第五章 红外吸收光谱法.ppt

第五章红外吸收光谱法
Infrared Absorption Spectrometry
基本原理
分子的振动—转动光谱。研究在振动中伴有偶极距变化的化合物(无偶极距变化的为拉曼光谱)。
偶极距:两个电荷中,一个电荷的电量与这两个电荷间的距离的乘积。分子中的正负电荷排列不对称,就会引起电性不对称。使分子的一部分有较显著的阳性,另一部分有较显著的阴性。通常用偶极距描述分子极性的大小。
基本原理
双原子分子的振动
(简谐振动近似处理)
谐振子振动和非谐振子振动
多原子分子的振动(简正振动)
伸缩振动s : 原子沿着价键方向来回运动,键长变,键角不变。
面内变形振动
变形振动键长不变,键角变
面外变形振动
剪式振动s
平面摇摆振动
非平面摇摆+ +
扭曲振动- +
基本原理
基本振动的理论数
理论上,一个振动自由度产生一个基频吸收带。实际上,红外谱峰数小于理论值。
原因:



基本原理
基团频率和特征吸收峰
组成分子的各种基团,有特定的红外吸收频率和吸收峰。
官能团区:4000-1300 cm-1 伸缩振动
指纹区:1300-600 cm-1单键伸缩,变形振动
未知物结构不饱和度的计算:
= 1 + N4 + (N3 – N1) / 2
即:环+双键数
N1、N3、N4分别为一、三、四价原子数
基本原理
光源狭缝样品池单色仪检测器读出
光源
基本原理
单色器
光栅
检测器:高真空热电偶
测热辐射计
高莱池气胀式检测器
光电导检测器(FT)
基本原理
以光栅为分光元件的红外光谱仪不足之处:
1)需采用狭缝,光能量受到限制;
2)扫描速度慢,不适于动态分析及和其它仪器
的联用;
3)不适于过强或过弱的吸收信号的分析。
傅立叶变换红外光谱仪
干涉器:迈克尔逊干涉仪
由光源发出的两束光,经过不同路程后再聚到一点上,发生干涉。当两束光的光程差为/2的偶数倍时,相干光相互叠加,产生明线,其相干光强有最大值。
相反,当两束光的光程差为/2的奇数倍时,相干光相互抵消,产生暗线,相干光强有最小值。
干涉强度对光程差S或时间T的函数图称干涉图。
傅立叶变换红外光谱仪
干涉图得到的时间域(光程差)的信息,可以反映频率域的问题。
实际上干涉仪并没有把光按频率分开,而只是将各种频率的光信号经干涉作用调制为干涉图函数,再由计算机进行富里叶逆变换计算出原来的光谱。