红外分光光度法

红外分光光度法红外分光光度法 §1 概述UV 光谱又称：电子光谱、振一转光谱一、定义：由分子的振动—转动能级跃迁产生的光谱为红外光谱。

是以速光率T —ζ或T —λ图来进行定性、定量分析方法。

T-λ曲线，由于波长等距，曲线“前密后疏” 使用较多的是T-ζT-ζ曲线，由于波数等距，曲线“前疏后密” 使用较多的是T-ζ 二、IR 与UV 的区别：1、起源不同：UV 是分子的价电子跃迁产生（电子光谱）IR 是分子振-转能级跃迁产生（振-转光谱）2、适用范围：UV 主要讨论芳香化合物、共轭、长共轭化合物，且限于溶液。

IR ：几乎所有的有机化合物，且用于固、液、气。

3、特征性强：ζ波数cm -1=)(104m μλ0.76~2.5μm 近红外 2.5~25μm 中红外（中红外研究最为）4000~400 25~500μm 定红外红外主要用于定性、紫外主要用于定量。

三、用途：定性、定量、定结构构型、取代基位置定结构：①官能量；②化学类别；③精细结构 直链、支链 §2 基本原理IR ：由峰位、峰形、峰强描述主要讨论：起源、峰位、峰形、峰强及其影响因素。

一、振动能级和振动光谱讨论双原子分子。

re-平衡位置时原子间距。

将A 、B 两原子看作两个小球，化学键质量可忽略，则两个原子沿键轴方向的伸缩振动可近似为简谐振动，双原子分子视为谐振子。

1、位能：U=2)(21re r K -r=re, U=0r>re, U>0 r<re, U>0由量子力学可推，分子振动的总能量：Ev=(V+Ev=(V+21)h υ V=0,1,2……（振动量子数）由Hu 克定律：F=-Kr ，条件：弹簧伸长量不能太大。

而由图15-4，V=0时，E V =21h υ 振幅小V=1时，E V =23h υ ……振幅增大当大到一定程度时，化学键断裂了，即分子离解了（达到了离解能） ∴真实分子并不是谐振 2、基频峰产生的重要条件 V=0 V=1由图15-4，振动能级是量子化的，分子只能吸收相当于两个能级差的光量子，才能发生跃迁。

第4章 红外分光光度法一、内容提要红外线（infrared ray ）是波长为0.76～1000μm 的电磁波。

红外分光光度法（infrared spectrophotometry ）是依据物质对红外辐射的特征吸收而建立的一种分析方法，即红外光谱法。

红外分为近、中、远三个区域，通常红外光谱指中红外吸收光谱，由分子中原子的振动能级跃迁和分子的转动能级跃迁所产生的光谱，故为振动-转动光谱，简称振-转光谱。

红外吸收光谱又称红外吸收曲线，多用透光率－波数（T －σ）曲线描述，所谓吸收峰实际上是曲线的“谷”。

一条红外吸收曲线的特征主要由吸收峰的位置（λmax 、σmax ）、吸收峰的个数及吸收峰的强度来描述。

分子吸收适当频率的红外辐射（L νh ）后，可以由基态跃迁至激发态，其所吸收的光子能量必须等于分子振动能量之差，即ννh E h V V L ∆=∆=，即ννV L ∆= 或σσV L ∆= 是产生红外吸收峰的必要条件之一。

双原子分子只有一类振动形式（mode of vibration ）为伸缩振动。

多原子分子有两类振动形式为伸缩振动和弯曲振动。

振动自由度(f )是分子基本振动的数目，非线性分子， 63-=N f ；线性分子，53-=N f 。

在红外光谱中，某一基团或分子的基本振动能吸收红外线而发生能级跃迁，必须满足两个基本条件：（1）振动过程中，△μ≠0；（2）必须服从 νL =ΔV ν，两者缺一不可。

泛频峰使吸收峰数多于基本振动数，简并和红外非活性振动使基频峰数少于基本振动数。

吸收峰的位置或称峰位通常用σmax （或νmax 、λmax ）表示，对基频峰而言，σmax =σ，基频峰的峰位即是基团或分子的基本振动频率。

μk σ'=1307（cm -1） 折合相对质量相同时，化学键力常数越大，则基本振动频率越大。

化学键相同时，随着折合相对质量μ'的增大，其吸收频率变低。

吸收峰峰位由化学键两端的原子质量和化学键的键力常数预测，在比较复杂的分子中，由于有诱导效应（induction effection ，I 效应）、共轭效应（conjugation effect ，M 效应）、空间位阻、氢键等因素影响，峰位产生10～100cm -1的位移。

分析化学基础知识——第七课红外分光光度法第七课红外分光光度法⼀、概述1.红外区波长范围及分区波长范围：0.76µm-1000µm分区：2.红外吸收光谱的表⽰⽅法3.IR的特点适⽤于⽓、液、固态样品、且样品⽤量少。

⼤多数化合物均有红外吸收，除了单原⼦分⼦和同核分⼦。

红外光谱中的吸收峰较多，特征性强，适合⽤于定性和结构解析。

红外光谱仪的价格相对低廉。

定量分析灵敏度差，准确度低，主要⽤于定性分析。

不适合作含⽔样品的分析。

⼆、基本原理分⼦振动和红外吸收吸收峰的位置吸收峰的强度1.分⼦振动和红外吸收双原⼦分⼦的振动与红外吸收分⼦振动简单的双原⼦A-B间的振动可近似地⽤谐振⼦模型来描述振动频率可由虎克定律和⽜顿定律推导出来A、B视为两个刚性⼩球化学键视为质量忽略不计的弹簧A、B间的振动视为简谐振动红外吸收⼊射光频率与分⼦振动频率相等时，分⼦将吸收⼊射光，振动振幅加⼤，产⽣吸收光谱，因此，所吸收光的频率为：多原⼦分⼦振动形式伸缩振动γ弯曲振动δ（1）伸缩振动键长变化但键⾓不变的振动它包括两种类型对称伸缩振动γs反称伸缩振动γas亚甲基的伸缩振动（2）弯曲振动键⾓发⽣周期性变化，但键长不变的振动。

它包括以下⼏种类型⾯内弯曲振动 AX2⾯外弯曲振动变形振动AX3⾯内弯曲振动（β）剪式振动（δ）⾯内摇摆振动（ρ）⾯外弯曲振动（γ）⾯外摇摆振动（ω）扭曲振动（τ）变形振动对称变形振动（δs）不对称变形振动（δas）（3）振动⾃由度双原⼦分⼦：⼀种振动形式多原⼦分⼦：振动形式复杂，可以分解为许多简单的基本振动。

基本振动的数⽬称为振动⾃由度，可以⽤作估计基频峰的可能数⽬。

振动⾃由度的计算分⼦的运动形式分为：平动、振动和转动，则：振动⾃由度=总⾃由度-平动⾃由度-转动⾃由度设：分⼦含有N个原⼦则：总⾃由度为3N,平动⾃由度为3转动⾃由度为3（对于⾮线形分⼦）或2（对于线形分⼦）振动⾃由度⾮线形分⼦线形分⼦3N-6 3N-5H2O分⼦的振动⾃由度3×3-6=3CO2的振动⾃由度3×3-5=4基频峰数⽬与振动⾃由度通常，基频峰数⽬<振动⾃由度原因：简并红外⾮活性振动仪器的分辨率或灵敏度不够⾼产⽣红外吸收峰的条件1.辐射恰好提供物质产⽣振动跃迁所需的能量。

红外分光光度法1 简述红外分光光度法是在4000~400cm -1波数范围内测定物质的吸收光谱，用于化合物的鉴别、检查或含量测定的方法，化合物受红外辐射照射后，使分子的振动和转动运动由较低能级向较高能级跃迁，从而导致对特定频率红外辐射的选择性吸收，形成特征性很强的红外吸收光谱，红外光谱又称振—转光谱。

红外光谱是鉴别物质和分析物质化学结构的有效手段，已被广泛应用于物质的定性鉴别、物相分析和定量测定，并用于研究分子间和分子内部的相互作用。

习惯上，往往把红外区分为3个区域，即近红外区(12800~4000cm -1，0.78~2.5µm)，中红外区(4000~400cm -1，2.5～25µm)和远红外区(400~10cm -1，25~1000µm)。

其中中红外区是药物分析中最常用的区域。

红外吸收与物质浓度的关系在一定范围内服从于朗伯—比尔定律，因而它也是红外分光光度法定量的基础。

红外分光光度计分为色散型和傅里叶变换型两种。

前者主要由光源、单色器（通常为光栅）、样品室、检测器、记录仪、控制和数据处理系统组成。

以光栅为色散元件的红外分光光度计，波数为线性刻度，以棱镜为色散元件的仪器以波长为线性刻度。

波数与波长的换算关系如下:)(10)41m cm μ波长波数（=-傅里叶变换型红外光谱仪（简称FT-IR ）则由光学台（包括光源、干涉仪、样品室和检测器）、记录装置和数据处理系统组成，由干涉图变为红外光谱需经快速傅里叶变换。

该型仪器现已成为最常用的仪器。

2 红外分光光度计的检定所用仪器应按现行国家质量与核查技术监督局“色散型红外分光光度计检定规程”、“傅里叶变换红外光谱仪检定规程”和《中国药典》2015年版四部通则0401规定，并参考仪器说明书，对仪器定期进行校正规定。

2.1 波数准确度2.1.1 波数准确度的允差范围 傅里叶变换红外光谱仪在3000cm -1附近的波数误差应不大于±5cm-1，在1000cm-1附近的波数误差应不大于±lcm-1。

红外分光光度法1 简述化合物受红外辐射照射后，使分子的振动和转动运动由较低能级向较高能及跃迁，从而导致对特定频率红外辐射的选择性吸收，形成特征性很强的红外吸收光谱，红外光谱又称振-转光谱。

红外光谱是鉴别物质和分析物质化学结构的有效手段，已被广泛应用于物质的定性鉴别、物相分析和定量测定，并用于研究分子间和分子内部的互相作用。

习惯上，往往把红外区分为3个区域，近红外区（12800~40000cm -1，0.78~2.5μ m），中红外区（4000~400cm -1 ，2.5~25 μ m）和远红外区（400~10cm -1 ，25~1000μ m）。

其中中红外区是药物分析中最常用的区域。

红外吸收与物质的关系在一定范围内服从朗伯-比尔定律，因而它也是红外分光光度法定量的基础。

红外分光光度计分为色散型和傅里叶变换型两种。

前者主要由光源、单色器（通常为光栅）、样品室、检测器、记录仪、控制盒数据处理系统组成。

以光栅为色散元件的红外分光光度计，以波数为线性刻度，以棱镜为色散元件的仪器，以波长为线性刻度。

波数与波长的换算关系如下：10000波数（cm -1）= ）波长（μm傅里叶变换型红外光谱仪（简称FT-IR）则由光学台（包括光源、干涉仪、样品室和检测器）、记录装置和数据处理系统组成，由干涉图变为红外光谱需经快速傅里叶变换。

该型号仪器现已成为最常用的仪器。

2 红外分光光度计的检定所用仪器应按现行国家质量与核查技术监督局“色散型红外分光光度计鉴定规程”、“傅里叶变换红外光谱仪鉴定规程”和《中国药典》附录规定，并参考仪器说明书，对仪器定期进行校正检定。

2.1 波数准确度2.1.1 波数准确度的允差范围傅里叶变换红外光谱仪在3000cm -1附近的波数误差应不大于±5cm -1，在1000cm -1附近的波数误差应不大于±1cm -1。

2.1.2 波数准确度检定方法2.1.2.1 以聚苯乙烯膜校正按仪器使用说明书要求设置参数，以常用的扫描速度记录厚度为50μ m 的聚苯乙烯膜红外光谱图。

红外分光光度法
红外分光光度法是当物质分子吸收-记波长的光能，能引起分子振动和转动能级跃迁，产生的吸收光谱一般在2.5~25nm的中红外光区，称为红外分子吸收光谱，简称红外光谱。

利用红外光谱对物质进行定性分析或定量测定的方法称红外分光光度法。

由于物质分子发生振动和转动能级跃迁所需的能量较低，几乎所有的有机化合物在红外光区均有吸收。

分子中不同官能团，在发生振动和转动能级跃迁时所需的能量各不相同，产生的吸收谱带其波长位置就成为鉴定分子中官能团特征的依据，其吸收强度则是定量检测的依据。

红外分光光度法可用于分子结构的基础研究(测定分子键长、键角、推断分子的立体构型等)，以及化学组成的分析（化合物的定性定量分析)，应用最广泛的是对未知毒物的结构分析、纯度鉴定。

缺点是灵敏度低，不宜进行微量成分定量测定，而1L要求样品必须纯化。

后来发展起来的傅立叶红外光谱法克服了灵敏度低的不足，可测定(T9g的微量样品。