280cm-1),各种有机化合
5、物的结构不同， k和不同，吸收峰的频率不同。用于结构鉴定 经典力学导出的波数计算式为近似式。因为振动能量变化是量子化的，分子中各基团之间、化学键之间会相互影响，即分子振动的波数与分子结构（内因）和所处的化学环境（外因）有关。,Ev=（v1/2）h 为分子振动频率，v为振动量子数，其值取 0，1，2， 分子中不同振动能级差为 Ev= vh v=1,HEBEI NORMAL UNIVERSITY, College of Chemistry & Material Science,（二）非谐振子双原子分子,HEBEI NORMAL UNIVERSITY, College of Chemistry &
6、Material Science,基频峰：由 =0到 =1的跃迁产生的吸收谱带。强度大 倍频峰 第一倍频峰：由 =0到 =2跃迁产生的吸收谱带。弱，不是基频峰整数倍。 第二倍频峰：由 =0到 =3 ,（二）非谐振子双原子分子,HEBEI NORMAL UNIVERSITY, College of Chemistry & Material Science,（三）分子振动形式,伸缩振动原子沿着键轴方向伸缩，振动时键长变化，键角不变 弯曲振动键角发生变化，键长不变,HEBEI NORMAL UNIVERSITY, College of Chemistry & Material Science,振动的
7、基本类型,HEBEI NORMAL UNIVERSITY, College of Chemistry & Material Science,对称伸缩振动s：振动时各键同时伸长或缩短。 不对称伸缩振动as：振动时某些键伸长而另外的键缩短。 面内弯曲振动：振动的方向位于分子的平面内。 面外弯曲振动：在垂直于分子平面方向上的振动。,HEBEI NORMAL UNIVERSITY, College of Chemistry & Material Science,剪式振动：两个原子在同一平面内彼此相向弯曲。 面内摇摆振动：若键角不发生变化，两个原子作为 一个整体在平面左右摇摆。 面外摇摆振动：振动时基团
8、作为一个整体垂 直于分子平面前后摇摆，键角基本不发生变化。 面外扭曲振动：两个原子在垂直于分子平面的 方向上前后相反的来回扭动。,HEBEI NORMAL UNIVERSITY, College of Chemistry & Material Science,HEBEI NORMAL UNIVERSITY, College of Chemistry & Material Science,（四）振动自由度,振动自由度(独立振动数)：基本振动的数目 双原子分子：一种伸缩振动形式 分子的原子数越多，基本振动的数目越多,HEBEI NORMAL UNIVERSITY, College of Chemi
9、stry & Material Science,分子振动自由度,多原子分子(n个原子)，3n个独立运动，即分子的总运动自由度为3n 3n=平动自由度+转动自由度+振动自由度 振动自由度= 3n-平动自由度-转动自由度 线形分子 3n-5 非线形分子 3n-6,X,Y,Z,HEBEI NORMAL UNIVERSITY, College of Chemistry & Material Science,23,理论振动数（峰数） 设分子的原子数为n， 对非线形分子,理论振动数=3n-6 如H2O分子，其振动数为33-6=3 对线形分子，理论振动数=3n-5 如CO2分子，其理论振动数为33-5=4,
10、HEBEI NORMAL UNIVERSITY, College of Chemistry & Material Science,吸收峰数少于分子振动自由度的原因 1.振动过程中不发生偶极矩变化，即红 外非活性振动。 2.某些振动频率相同，发生简并。 3.吸收峰弱或彼此接近，仪器分辨率 不够。 4.波长超过了仪器的可测范围。,HEBEI NORMAL UNIVERSITY, College of Chemistry & Material Science,二、红外吸收光谱产生的条件和谱带强度,（一）分子吸收红外辐射的两个条件 1、当有红外辐射照射基态分子时，若辐射恰好满足振动跃迁所需能量，则分子
11、吸收能量跃迁至振动激发态。,HEBEI NORMAL UNIVERSITY, College of Chemistry & Material Science,Ev=（v1/2）h 为分子振动频率，v为振动量子数，其值取 0，1，2， 分子中不同振动能级差为 Ev= vh v=1 吸收光子的能量（ha ）要与该能量差相等，即a= v 时，才可能发生跃迁。,HEBEI NORMAL UNIVERSITY, College of Chemistry & Material Science,当分子从基态（v=0）跃迁到第一激发态（v=1） ，此时v=1，即a= 。 2、只有能使偶极矩发生变化的振动才能吸
12、收红外 辐射。,HEBEI NORMAL UNIVERSITY, College of Chemistry & Material Science,红外活性与非红外活性,不对称极性分子，正负电荷中心不重合，当发生振动时，偶极矩发生有规则的波动，产生的振动电磁场，与红外辐射的电磁场发生相互作用，如果二者频率相同，则红外辐射被吸收，发生振动能级跃迁红外活性 非极性的同核分子的正负电荷中心重合，原子振动不能引起偶极矩的改变非红外活性,HEBEI NORMAL UNIVERSITY, College of Chemistry & Material Science,(二)吸收谱带的强度,影响因素：振动能级
13、跃迁几率及分子振动时偶极矩变化的大小。 红外吸收峰强度与振动能级的跃迁几率成正比 基态向第一激发态跃迁几率大，基频吸收较强 基态向第二激发态跃迁几率小，倍频吸收较弱,红外吸收谱带的强度取决于分子振动时偶极矩的变化，而偶极矩与分子结构的对称性有关。振动的对称性越高，振动中分子偶极矩变化越小，谱带强度也就越弱。,偶极矩与红外吸收谱带强弱,化学键两端所连接的原子电负性差别越大， 分子的对称性越差，振动时偶极矩的变化就 越大，吸收就越强。 伸缩振动的吸收强于弯曲振动，非对称振动 的吸收强于对称振动。,HEBEI NORMAL UNIVERSITY, College of Chemistry & Mat
14、erial Science,极性较强的基团（如C=O，C-X等）振动， 吸收强度较大； 极性较弱的基团（如C=C、 C-H、C=N等） 振动，吸收较弱。,HEBEI NORMAL UNIVERSITY, College of Chemistry & Material Science,红外光谱的吸收强度按摩尔吸光系数的大小划分吸收峰的强弱等级： 100 极强（vs） 20 100 强（s） 10 20 中强（m） 1 10 弱（w） 1 极弱（vw）,HEBEI NORMAL UNIVERSITY, College of Chemistry & Material Science,三、基团振动与红
15、外光谱区域,基频区（特征区或官能团区）4000-1350cm-1 化学键和基团的特征振动频率区，吸收光谱反映分子中特征基团的振动，特征吸收峰可作为鉴定基团的依据。 指纹区 1350-650cm-1,HEBEI NORMAL UNIVERSITY, College of Chemistry & Material Science,1. 4000 2500 cm-1 X-H伸缩振动区，X可以是O、N、 C或S等原子。 O-H基的伸缩振动：3700 3100 cm-1 ， 为判断有无醇类、酚类、有机酸类、水 的重要依据。,HEBEI NORMAL UNIVERSITY, College of Chem
16、istry & Material Science,醇、酚溶于非极性溶剂（如CCl4）， 浓度于0.01mol.dm-3时，在3650 3580 cm-1 处出现游离O-H的伸缩振动吸收，峰形尖锐， 且没有其它吸收峰干扰，易于识别。 当试样浓度增加时，羟基化合物产生缔合现象， O-H的伸缩振动吸收峰向低波数方向位移， 在3400 3200 cm-1 出现一个宽而强的吸收峰。,HEBEI NORMAL UNIVERSITY, College of Chemistry & Material Science,HEBEI NORMAL UNIVERSITY, College of Chemistry &
17、 Material Science,HEBEI NORMAL UNIVERSITY, College of Chemistry & Material Science,胺和酰胺的N-H伸缩振动也出现在 35003100 cm-1 ，可能会对O-H伸缩 振动有干扰。 N-H吸收峰尖、弱， O-H 常变宽，频率降低。 C-H的伸缩振动可分为饱和和不饱和两种。 饱和的C-H伸缩振动出现在3000 cm-1以下， 约3000 2800 cm-1 ，取代基影响很小。,HEBEI NORMAL UNIVERSITY, College of Chemistry & Material Science,HEBEI
18、 NORMAL UNIVERSITY, College of Chemistry & Material Science,-CH3 基的伸缩吸收出现在2960 cm-1和2870 cm-1 附近； R2CH2的吸收在2930 cm-1 和2850 cm-1附近； R3CH的吸收出现在2890 cm-1 附近，但强度很弱。 不饱和的C-H伸缩振动出现在3000 cm-1以上， 判别是否含有不饱和的C-H键。,HEBEI NORMAL UNIVERSITY, College of Chemistry & Material Science,-CH3 伸缩振动 2960 cm-1 、2870 cm-1,
19、R2CH2伸缩振动 2930 cm-1 、2850 cm-1,HEBEI NORMAL UNIVERSITY, College of Chemistry & Material Science,苯环的C-H键伸缩振动出现在3030 cm-1附近， 特征是强度比饱和的C-H键稍弱，但谱带比较 尖锐。 聚苯乙烯：3026 cm-1,不饱和的双键=C-H的吸收出现在30103040 cm-1 末端= CH2的吸收出现在3085 cm-1附近。 叁键CH上的C-H伸缩振动在3300 cm-1 附近尖峰。,HEBEI NORMAL UNIVERSITY, College of Chemistry & Ma
20、terial Science,末端= CH2的吸收出现在3085 cm-1附近,HEBEI NORMAL UNIVERSITY, College of Chemistry & Material Science,CH上的C-H在3300 cm-1 尖峰,HEBEI NORMAL UNIVERSITY, College of Chemistry & Material Science,2.三键及累积双键的伸缩振动： 2500-1900 cm-1 -C=C=C, -C=C=O等不对称伸缩振动 -CC-, -CN等的不对称伸缩振动,对于炔烃类化合物： 可分R-CCH和R-C C-R两种类型。 R-CCH
21、的伸缩振动在21002140 cm-1附近； R-C C-R在21902260 cm-1附近； R-C C-R是对称分子，则为非红外活性。,HEBEI NORMAL UNIVERSITY, College of Chemistry & Material Science,HEBEI NORMAL UNIVERSITY, College of Chemistry & Material Science,R-CCH 21002140 cm-1附近,HEBEI NORMAL UNIVERSITY, College of Chemistry & Material Science,-C N 基的伸缩振动在非
22、共轭时在22202260 cm-1附近。 P49 当与不饱和键或芳香核共轭时，该峰位移到22202230 cm-1附近。 -N N 基的伸缩振动在23102135 cm-1附近。 =C=C-的伸缩振动在1950 cm-1附近。 -N=C=O的伸缩振动在22752250cm-1附近。 -C=C=O的伸缩振动在2150cm-1附近。,HEBEI NORMAL UNIVERSITY, College of Chemistry & Material Science,C=C：1680-1620cm-1 弱 R-CH=CH2 ：1645cm-1 R2C=CH2 ：1650cm-1 C=C的三或四取代：16
23、70cm-1 RCH=CHR 顺 ：1600cm-1 RCH=CHR 反 ：1675cm-1,3.双键的伸缩振动：1900-1200cm-1,HEBEI NORMAL UNIVERSITY, College of Chemistry & Material Science,R-CH=CH2 ：1645cm-1,HEBEI NORMAL UNIVERSITY, College of Chemistry & Material Science,苯环的骨架振动：1620-1450cm-1四个峰 单环芳烃的C=C伸缩振动出现在 1600 cm-1（ 1620-1590cm-1 ）和1500 cm-1 （
24、1520-1480cm-1 ）附近，有两个峰，用于确认有无芳环的存在。 例：聚苯乙烯 P33,苯环的骨架振动：1620-1450cm-1,HEBEI NORMAL UNIVERSITY, College of Chemistry & Material Science,-C=O：伸缩振动 在1850-1600cm-1 极强吸收 判断酮类、醛类、酸类、酯类以及酸酐等有机化合物。 酸酐的羰基吸收带由于振动耦合而呈现双重峰， 1820cm-1、1750cm-1 醛、酮：1740-1720cm-1 醛基C-H键伸缩振动： 2820cm-1、2720cm-1 羧酸： 1725-1700cm-1 酯：175
25、0-1725cm-1,-C-NO2：1600-1500cm-1 1400-1250cm-1 脂肪族：1550cm-1附近 1370cm-1 附近 芳香族：1525cm-1附近 1345cm-1 附近,HEBEI NORMAL UNIVERSITY, College of Chemistry & Material Science,苯的衍生物的泛频谱带，出现在20001667 cm-1范 围，是C-H面外和C=C面内弯曲振动的泛频吸收，虽然强度很弱，但它们的吸收面貌在表征芳核取代类型上有一定的作用。,HEBEI NORMAL UNIVERSITY, College of Chemistry & M
26、aterial Science,苯衍生物的红外光谱图,HEBEI NORMAL UNIVERSITY, College of Chemistry & Material Science,4、X(C、N)-H弯曲振动：1650-1350cm-1 -CH3 1380-1370cm-1吸收峰 -CH3 、 -CH2 1460cm-1 附近吸收峰 -NH2 1650-1560cm-1,-CH3 1380-1370cm-1 -CH3 、 -CH2 1460cm-1,HEBEI NORMAL UNIVERSITY, College of Chemistry & Material Science,-NH2 1
27、650-1560cm-1,HEBEI NORMAL UNIVERSITY, College of Chemistry & Material Science,HEBEI NORMAL UNIVERSITY, College of Chemistry & Material Science,吸收峰：由C-C、C-O、C-X单键的伸缩振动以及分子骨架中基团的弯曲振动引起,（二）指纹区（ 1350-650cm-1 ）,HEBEI NORMAL UNIVERSITY, College of Chemistry & Material Science,指纹区 犹如人的指纹一样，两个人的指纹不可能完全相同，两个
28、化合物的红外光谱在指纹区也不同。该区吸收光谱复杂，对分子结构的细微差异敏感，是分子结构特征的反映，对于鉴别化合物非常有用,1、C-O的伸缩振动在13001000 cm-1 ，是该区域最强的峰，也较易识别。 2、900 650 cm-1区域的某些吸收峰可用来确认化合物的顺反构型。 RCH=CHR 顺 ：690cm-1 RCH=CHR 反 ：990-970cm-1,HEBEI NORMAL UNIVERSITY, College of Chemistry & Material Science,3、苯环的C-H面外弯曲振动在900 650 cm-1 的吸收峰用于判断取代类型。 4、-C-X（卤素）强
29、峰： -C-F 1400 1000 cm-1 -C-Cl 800 600 cm-1 -C-Br 800 600 cm-1 -C-I 500 200 cm-1,HEBEI NORMAL UNIVERSITY, College of Chemistry & Material Science,四、影响基团频率位移的因素,基团频率主要由化学键的力常数决定。 分子结构和外部环境因素也对其频率有一定的影响。 （一）内部因素 诱导效应：由诱导效应（静电作用）引起基团电荷分布 变化，相应引起键力常数变化，改变基团振动频率。,HEBEI NORMAL UNIVERSITY, College of Chemist
30、ry & Material Science,诱导效应,cm-1,1807,1731,1715,HEBEI NORMAL UNIVERSITY, College of Chemistry & Material Science,HEBEI NORMAL UNIVERSITY, College of Chemistry & Material Science,共轭效应： 使共轭体系中的电子云密度平均化，双键电子云密度降 低，力常数减小，吸收峰向低频方向移动。 诱导效应和共轭效应常共存，峰的位移取决于占主导的 因素（效应）。 饱和酯的-C=O 1735 cm-1 CH3CH2O- 诱导效应,HEBEI
31、NORMAL UNIVERSITY, College of Chemistry & Material Science,共轭效应,HEBEI NORMAL UNIVERSITY, College of Chemistry & Material Science,中介效应 当含有孤对电子的原子（O、S、N等）与具有多重键的原子相连时，也可引起类似的共轭作用，称为中介效应。 例如：酰胺 -C=O： 1650cm-1,HEBEI NORMAL UNIVERSITY, College of Chemistry & Material Science,氢键效应 形成氢键使电子云密度平均化（缔合态），使体系能量
32、下降，基团振动频率降低，其强度增加但峰形变宽。,HEBEI NORMAL UNIVERSITY, College of Chemistry & Material Science,羧酸 RCOOH(C=O=1760cm-1 ，O-H=3550cm-1); (RCOOH)2(C=O=1700cm-1 ，O-H=3250-2500cm-1) 乙醇： CH3CH2OH（O-H=3640cm-1 ） (CH3CH2OH)2（O-H=3515cm-1 ） (CH3CH2OH)n（O-H=3350cm-1 ）,HEBEI NORMAL UNIVERSITY, College of Chemistry & M
33、aterial Science,分子内氢键不受浓度影响，分子间氢键受浓度影响较大。 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）。 如羧酸酐分裂为C=O（ 1820、 1750cm-1）,HEBEI NORMAL UNIVERSITY, College of Chemistry & Material Science,空间效应 由于空间阻隔，分子平面与双键不在同一平面，此时共轭效应下降，红外峰移向高波数。,C=O=1663cm-1,C=O=1686cm-1,HEBEI NORMAL UNIVERSITY, Col
34、lege of Chemistry & Material Science,吸收谱带的强度 红外光谱区域： 基频区 4000 2500 cm-1 X-H伸缩振动区，X-O,N, C 2. 2500-1900 cm-1三键及累积双键的伸缩振动 3. 1900-1200cm-1双键的伸缩振动 4.1650-1350cm-1X(C、N)-H弯曲振动 指纹区 1350-650cm-1,内容回顾,叁键及累积双键区（25001900cm-1）,3.双键的伸缩振动：1900-1200cm-1 C=C：1680-1620cm-1 弱 苯环的骨架振动：1620-1450cm-1四个峰 -C=O：伸缩振动 在185
35、0-1600cm-1 极强吸收 酸酐双重峰， 1820cm-1、1750cm-1。 醛、酮：1740-1720cm-1 醛的C-H键伸缩振动： 2820cm-1、2720cm-1。 羧酸： 1725-1700cm-1 酯：1750-1725cm-1 苯衍生物的泛频谱带：20001667 cm-1,4、X(C、N)-H弯曲振动：1650-1350cm-1 -CH3 1380-1370cm-1吸收峰 -CH3 、 -CH2 1460cm-1 附近吸收峰 -NH2 1650-1560cm-1 指纹区：C-O的伸缩振动在13001000 cm-1 ，是该区域最强的峰，也较易识别。 900 650 cm
36、-1区域的某些吸收峰可用来确认化合物的顺反构型、苯取代基类型。 C-X的伸缩振动,影响基团频率位移的因素 诱导效应、共轭效应、中介效应 氢键效应、振动耦合、空间效应,（二）外部因素,物质状态及制样方法 同一物质在不同状态时，由于分子间相互作用力不同，测得的光谱也往往不同。 物质由固态向气态变化，其波数将增加。,HEBEI NORMAL UNIVERSITY, College of Chemistry & Material Science,气态：分子密度小，分子间作用力小，可发生分子转动，振动光谱叠加转动光谱，出现精细结构。谱带矮而宽。 液态：分子密度较大，分子间的作用较大，分子转动受到阻力，转
37、动光谱的精细结构消失，谱带变窄，更为对称，波数较低。还会发生缔合，将使光谱变化较大。 固态：分子间的相互作用较为猛烈，光谱变得复杂，有时还会发生能级的分裂，产生新的谱带。,丙酮：液态时，C=O=1718cm-1; 气态时 C=O=1742cm-1， 在查阅标准红外图谱时，应注意试样状态和制样方法。,溶剂效应 极性基团的伸缩振动频率通常随溶剂极性增加而降低。 如羧酸中的羰基C=O： 气态时： C=O=1780cm-1 非极性溶剂： C=O=1760cm-1 乙醚溶剂： C=O=1735cm-1 乙醇溶剂： C=O=1720cm-1 红外光谱通常需在非极性溶剂中测量。,HEBEI NORMAL U
38、NIVERSITY, College of Chemistry & Material Science,第三节 红外吸收光谱仪,主要有两类红外光谱仪：色散型红外光谱仪和傅立叶变换红外光谱仪。,HEBEI NORMAL UNIVERSITY, College of Chemistry & Material Science,一、红外光谱仪主要部件 组成部件与紫外-可见分光光度计相似，但对每一个部件的结构、所用的材料及性能与紫外-可见分光光度计不同。 光源、单色器、吸收池、检测器、记录系统 它们的排列顺序也略有不同，红外光谱仪的样品是放在光源和单色器之间。,HEBEI NORMAL UNIVERSIT
39、Y, College of Chemistry & Material Science,（一）光源 红外光谱仪光源：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。,HEBEI NORMAL UNIVERSITY, College of Chemistry & Material Science,Nernst灯 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1500，在此高温下导电并发射红外线。 在室温下是非导体，工作之前要预热。 特点:发射强度高，寿命长，稳定性较好。,硅碳棒： 碳化硅制成，使用波数范围400 4000cm-1， 在2000cm
40、-1区域能量输出远大于能斯特灯， 坚固、寿命长、发光面积大。,HEBEI NORMAL UNIVERSITY, College of Chemistry & Material Science,HEBEI NORMAL UNIVERSITY, College of Chemistry & Material Science,（二）吸收池 中红外光不能透过玻璃和石英 盐类（NaCl，KBr，CsI，ZnSe）单晶制成，易吸湿，使吸收池窗口模糊 Si，Ge单晶 KRS-5 (TlBr + TlI)耐湿，折射率高透射率低 固态样品可与晶体混合压片制成。,由色散元件、反射镜和狭缝构成。其中可用几个光栅来增
41、加波数范围，狭缝宽度应可调。 单色器：棱镜或光栅,（三）单色器,狭缝越窄，分辨率越高，但光源到达检测器的能量 输出减少。 为减少长波部分能量损失，改善检测器响应，采取 程序增减狭缝宽度的办法，即随辐射能量降低， 狭缝宽度自动增加，保持到达检测器的辐射能量的 恒定。,狭缝可控制单色光的纯度和强度,HEBEI NORMAL UNIVERSITY, College of Chemistry & Material Science,（四）检测器 作用：将红外光信号转变成电信号 常见的检测器： 真空热电偶、测热辐射计、热电量热计、光电导管,HEBEI NORMAL UNIVERSITY, College
42、of Chemistry & Material Science,真空热电偶 ： 温差热电效应 镀黑金箔连接两种金属，封在真空腔内，当红外线照射时，产生温差电势。 测热辐射计： 涂黑金箔作为惠斯登电桥的一臂，温度改变，电阻改变，电桥输出信号。,真空热电偶原理,惠斯登电桥测量原理,HEBEI NORMAL UNIVERSITY, College of Chemistry & Material Science,热电量热计：硫酸三苷肽TGS单晶两面镀不同的金属，形成两个电极，温度升高，极化度改变，两极产生感应电荷，放大后以电流或电压的形式测量。 光电导管：光导性的半导体材料，红外线照射时，电导改变，可
43、检测红外光强度。,HEBEI NORMAL UNIVERSITY, College of Chemistry & Material Science,(五)记录系统 仪器配有计算机，以控制仪器操作、优化谱图中各参数，进行检索。,HEBEI NORMAL UNIVERSITY, College of Chemistry & Material Science,二、色散型红外分光光谱仪,天津天光光学仪器有限公司,HEBEI NORMAL UNIVERSITY, College of Chemistry & Material Science,将光源发出的红外光分为两束，一束测量光束，一束参比光束，当样品
44、对测量光束产生吸收后，则两束光强度不再相等，检测器将检测到这种变化，产生与光强差成正比的信号，最终得到红外光谱图。,HEBEI NORMAL UNIVERSITY, College of Chemistry & Material Science,三、傅里叶变换红外光谱仪,干涉仪取代单色器 干涉仪的作用：将光源发出的光分为两束，再以不同的光程差重新组合发生干涉，得到的是具有中心极大，并向两边迅速衰减的对称干涉图。,HEBEI NORMAL UNIVERSITY, College of Chemistry & Material Science,样品吸收某波数的光辐射，干涉图强度曲线产生相应变化 利
45、用计算机技术，实现傅里叶数学变换，得到正常的红外光谱图,HEBEI NORMAL UNIVERSITY, College of Chemistry & Material Science,干涉仪,光源,样品室,检测器,计算机,干涉图,光谱图,FTS,傅里叶变换红外光谱仪测定流程,HEBEI NORMAL UNIVERSITY, College of Chemistry & Material Science,傅立叶变换红外光谱仪特点 扫描速度快 1s完成全光谱扫描，可用于测定不稳定物质的红外光谱 分辨率高 0.10.005cm-1 精密度高0.1%，测定的光谱范围宽。,HEBEI NORMAL U
46、NIVERSITY, College of Chemistry & Material Science,第四节 红外吸收光谱分析,一、试样的制备 （一）固态试样 压片法：将样品与KBr粉末混匀压成透明薄片进行测定,HEBEI NORMAL UNIVERSITY, College of Chemistry & Material Science,（二）液态试样,挥发性小涂片法直接涂于 KBr片 液膜法滴在两块KBr片间 挥发性大液体池法封闭液体池中 常用溶剂：CCl4 CS2 （三）气态试样 先对气槽抽真空，再通入干燥气体样品进行测定,1. 试样纯化：98%、干燥、T：15-75% 2、了解样品来源
47、、性质、相关实验资料 外观、气味，以及元素分析结果、分子量、沸熔点、折光率等物理常数，有助于化合物的判断和分析。 计算不饱和度，推测化合物可能的范围 3、用适当的方法制样，记录红外光谱图,二 红外吸收光谱分析,HEBEI NORMAL UNIVERSITY, College of Chemistry & Material Science,不饱和度 有机分子中碳原子的不饱和程度 经验公式为 n1，n3，n4分别为一、三、四价原子数目 双键、饱和环状结构的不饱和度1、叁键不饱和度2、苯不饱和度4,HEBEI NORMAL UNIVERSITY, College of Chemistry & Mat
48、erial Science,4.、谱图解析 根据红外光谱图的吸收峰位置、强度和形状，利用基团振动频率与分子结构的关系，确定吸收峰的归属，确认分子中的基团，最终推断出分子的结构。 主要靠实践经验，无一定的规则,HEBEI NORMAL UNIVERSITY, College of Chemistry & Material Science,图谱解析的几点经验 程序：先特征，后指纹；先最强峰，后次强峰；先粗查，后细找；先否定，后肯定。 1）从特征区第一强峰入手，在指纹区进一步核证 2）用一组相关峰鉴别一个官能团的存在 3）排除法，否定某些官能团的存在，缩小范围,HEBEI NORMAL UNIVERSITY, College of Chemistry & Material Sc