红外分光光度法

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，0.78～2.5μm）。

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，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：波数（cm-1）= 104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》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50μm的聚苯乙烯膜红外光谱图。

测量有关谱带的位置，其吸收光谱图应符合《药品红外光谱集》所附聚苯乙烯图谱的要求，并与参考波数（表1）比较，计算波数准确度。

红外光谱法红外光谱法又称“红外分光光度分析法”。

简称“IR”,分子吸收光谱的一种。

利用物质对红外光区的电磁辐射的选择性吸收来进行结构分析及对各种吸收红外光的化合物的定性和定量分析的一法。

红外光谱法的一般特点特征性强、测定快速、不破坏试样、试样用量少、操作简便、能分析各种状态的试样、分析灵敏度较低、定量分析误差较大。

红外光谱法的应用1.定性分析和结构分析红外光谱具有鲜明的特征性，其谱带的数目、位置、形状和强度都随化合物不同而各不相同。

因此，红外光谱法是定性鉴定和结构分析的有力工具2.定量分析红外光谱法对试样的要求红外光谱的试样可以是液体、固体或气体，一般应要求：（1）试样应该是单一组份的纯物质，纯度应>98%或符合商业规格才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尽量预先用分馏、萃取、重结晶或色谱法进行分离提纯，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。

水本身有红外吸收，会严重干扰样品谱，而且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，以使光谱图中的大多数吸收峰的透射比处于10%~80%范围内。

目前主要有两类红外光谱仪：色散型红外光谱仪和傅立叶变换红外光谱仪。

一、色散型红外光谱仪1 . 光源红外光谱仪中所用的光源通常是一种惰性固体，同电加热使之发射高强度的连续红外辐射。

常用的是Nernst灯或硅碳棒。

Nernst灯是用氧化锆、氧化钇和氧化钍烧结而成的中空棒和实心棒。

工作温度约为1700℃，在此高温下导电并发射红外线。

但在室温下是非导体，因此，在工作之前要预热。

它的特点是发射强度高，使用寿命长，稳定性较好。

缺点是价格地硅碳棒贵，机械强度差，操作不如硅碳棒方便。

硅碳棒是由碳化硅烧结而成，工作温度在1200-1500℃。

2 . 吸收池因玻璃、石英等材料不能透过红外光，红外吸收池要用可透过红外光的NaCl、KBr、CsI、KRS-5（TlI 58%，TlBr42%）等材料制成窗片。

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。

一、红外分光光度法（infrared spectrophotometry）：通常指2～50 波长范围（波数为4 000～200cm-1）的中红外区的吸收光谱分析法。

（一）、原理：物质在红外光照射下选择性地吸收其中与分子振动、转动频率相同的红外线，而形成一些吸收谱带，称为红外光谱。

不同结构的分子具有不同的振动能级，因而出现代表分子结构的各不相同的特征红外光谱，由此可进行分子的定性与定量分析。

有机物中大多数基团相对独立地在红外光谱的一定频率范围内出现其特征吸收峰，从而可鉴定分子中的基团。

广泛用于制药、染料、石油、高分子、半导体及环境中有机污染物的分析鉴定。

（二）、红外分光光度法测定废水中石油类的含量根据《地表水和污水监测技术规范》（HJ91—2002）的定义，石油类是指矿物油和动物油脂的总称，即在p H≤2能够用规定的萃取剂萃取并测量的物质。

定义未明确指出用四氯化碳萃取，因为四氯化碳是破坏臭氧层的物质，随着技术的发展有被其他萃取剂取代的可能。

本法系用四氯化碳萃取水中的油类物质，测定总萃取物，然后将萃取物用硅酸镁吸附，经脱出动植物油等极性物质后，测定石油类的含量。

总萃取物和石油类的含量均由波数分别为2930cm-1（CH2基团中C-H键的伸缩振动）、2960cm-1（CH3基团中C-H键的伸缩振动）和3030cm-1（芳烃环中C-H键的伸缩振动）谱带处吸光度A2930、A2960和A3030进行计算。

动植物油的含量按总萃取物与石油类含量之差计算。

该方法测定要点是：首先用四氯化碳直接萃取或絮凝富集萃取（对石油类物质含量低的水样）水样中的总萃取物，并将萃取液定容后分为两份：一份用于测定总萃取物；另一份经硅酸镁吸附后用于测定石油类物质。

然后，以四氯化碳为溶剂，分别配制一定浓度的正十六烷、2，6，10，14-四甲基十五烷和甲苯溶液，用红外分光光度计分别测量它们在2930cm-1、2960cm-1、3030cm-1处的吸光度A2930、A2960和A3030，由以下通式列联立方程求解，分别求出相应的校正系数X、Y、Z和F：ρ=X·A2930 +Y·A2960+Z(A3030- A2930/F)式中：ρ——所配溶液中某一物质含量，mg/LA2930、A2960和A3030————三种物质溶液各对应波数下的吸光度;X、Y、Z——吸光度校正系数F——脂肪烃对芳烃影响的校正系数，即正十六烷在2960cm-1和3030cm-1处的吸光度之比。

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
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。