傅立叶变换－红外光谱仪的原理.ppt

傅立叶变换红外光谱法测定有机化合物的结构 浙江理工大学 纺织工程实验教学示范中心 实验目的 实验原理 仪器结构与试剂 操作步骤 实验结果与讨论 傅立叶变换－红外光谱仪（FT－IR） 实验目的 1、掌握双原子分子振转光谱的基本原理； 2、了解Nicolet Avator370傅立叶变换红外光谱仪的使用； 3、了解红外光谱法在测定有机化合物结构中的应用。 实验原理 200nm 400nm 780nm 1000um 近紫外 可见 红外 0.78um 2.5um 50um 1000um 中红外区 远红外区 近红外区 弱电子跃迁 分子振动、转动 分子转动 分子振动和转动能级从基态到激发态的跃迁 1、辐射光子具有的能量 = 发生振动跃迁所需的跃迁能量 2、分子必须有一个由振动或转动引起的偶极矩的净变化 产生红外吸收的条件 T％：百分透射比 波数：cm-1 产生红外吸收的条件 1、辐射光子具有的能量 = 发生振动跃迁所需的能量 分子的振动总能量 E?= （? +1/2）h?（?=0，1，2，?） ?，振动量子数（ ? =0，1，2，……）；?，分子振动频率。 红外辐射光子?L的能量EL ＝ △E振分子振动能级的能量差 分子吸收红外辐射跃迁至激发态，导致振幅增大 h?L =△??h? 基态（?=0）跃迁至第一振动激发态（?=1） 基态（?=0）跃迁至第三振动激发态（?=3） △?=1 基频峰 ?L=? 强度最大 基态（?=0）跃迁至第二振动激发态（?=2） △?=2 ?L=2? 二倍频峰 三倍频峰 △?=3 ?L=3? 强度太弱 观察不到 红外跃迁是偶极矩诱导的，只有发生偶极矩变化（△?≠0）的振动才能引起可观测的红外吸收光谱。 2、分子有一个由振动或转动引起的偶极矩的净变化 产生红外吸收的条件 分子的偶极矩（?）：分子极性的大小 当偶极子处在电磁辐射的电场（红外线）中时，该电场作周期性反转，偶极子将经受交替的作用力而使偶极矩增加或减少。由于偶极子具有一定的原有振动频率，显然，只有当辐射频率与偶极子频率相匹时，分子才与辐射相互作用（振动耦合）而增加它的振动能，使振幅增大，即分子由原来的基态振动跃迁到较高振动能级。 伸缩： 对称 非对称 弯曲： 剪切 摇动 摆动 扭动 分子振动类型 基团频率和特征吸收峰 基团频率区－官能团区 4000 cm-1 ~1300 cm-1 （1）4000 ~2500 cm-1 X-H伸缩振动区 X可以是O、H、C、S等原子 （2）2500~1900 cm-1 叁键和累积双键区 （3）1900~1300 cm-1 双键伸缩振动区 指纹区 （1）1800~900 cm-1 C-O、C-N、C-F、C-P、C-S、 P-O、 Si-O等单键的伸缩振动 C=S、S=O、P=O等的伸缩振动吸收 （2）900~650 cm-1 某些吸收峰可用来确认化合物的 顺反构型。 1800 cm-1 ~650 cm-1 Nicolet Avatar 370型 傅立叶变换－红外光谱仪 仪器结构与试剂 内部结构 Detector IR Source Fixed mirror x 0 -x Beamsplitter Laser diode He-Ne laser Sample Moving mirror FT-IR Spectrometer 样品池 ATR附件 操作步骤及注意事项 一、红外光谱法对试样的要求 1、试样：单一组份的纯物质，纯度98% 便于与纯物质的标准光谱进行对照。 多组份试样应在测定前进行分离提纯， 否则各组份光谱相互重叠，难于判断。 2、试样中不应含有游离水。 水有红外吸收，会干扰样品谱； 水会侵蚀吸收池的盐窗。 3、试样的浓度和测试厚度应选择适当， 以使多数吸收峰的透射比处于10%~80%范围内。 二、制样方法 1、气体样品 在玻璃气槽内进行测定，气槽两端粘有红外透光的NaCl或KBr窗片。 操作：先将气槽抽真空，再将试样注入。 2、液体样品 液膜法：适用于沸点较高的试样 操作：直接滴在两片盐片之间，形成液膜。 3、固体试样 （1）压片法 将试样与纯KBr粉末研细均匀，置于模具中， 用油压机压成透明薄片，即可用于测定。 （2）石蜡糊法 将