矿物红外分析分析.ppt

红外光谱分析在矿物研究中的用途 矿物中的水 矿物物相鉴定 矿物蚀变研究 矿物的类质同像研究 结构中基团研究 某些元素在矿物中的结构研究 1 红外光谱分析概述 1.2红外光谱的区域 近红外区（泛频区14290~4000cm-1）： -OH，-NH，-CH的特征吸收区（组成及定量分析） 中红外区（基本振动区4000~400cm-1）： 绝大多数有机和无机化合物的化学键振动基频区（分子中原子的振动及分子转动），化合物鉴定的重要区域 远红外区（转动区400~10cm-1 ）： 金属有机化合物的键振动（分子转动、晶格振动 1.4 红外光谱图 一定频率的红外线经过分子时，被分子中相同振动频率的键振动吸收，相应于这些区域的透射光强减弱，记录透过率T%对波数或波长的曲线称为红外光谱图 典型的红外光谱图 横坐标：波长/λ或波数/cm-1。 红外谱图有等波长及等波数两种，对照标准谱图时应注意。 纵坐标：吸光度A或透光率T。 红外光谱得到的结构信息 从谱图可得信息： 1 吸收峰的位置（吸收频率） 2 吸收峰的强度 ,常用 vs very strong , s strong , m medium , w weak , vw very weak 表示 3 吸收峰的形状 尖峰、宽峰、肩峰 b broad ,sh sharp ,v variable 红外光谱中的重要波段 特征区：即化学键和基团的特征振动频率区。在该区域出现的吸收峰一般用于鉴定官能团的存在，特征吸收峰发生在4000 – 1300 cm-1的区域。这些吸收峰特征性强，比较稀疏，容易辨认，因此把这一区域叫特征谱带区。 指纹区：红外吸收光谱中1300-400 cm-1的低频区通常称为指纹区。该区域出现的谱带主要是单键的伸缩振动以及各种弯曲振动引起的。这一区域谱带特别密集，对分子结构的变化极为敏感，结构上的微小变化往往导致光谱上的显著不同，如同人的指纹一样。 基团特征频率区的特点和用途 吸收峰数目较少，但特征性强。不同化合物中的同种基团振动吸收总是出现在一个比较窄的波数范围内。 主要用于确定官能团。 指纹区的特点和用途 吸收峰多而复杂，很难对每一个峰进行归属。 单个吸收峰的特征性差，而对整个分子结构环境十分敏感。 主要用于与标准谱图对照。 1.6 常见术语 基频峰、倍频峰、合频峰、热峰 基频峰是分子吸收光子后从一个能级跃迁到相邻的高一能级产生的吸收。V 0 ? V 1 倍频峰 2? 是分子吸收比原有能量大一倍的光子之后，跃迁两个以上能基产生的吸收峰，出现在基频峰波数n倍处。2 ?为弱吸收。 合频峰是在两个以上基频峰波数之和 组频 ? 1+ ?2 或差 ?1 - ?2处出现的吸收峰。合频峰均为弱峰。 热峰来源于跃迁时低能级不是基态的一些吸收峰。 1.7 吸收峰的强度 红外吸收峰强度通常用峰高和峰面积表示，峰高或峰面积越大，吸收强度越大。 红外吸收强度（用摩尔吸光系数表示）与偶极距随核间距变化率的平方成正比 红外光谱的吸收强度 红外吸收强度及其表示符号 红外吸收光谱的特点： 特征性强、适用范围广； 测样速度快、操作方便； 含吸附水样品会造成干扰，样品须干燥处理。 2.2 分子振动方程式 振动形式与波数的关系 基团频率（峰）位移 基团处于分子中某一特定的环境，因此它的振动不是孤立的。基团确定后，m 固定，但相邻的原子或基团可通过电子效应、空间效应等影响 K，使其振动频率发生位移。 在特征频率区，不同化合物的同一种官能团吸收振动总是出现在一个窄的波数范围内，但不是一个固定波数，具体出现在哪里与基团所处的环境有关，这就是红外光谱用于结构分析的依据。 3 红外光谱仪器及测定技术 红外光谱仪 色散型红外光谱仪 傅里叶变换红外光谱仪 傅立叶变换红外光谱仪 傅立叶变换红外光谱仪的原理与特点 傅里叶变换红外光谱仪工作原理图 干涉图 红外光谱的测定方法 样品要求：干燥无水、浓度适当、多组分样要先分离 固体样品：溴化钾压片法 ，红外显微镜用矿物颗粒抛光面测试 糊状法（加石蜡油 Nujol调成糊状 溶液法（溶剂CS2, CCl4 ,CHCl3 薄膜法 高分子化合物） 液体样品：液膜法 溶液法（水熔液样品可用AgCl池子） 气体样品：气体样品槽 红外光谱分析样品制备 压片法制样方法 取样品0.5-2mg，在玛瑙研钵中研细，再加入100-200mg干燥的KBr粉末，混合研磨，加入压膜内，在压机中压制，制成一定直径及厚度的透明片，再将此薄片放入仪器光束中进行测试 红外显微镜使用方法 向MCT 检测器中灌满液氮。等待红灯灭 选择透射模式或反射模式 调节光阑与矿物大小适应 打开软件，选择实验条件配置文件，首先扫描空白背景；然后扫描样品，即可得到样