第三章 红外吸收光谱-4ppt课件

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红外吸收光谱仪器
红外光谱仪的构造
01
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03
04
光源
发射一定波长的红外光，常用 光源有碘、溴钨灯等。
单色器
将光源发出的红外光分成单色 光，常用单色器有棱镜和光栅
。
样品室
放置待测样品，样品可以是气 体、液体或固体。
检测器
检测透过样品的红外光，常用 检测器有热电偶、光电导和光
电二极管等。
红外光谱仪的工作原理
红外吸收光谱的应用
确定物质成分
结构分析
通过比较标准物质的红外吸收光谱，可以 确定未知物质的成分。
红外吸收光谱的峰位置和峰强度可以提供 物质分子的振动和转动信息，有助于分析 分子结构和化学键的类型。
定量分析
反应动力学研究
通过测量样品在不同波长下的透射率或反 射率，可以计算样品中目标成分的浓度。
红外吸收光谱可用于研究化学反应过程中 分子振动和转动能级的跃迁。
特点
具有高灵敏度、高分辨率和高选 择性，能够提供物质分子的振动 和转动信息，广泛应用于化学、 物理、环境和生物等领域。
红外吸收光谱的原理
原理
当红外光与物质分子相互作用时，分 子吸收特定波长的红外光，导致分子 振动和转动能级跃迁，产生红外吸收 光谱。
影响因素
分子结构和化学键的性质决定红外吸 收光谱的特征，不同物质具有独特的 红外吸收光谱。
敏度，适用于复杂样品分析。
微型化红外光谱仪
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通过集成光学、微电子机械系统等技术，将红外光谱仪小型化，
方便携带和移动检测。
多光谱和超光谱红外光谱仪
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结合多光谱技术和超光谱技术，可同时获取样品多个波段的红
外光谱信息，提高分析效率。

光转换为电信号。
光源和样品室
提供样品所需的红外光，并保 持样品在分析过程中的稳定性 。
检测系统
用于检测电信号并转换为光谱 数据。
控制和数据处理系统
控制仪器操作，处理和显示光 谱数据。
红外吸收光谱仪器的使用与维护
仪器操作
按照操作手册正确设置和使用仪 器，确保安全性和准确性。
样品准备
根据分析需求准备样品，注意样品 的纯度和浓度。
根据样品类型选择适当的 制样方法，并按照操作步 骤进行样品制备。
将制备好的样品放入光谱 仪的样品仓中，设置合适 的扫描参数，如扫描范围 、分辨率等。
对光谱数据进行处理和分 析，提取所需的信息。
开始扫描，记录红外光谱 数据。
实验数据分析方法
峰位分析
峰形分析
通过分析红外光谱的峰位，确定特定官能 团或化学键的振动频率。
傅里叶变换红外光谱仪
基于傅里叶变换技术，具有高分辨率和灵敏度，广泛应用于化学 、物理和材料科学等领域。
差分移动红外光谱仪
通过差分技术消除背景干扰，适用于气体和液体的分析。
光声红外光谱仪
利用光声效应，适用于痕量气体和低浓度样品的分析。
红外吸收光谱仪器的结构与原理
干涉系统
是傅里叶变换红外光谱仪的核 心部分，通过干涉原理将红外
通过分析药物与生物大分子相互作用时的红外光 谱变化，可以研究药物的作用机制。
生物活性分子结构分析
分析
红外光谱可以用于检测药物代谢产物的结构和性 质。
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红外吸收光谱分析在环境科学中的应 用
大气污染物的红外吸收光谱分析
总结词
大气污染物种类繁多，红外吸收光谱分析能够快速准确地检测出不同污染物的 成分和浓度。

精品课件
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例7：醇类化合物
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例8：酚类化合物
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例9：醚类化合物
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例10：羰基化合物－醛类
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例11：羰基化合物－酮类
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例12：羧酸类化合物
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例13：酯类化合物
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例14：酸酐类化合物
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例15：酰卤类化合物
➢4000~2500cm-1: X-H（X=C.N.O.S）的伸缩振动区 ➢2500~2000cm-1: 三键和累积双键（-C≡C-,-C ≡ N,
-C=C=C-,-N=C=O,-N=C=S等）的伸缩振动区 ➢2000~1500cm-1: 双键的伸缩振动区，如 C=C,C=O,
N=C，N=O,苯环骨架等 ➢1500~1300cm-1: 主要提供C-H弯曲振动的信息 ➢1300~400cm-1: 单键的伸缩振动、分子骨架振动、双
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（7）费米共振
HO C
dC-H
OCH3
醛基的C-H键的弯曲振动在1390cm-1附近，其倍频 吸收和醛基C-H键的伸缩振动区域2850~2700cm-1十分接 近，两者发生费米共振。红外吸收峰偏离基频值。
这两个峰成为鉴定醛基的特征频率。
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3-5 各类有机物的红外光谱
例1：烷烃、烯烃和炔烃
p-共轭体系要同时考虑到+C效应和-I效应。
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（3）空间效应
O C
CH3
c=o1663cm -1
O C
CH3 CH3

红外光谱主要由分子的振动能级跃迁产生 分子的振动能级差远大于转动能级差 分子发生振动能级跃迁必然同时伴随转动能级跃迁
2. 产生条件
物质吸收红外辐射应满足两个条件：
辐射光具有的能量与发生振动跃迁时所需的能 量相等；
• 当一定频率的红外光照射分子时，如果分子中某 个基团的振动频率和外界红外辐射的频率一致
分子振动 方程
m = m1 m2
m1 m2
c —光速 k —键力常数 u —折合质量
=
N1/ 2 A
k
2c M
M = M1 M2 M1 M2
影响基本振动频率的直接因素是相对原子质量 和化学键的力常数
C-C k 4～6 σ 1190
C=C 8～12 1683
C≡C 12～18 N/cm 2062 cm-1
辐射与物质之间有偶合作用。 实质是外界辐射迁移它的能量到分子中去
偶极矩的变化
偶极矩μ
HCl
d
H
Cl
+q
-q
H2O
H +q
-q O
d
H +q
m=qd
由于分子内原子处于在其平衡位置不断地振动的状态， 在振动过程中d 的瞬时值亦不断地发生变化，因此分 子的μ也发生相应的改变，分子也就具有确定的偶极 矩变化频率；
图 亚甲基的伸缩振动
弯曲振动（或变形振动）：基团键角发生周期变化 而键长不变的振动称为变形振动，用符号δ表示。 弯曲振动又分为面内和面外弯曲振动。
亚甲基的弯曲振动
基本振动的理论数
基本振动的数目称为振动自由度，每个振动自由度相 应于红外光谱图上一个基频吸收峰。
每个原子在空间都有三个自由度，如果分子由n 个原 子组成，其运动自由度就有3n 个；