远红外光谱仪课件.ppt

1、红外光谱仪 仪器厂家仪器厂家:美国美国PE(PerkinElmer)公司公司 仪器型号仪器型号:Spectrum One Spectrum One是美国是美国PerkinElmer公司研制的公司研制的一套傅立叶变换红外光谱一套傅立叶变换红外光谱仪，该系统的光谱范围仪，该系统的光谱范围为为:7800-1-400cm-1，(说明说明书上说可到书上说可到350 cm-1但实但实际上只能到际上只能到400cm-1 )分辨率优于分辨率优于0.5cm-1，红外光路图Spectrum one 主要功能及用途主要功能及用途:红外光谱仪是鉴别化合物和分析物质结构的有效工具，通过对光红外光谱仪是鉴别化合物和分析物

2、质结构的有效工具，通过对光谱图的分析可以获得许多反映分子结构的信息，可以区分由不谱图的分析可以获得许多反映分子结构的信息，可以区分由不同原子和化学键所组成的物质，并通过官能团分析反推出未知同原子和化学键所组成的物质，并通过官能团分析反推出未知物的结构。同时可借助对比吸收峰强度对混合物中各组分进行物的结构。同时可借助对比吸收峰强度对混合物中各组分进行定量分析。定量分析。1.定性分析：根据大量的特征基团频率与分子定性分析：根据大量的特征基团频率与分子结构的对应关系，进行物质的结构分析。结构的对应关系，进行物质的结构分析。2.定量分析：借助定量分析：借助吸收峰的强度进行定量分析。吸收峰的强度进行定量

3、分析。3.高分子研究：红外光谱是高高分子研究：红外光谱是高聚物结构和性能表征的重要手段之一。聚物结构和性能表征的重要手段之一。4.生物医学及药学中生物医学及药学中的应用：在药物分析中利用红外光谱作为药物结构分析、鉴定的应用：在药物分析中利用红外光谱作为药物结构分析、鉴定的依据。的依据。5.产品质量监控中的应用：红外光谱法是一种理想、产品质量监控中的应用：红外光谱法是一种理想、快速、精确、可靠的质量鉴定方法。快速、精确、可靠的质量鉴定方法。实验前准备实验前准备检查仪器连接系统是否正常检查仪器连接系统是否正常,支架上清洁无任何杂质（有的同学做支架上清洁无任何杂质（有的同学做完没有把样品拿走）。完没

4、有把样品拿走）。2.对试样的要求对试样的要求 试样可以是固体或液体试样可以是固体或液体 试样应该是单一组分的纯物质试样应该是单一组分的纯物质,纯度应大于纯度应大于98%,才便于与纯物质的标准光谱进行对照。多组才便于与纯物质的标准光谱进行对照。多组分的试样应在测定前尽量用分馏、萃取、重结晶分的试样应在测定前尽量用分馏、萃取、重结晶或色谱法进行分离提纯或色谱法进行分离提纯,否则各组分光谱相互重叠否则各组分光谱相互重叠,难于判断。试样中应不含游离水。水本身有红外难于判断。试样中应不含游离水。水本身有红外吸收吸收,会严重干扰样品谱会严重干扰样品谱,而且会侵蚀吸收池的盐窗而且会侵蚀吸收池的盐窗.试样的浓

5、度和厚度应选择适当试样的浓度和厚度应选择适当,以使光谱图中大部以使光谱图中大部分吸收峰的透射比处于分吸收峰的透射比处于20%-60%范围内范围内.样品和样品和KBr应干燥处理应干燥处理,研磨颗粒应小于尽量小研磨颗粒应小于尽量小,以免散射以免散射光影响光影响将将KBr和样品混和样品混合研磨合研磨,KBr和样品的比和样品的比例为例为100:1或或50:1,研磨颗研磨颗粒应小于尽粒应小于尽量小，置于量小，置于模具中模具中,在油在油压机上压成压机上压成透明薄片透明薄片,直直径径13mm,厚厚0.8mm 液体样品架（可拆池窗片）液体样品架（可拆池窗片）样品架里有两个样品架里有两个KBr片片,将液体样品夹

6、在两片中将液体样品夹在两片中,注意不注意不能是水溶液能是水溶液,一般用于粘度大的液体一般用于粘度大的液体固定密封槽的液体样品架须另买固定密封槽的液体样品架须另买将样品架放入样品仓，注意把手朝上将样品架放入样品仓，注意把手朝上开始实验 打开主机打开主机 让仪器预热约让仪器预热约30分钟分钟才能进行后续实验才能进行后续实验 打开计算机打开计算机 (若主机和计算机已开若主机和计算机已开,不要重复以上操作不要重复以上操作,前两项操作只能由管前两项操作只能由管理人员完成理人员完成)打开打开spectrum控制软件控制软件,双双击桌面上击桌面上specturm图标图标即可即可 出现以上画出现以上画面面,点

7、击点击OK键键 出现以上画出现以上画面面,点击点击Background键键，让仪器，让仪器自动进行基自动进行基线扫描。线扫描。扫描前先确扫描前先确定样品仓内定样品仓内无样品，或无样品，或仓内是仓内是KBr样品，点样品，点OK提示正在扫基线，请稍等提示可以扫样品了，点OK做完基线后，将压做完基线后，将压成的透明薄片放入成的透明薄片放入黑色样品架中，黑色样品架中，请请注意在压片时不要注意在压片时不要把样品架放在红外把样品架放在红外线灯下烤线灯下烤,否则会变否则会变形，形，再将样品架放再将样品架放入样品仓，（注意入样品仓，（注意黑色把手朝上，放黑色把手朝上，放样品时手不要碰样样品时手不要碰样品）品）

8、开始扫描开始扫描,点点击击Instrument 下的下的scan 在在name 处输处输入 样 品 文 件入 样 品 文 件名名 点击左上角点击左上角scan键键,出现如下画面出现如下画面,可可更改（注意该画面更改（注意该画面有两个有两个scanscan按钮）按钮）scan range(7800 cm-1-400cm-1),scan type(sample or background),scan number(可多次可多次扫描得均值）扫描得均值）,scan time等等,仪器有默仪器有默认设置认设置,一般可不一般可不做任何修改做任何修改 等几秒钟即出现等几秒钟即出现红外图谱红外图谱,仪器自仪器

9、自动存于动存于D:s p e c t r u m Data目录下目录下,实实验者可点出验者可点出File下的下的Save as另存另存于这个目录下本于这个目录下本组目录中组目录中 拿走样品拿走样品,清理样清理样品架品架,清理压片模清理压片模具和研钵具和研钵,清理操清理操作台等作台等,保持实验保持实验室整洁卫生室整洁卫生 也可将谱也可将谱图另存为图另存为其它格式，其它格式，如如ASC码等码等做好的红外图谱，%T在20%-60%在process菜单下做校正校正后的图谱重做基线的操作重做基线的操作:点instrument下的scan,出现如下画面,在 sample处填基线名称.点scan,在star

10、t处填起始波数,在end处填结束波数.范围7800 cm-1-400cm-1 在scan number处填扫描次数,再点右上角apply 再点scan以空气为背底扫的基线,范围7800cm-1-400cm-1 注意事项 多扫背底多扫背底,最好用自己的最好用自己的KBr压一个片做背底，也可用压一个片做背底，也可用NaCl KCl KI,其中以其中以KCl 和和KBr最为常用最为常用 样品和样品和KBr要干燥要干燥,因水对红外光有吸收因水对红外光有吸收,如果样品比较潮如果样品比较潮湿湿,做出的谱图就很差做出的谱图就很差,如是液体样品不能是水溶液如是液体样品不能是水溶液 原子和单原子离子不吸收红外光

11、原子和单原子离子不吸收红外光,因此红外光谱法不能用因此红外光谱法不能用来分析惰性气体和无机化合物的阳离子来分析惰性气体和无机化合物的阳离子 H2，、O2、，N2，、CL2 等同质双原子分子，由于分子等同质双原子分子，由于分子的对称性，振动时无偶极变化，它们无红外光谱。的对称性，振动时无偶极变化，它们无红外光谱。由重原子组成的官能团，其振动吸收峰位于低波数区，由重原子组成的官能团，其振动吸收峰位于低波数区，只能借助微波谱或远红外光谱才能得到测定只能借助微波谱或远红外光谱才能得到测定 在在3410cm-1到到3300cm-1和和1640cm-1处会有水峰处会有水峰 KBr会和硫酸盐反应，产生会和硫

12、酸盐反应，产生K2SO4的吸收峰的吸收峰 KBr会和硝酸盐反应，产生会和硝酸盐反应，产生KNO3的吸收峰的吸收峰注意事项 旋光异构体具有相同的红外光谱，红外光谱不旋光异构体具有相同的红外光谱，红外光谱不能鉴别这种异构类型能鉴别这种异构类型 一般来说不同的化合物有不同的红外光谱，但一般来说不同的化合物有不同的红外光谱，但也有例外的情况，例如也有例外的情况，例如CH3(CH2)20CH3 和和CH3(CH)21CH3 的红外光谱就不可区分，因为的红外光谱就不可区分，因为组成这俩个分子的官能团相同，而且各基团的组成这俩个分子的官能团相同，而且各基团的周围情况也几乎一致的缘故周围情况也几乎一致的缘故

13、红外光谱法能区分单体，二聚体，三聚体，但红外光谱法能区分单体，二聚体，三聚体，但是不能区分高分子聚和物是不能区分高分子聚和物注意事项 红外分光光度计只有鉴别能力而无分离作用，红外分光光度计只有鉴别能力而无分离作用，对于非常复杂的样品不能直接采用红外光谱对于非常复杂的样品不能直接采用红外光谱法进行定性或定量分析，应和分离技术配合，法进行定性或定量分析，应和分离技术配合，先经分离后再进行红外测定先经分离后再进行红外测定 红外光谱法不如紫外光谱法灵敏，因此只要红外光谱法不如紫外光谱法灵敏，因此只要可能，使用紫外光谱来定量测定低浓度的样可能，使用紫外光谱来定量测定低浓度的样品为好品为好 红外光谱定性分

14、析中，无论是已知物的验证，红外光谱定性分析中，无论是已知物的验证，还是未知物的检定，最后都需要纯物质的谱还是未知物的检定，最后都需要纯物质的谱图来做校验。这些标准谱图可到彭奇老师处图来做校验。这些标准谱图可到彭奇老师处查阅（电话查阅（电话2585）。）。下载数据和软件请登入网上邻居网上邻居-testcenter-Spectrum one 如果要安装红外软件,请用win98系统安装,并在进入安装界面后选择Spectrum one B,序列号也可和软件一起下载,填好后即可安装 波数波数cm-1=10/波长波长nm A=lg(1/T)注意事项要压好透明薄片可将模具抽真要压好透明薄片可将模具抽真空，在

15、空，在20MP下压下压5分钟，撤油分钟，撤油压，把模具转压，把模具转90度再压度再压5分钟分钟 红外谱图的解析经验红外谱图的解析经验首先应该对各官能团的特征吸收熟记于心，因为官能团特征吸收是解析谱图的基础。对一张已经拿到手的红外谱图：（1）首先依据谱图推出化合物碳架类型：根据分子式计算不饱和度，公式：不饱和度F+1+(T-O)/2 其中：F：化合价为4价的原子个数（主要是C原子），T：化合价为3价的原子个数（主要是N原子），O：化合价为1价的原子个数（主要是H原子），我以前上谱学导论时老师给过公式，但字母都被我改了:F、T、O分别是英文4,3 1的首字母，这样我记起来就不会忘了 ：）。举个例子

16、：比如苯：C6H6，不饱和度6+1+（0-6）/24，3个双键加一个环，正好 为4个不饱和度；（2）分析33002800cm-1区域C-H伸缩振动吸收；以3000 cm-1为界:高于3000cm-1为不 饱和碳C-H伸缩振动吸收，有可能为烯,炔,芳香化合物,而低于3000cm-1一般为饱 和C-H伸缩振动吸收；（3）若在稍高于3000cm-1有吸收,则应在 22501450cm-1频区，分析不饱和碳碳键的伸 缩振动吸收特征峰，其中：炔 22002100 cm-1 烯 16801640 cm-1 芳环 1600,1580,1500,1450 cm-1 若已确定为烯或芳香化合物，则应进一步解析指纹

17、区，即1000650cm-1的频区,以 确定取代基个数和位置（顺反，邻、间、对）；（4）碳骨架类型确定后,再依据其他官能团,如 C=O,O-H,C-N 等特征吸收来判定化合物 的官能团；（5）解析时应注意把描述各官能团的相关峰联系起来，以准确判定官能团的存在,如2820 ，2720和17501700cm-1的三个峰，说明醛基的存在。1.烷烃：C-H伸缩振动（3000-2850cm-1）C-H弯曲振动（1465-1340cm-1）一般饱和烃C-H伸缩均在3000cm-1以下，接近3000cm-1的频率吸收。2.烯烃：烯烃C-H伸缩（31003010cm-1）C=C伸缩(16751640 cm-1

18、)烯烃C-H面外弯曲振动（1000675cm1）。3.炔烃：伸缩振动（22502100cm-1）炔烃C-H伸缩振动（3300cm-1附近）。4.芳烃：31003000cm-1 芳环上C-H伸缩振动 16001450cm-1 C=C 骨架振动 880680cm-1 C-H面外弯曲振动 芳香化合物重要特征:一般在1600，1580，1500和1450cm-1可能出现强度不等的4个峰。880680cm-1,C-H面外弯曲振动吸收,依苯环上取代基个数和位置不同而发生变化,在芳香化合物红外谱图分析中,常常用此频区的吸收判别异构体。5.醇和酚：主要特征吸收是O-H和C-O的伸缩振动吸收，O-H 自由羟基O

19、-H的伸缩振动：36503600cm-1,为 尖锐的吸收峰，分子间氢键O-H伸缩振动：35003200cm-1,为宽的吸收峰；C-O 伸缩振动:13001000cm-1 O-H 面外弯曲:769-659cm-16.醚:特征吸收:13001000cm-1 的伸缩振动,脂肪醚:11501060cm-1 一个强的吸收峰 芳香醚：两个C-O伸缩振动吸收：12701230cm-1（为Ar-O伸缩）10501000cm-1（为R-O伸缩）7.醛和酮:醛的主要特征吸收:17501700cm-1（C=O伸缩）2820，2720cm-1（醛基C-H伸缩）脂肪酮:1715cm-1,强的C=O伸缩振动吸收,如 果羰

20、基与烯键或芳环共轭会使吸收频率降低8.羧酸:羧酸二聚体:33002500cm-1 宽,强的 O-H伸缩吸收 17201706cm-1 C=O 吸收 13201210cm-1 C-O伸缩 920cm-1 成键的O-H键的面外弯曲振动 9.酯:饱和脂肪族酯(除甲酸酯外)的C=O 吸收谱带:17501735cm-1区域 饱和酯C-C(=O)-O谱带:12101163cm-1 区域,为强吸收10.胺：35003100 cm-1,N-H 伸缩振动吸收 13501000 cm-1,C-N 伸缩振动吸收 N-H变形振动相当于CH2的剪式振动方式,其吸收带在:16401560cm-1,面外弯曲振动在90065

21、0cm-1.11.腈:腈类的光谱特征:三键伸缩振动区域,有弱到中等的吸收 脂肪族腈 2260-2240cm-1 芳香族腈 2240-2222cm-1 12.酰胺:3500-3100cm-1 N-H伸缩振动 1680-1630cm-1 C=O 伸缩振动 1655-1590cm-1 N-H弯曲振动 1420-1400cm-1 C-N伸缩 13.有机卤化物:C-X 伸缩 脂肪族 C-F 1400-730 cm-1 C-Cl 850-550 cm-1 C-Br 690-515 cm-1 C-I 600-500 cm-1 14）苯环：若苯环为对称取代，1600则不出峰。15）酯:13001150cm-1

22、（为不对称VC-O-C）11401000cm-1(为对称VC-O-C)此2峰位置比较固定，且前峰较后峰宽而强。16）酸酐：（1）VC=O，由于分子中2个羰基伸缩振动的偶合结果，在1860-1800 cm-1和1800-1750 cm-1出现2个吸收带，相距60 cm-1左右。若高频带比底频带稍强，则为开链酸酐，反之则为环状酸酐。（2）酸酐的VC-O-C为强而宽的吸收带，开链酸酐在1170-1050 cm-1，环状酸酐在1310-1200 cm-1。17）醛：在2820cm-1和2720cm-1出2个中强窄峰，2820cm-1常被次甲基的VCH吸收带覆盖，往往只见2720cm-1吸收带。谢谢大家!