未知化合物的红外光谱分析.ppt

未知化合物红外光谱分析
引言
红外光谱法可以用于分子结构判断和化合
物鉴别,也可以对单一组分或混合体系进行定
量分析,是一种常见的有机分析手段。广泛地
用于有机、无机、化工、材料、生物、医药、
环境、食品等领域,在常规监测和科学研究中
发挥重要作用。
一、方法原理
红外光谱的产生依据是分子振动。分子的振
动方式由分子结构决定,不同分子具有各不相
同的结构,所以,不同分子的振动方式也就各
不相同。利用红外光谱仪器把分子的振动信息
记录下来,就是分子的红外光谱,建立了光谱
信息和分子结构信息之间的一一对应关系。
1、分子振动
⑴双原自分子只有沿化学键方向进行的一种振动。
⑵多原子分子的振动更复杂一些,要考虑组成分子的
原子个数以及每个原子在空间的振动自由度。假设分
子中有n个原子,那么,非线性分子的振动自由度就是
3n-6个,线性分子的振动自由度就是3n-5个。
2、红外活性与非红外活性
⑴有些分子在振动时,能引起分子偶极距的变化,这类分子被称为红外活性分子。
⑵有些分子在振动时,不能引起分子偶极矩的变化,这类分子被称为非红外活性分子。
⑶利用红外光谱仪进行光谱测定,只能得到红外活性分子的光谱。
3、红外光谱的产生
用一定频率的红外光照射分子,如果红外光的频率和分子中某基团的振动频率相同,光的能量就被这个基团吸收,通过分子后的光强度变弱;如果红外光的频率和分子中各基团的振动频率都不相同,光的能量就不被分子吸收,通过分子后的光强度也不会有变化。由此可知,如果用频率连续变化的一段红外光对分子进行扫描,分子就依结构特点对这段红外光不同频率处的能量进行选择性吸收,通过分子后的光就会出现不同频率处的强度变化。记录这些光信息,就得到分子的红外光谱图。
4、红外波段分区:通常分成三个区域。
13300-4000cm-1波段属近红外区
4000-400cm-1波段属中红外区
400-10cm-1波段属远红外区
其中,中红外光谱研究和应用最为广泛。
下图是一张标准的中红外光谱
5、红外光谱图上的信息:
⑴红外光的变化采用波数(cm-1)或频率(um)为单位
⑵红外光的强度变化,用百分透光率(T%)或吸广
度(A)为单位
⑶红外光谱是一条连续的曲线,属于带状光谱。
⑷谱图信息用吸收峰位置、吸收峰强度、吸收峰形
状来描述。
二、红外光谱仪
红外光谱仪的发展大致经历了三个阶段:
第一代出现在上世纪40年代,以棱镜为色散元件。
第二代出现在上世纪60年代,以光栅为色散元件。
第三代出现在上世纪70年代,用干涉系统取代光
栅作为分光系统,就是傅里叶变换红外光谱仪,是
迄今为止性能最好的光谱仪。