紅外光譜分析是研究分子振動和轉動信息的分子光譜。當一束連續(xù)變化的各種波長的紅外光照射樣品時,其中一部分被吸收,吸收的這部分光能就轉變?yōu)榉肿拥恼駝幽芰亢娃D動能量;另一部分光透過,若將其透過的光用單色器進行色散,就可以得到一帶暗條的譜帶。若以波長或者波數(shù)為橫坐標,以百分吸收率為縱坐標,將這譜帶記錄下來,就得到了該樣品的紅外吸收光譜圖。鑒于各種有機化合物具有各種不同特征的紅外光譜,因此利用紅外光譜可對有機化合物進行定性鑒定。
用紅外光譜法測定有機物的結構的過程為:
1)試樣制備(固體:KBr壓片法)
2)紅外吸收光譜分析
根據(jù)化合物的紅外光譜特征基團頻率鑒定物質含有哪些基團,譜圖解析一般來說可按照“先特征,后指紋;先最強峰,后次強峰;先粗查,后細找;先否定,后肯定”的程序解析。
2.在制備試樣時,用KBr壓片法:因為KBr在中紅外區(qū)無特征吸收。KBr樣品純度應>98%,防止光譜相互重疊,難于判斷;且KBr需充分干燥,因為水在中紅外有吸收,會對譜圖有干擾,故制片用的研缽、模具等均要用酒精擦拭、烘干。本實驗還采用壓片機進一步抽去水分。
3.區(qū)別飽和碳氫與不飽和碳氫的主要標志是:不飽和碳氫的C-H伸縮振動的波數(shù)高于飽和碳氫伸縮振動的波數(shù)。有機酸和苯環(huán)的光譜特征分別為:有機酸在1850-1600存在羰基的伸縮振動,在1300-1000存在C—O振動,在3000cm-1附近有—OH振動寬峰組峰;苯環(huán)在3030 cm-1存在C—H伸縮振動,出現(xiàn)1600,1580,1500,1450的芳環(huán)中C=C伸縮振動峰。
4.紅外吸收輻射的條件:輻射應具有剛好滿足振動躍遷所需要的能量;只有能使偶極矩發(fā)生變化的振動形式才能吸收紅外輻射
5.本實驗為了消除背景干擾,以KBr為背景樣品,這樣大致減少空氣對樣品測試的干擾。但應使樣品、背景所選的波數(shù)范圍一致。
6.樣品制備技術
(1)試樣的濃度和測試厚度應選擇適當,以使光譜圖中大多數(shù)吸收峰的透射比處于10~80%范圍內。濃度太小,厚度太薄,會使一些弱的吸收峰和光譜的細微部分不能顯示出來;過大,過厚,又會使強的吸收峰超越標尺刻度而無法確定它的真實位置。有時為了得到完整的光譜圖,需要用幾種不同濃度或厚度的試樣進行測繪。
(2)試樣中不應含有游離水。水分的存在不僅會侵蝕吸收池的鹽窗,而且水分本身在紅外區(qū)有吸收,將使測得的光譜圖變形。
(3)試樣應該是單一組分的純物質。多組分試樣在測定前應盡量預先進行組分分離(如采用色譜法柱分離、蒸餾、重結晶、萃取法等),否則各組分光譜相互重疊,以致對譜圖無法進行正確的解釋。
7.紅外光譜法的特點
(1)特征性高。就像人的指紋一樣,每一種化合物都有自己的特征紅外光譜,所以把紅外光譜分析形象的稱為物質分子的“指紋”分析。
(2)應用范圍廣。從氣體、液體到固體,從無機化合物到有機化合物,從高分子到低分子都可用紅外光譜法進行分析。
(3)用樣量少,分析速度快,不破壞樣品。
8.在紅外光譜區(qū)均產生一個吸收峰,但是實際上峰數(shù)往往少于基本振動數(shù)目。其原因:
i 當振動過程中分子不發(fā)生瞬間偶極矩變化時,不引起紅外吸收;
ii 頻率完全相同的振動彼此發(fā)生簡并;
iii 強寬峰往往要覆蓋與它頻率相近的弱而窄的吸收峰;
iv 吸收峰有時落在中紅外區(qū)域(4 000~250cm-1)以外;
v 吸收強度太弱,以致無法測定。
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