分子光谱分析.pptVIP

10.3 红外吸收光谱法 红外吸收光谱（Infrared absorption spectroscopy, IR）又称为分子振动—转动光谱。当样品受到频率连续变化的红外光照射时，分子吸收了某些频率的辐射，并由其振动或转动运动引起偶极矩的净变化，产生分子振动和转动能级从基态到激发态的跃迁，使相应于这些吸收区域的透射光强度减弱。记录红外光的百分透射比与波数或波长关系的曲线，就得到红外光谱。 * 第30页，此课件共63页哦 短波 长波 红外吸收光谱(IR)是分子振动光谱，它对电磁辐射波数的响应范围在12800~10cm-1（即波长范围：0.78~1000?m）。 大多数红外吸收光谱仪在中红外区应用，波数范围在4000~400cm-1，波数大于4000cm-1为近红外，小于200cm-1为远红外区。 振动光谱所涉及的是分子中原子间化学键振动而引起的能级跃迁的检测。振动频率对分子中特定基团表现出高度的特征性。除光学异构体外，每一种化合物都有自己的红外吸收光谱。 第31页，此课件共63页哦 红外光区的划分 习惯上按红外线波长，将红外光谱分成三个区域： （1）近红外区：0.78～2.5μm（12820～4 000cm-1），主要用来研究O-H、N-H及C-H键的倍频吸收。 （2）中红外区：2.5～25μm（4 000～400cm-1），最为有用，分子的振动能级跃迁。 （3）远红外区：25～300μm（400～33cm-1），分子的纯转动能级跃迁和晶体的晶格振动。 其中，中红外区是研究和应用最多的区域，通常说的红外光谱就是指中红外区的红外吸收光谱。红外光谱除用波长λ表征横坐标外，更常用波数（wave number）表征。纵坐标为百分透射比T %。 * 第32页，此课件共63页哦 红外光谱的形成机理 当用一束具有连续波长的红外光照射一物质时，该物质就要吸收一部分光能，并将其变为另一种能量，即分子的振动能量和转动能量。若将其透过的光用单色器进行色散，就可以得到一带暗条的谱带。如果以波长或波数为横坐标，以吸光度或透过率为纵坐标，把这谱带记录下来，就得到了该物质的红外（吸收）光谱图。 * 第33页，此课件共63页哦 产生红外吸收的条件 红外光谱是由于分子振动能级（同时伴随转动能级）跃迁而产生的，物质吸收红外辐射应满足两个条件： （1）辐射光具有的能量与发生振动跃迁时所需的能量相等； （2）辐射与物质之间有偶合作用。 * 第34页，此课件共63页哦 红外光谱选律 量子学说指出，并非任意两能级间都能进行跃迂，这种跃迁需要遵循一定的规律，即所谓选律。 对于红外光谱来说，二个能级间电偶极改变不为零方能发生。 实际分子的吸收光谱相当复杂，它们不是呈线状条纹，而是以吸收带的形式出现，这是因为分子运动本身很复杂的缘故。 * 第35页，此课件共63页哦 10.3.2 红外光谱吸收仪 单色器 优﹑缺点 棱镜 岩盐镜易吸潮,分辨率低 光栅 扫描速度慢 Michelson 分辨率高,扫描速度快, Fourier变换 红外光谱仪发展史 * 第36页，此课件共63页哦 色散型红外分光光度计 双光束色散型红外分光光度计由五部分组成：1）光源，2）单色器，3）检测器，4）电子放大器和5）记录显示装置。 下图为色散型双光束红外分光光度计方块图 * 第37页，此课件共63页哦 傅里叶变换红外光谱仪（FTIR） 右图为色散型和FTIR获得图谱对比简图 在色散型红外光谱仪中，光源发出的光先照射试样，而后再经分光器(光栅或棱镜)分成单色光，由检测器检测后获得光谱。 在傅里叶变换红外光谱仪（FTIR）中，首先是把光源发出的光经迈克尔逊干涉仪变成干涉光，再让干涉光照射样品。经检测器获得干涉图，由计算机将干涉图进行傅里叶变换得到的光谱。 * 第38页，此课件共63页哦 （2）傅里叶变换红外光谱仪（FTIR） 迈克尔逊干涉仪结构示意图 * 第39页，此课件共63页哦 干涉图 * 第40页，此课件共63页哦 FTIR光谱仪具有以下优点： a 光学部件简单，只有一个动镜在实验中转动，不宜磨损。 b 测量范围宽，其波数范围可达到45 000~6cm-1 c 精度高，光通量大，所有频率同时测量，检测灵敏度高。 d 扫描速度快，可作快速反应动力学研究，并可与气相色谱GC、液相色谱LC联用。 e 杂散光不影响检测。 f 对湿度要求不高。 * 第41页，此课件共63页哦 色散型与FTIR光谱仪性能比较表 * 第42页，此课件共63页哦 红外吸收光谱仪的样品处理 红外光谱可以研究气体、液体及固体样品。 对于气体和液体样品，均是将样品注入各种规格的气体或液体池（槽），然后测谱。 在无机材料研究方面，一般采用KBr压片法。 一般无机物在红外中不会出峰，KBr或NaCl都是离子化合