常州工程职院仪器分析测试技术课件6-2红外吸收光谱法：基本操作

î红外吸收光谱模块之任务2：红外光谱仪的基本操作q能熟练操作红外光谱仪q能对仪器进行日常维护和保养。î能力目标î问题p科技工作者对有机物进行结构分析的常用方法有哪些？Ø四大光谱：UV-vis；IR；MS；1HNMRØ紫外光谱法主要对有机物的共扼结构以及是否存在苯环结构进行判断；Ø红外光谱法主要对有机物的特征官能团的结构信息判断；Ø质谱主要对物质的分子量测定，以及相关结构进行分析；Ø核磁共振氢谱主要测定有机物氢原子的化学位移，分析结构。p本次课练习使用红外光谱仪。î学生自学仪器使用说明书认识仪器的结构以及各种辅助设备，熟悉仪器面板î准备工作及开机Ø预先打开空调和除湿机Ø打开仪器电源开关以及电脑Ø打开工作站软件Ø取2-3mg固体样品与200mg干燥的KBr粉末，置于玛瑙研钵，充分研磨并在红外灯烘干下混匀，制成压片。î教师演示压片过程î压片模具和具体操作过程压片过程：底座压芯压杆底托套筒î教师演示压片过程压片过程：î压力机使用过程压片过程：Ø在仪器键盘上按Scan+Backg+1，或在工作站上点击instrument下的Scanbackground，扣背景。î仪器面板及工作站使用1Ø放入试样压片的样品架中，按Scan+XorYorZ+1，或在工作软件中点击instrument下的ScanSample。î仪器面板及工作站使用2Ø对基线倾斜的谱图进行校正，点击“process”下的“baselinecorrection”，点击“process”下的“smooth”，有时也要对谱图的“abex”处理。î仪器面板及工作站使用3î学生分组训练q所有学生分成三组，依次进行操作实训；q练习压片并熟悉机器面板和工作站软件。î训练过程的思考与讨论q学生对测定过程提问、相互讨论q为什么要进行试样的压片处理？KBr的作用q为什么有的学生压的片出现破裂，或者不透明现象？q为什么需要进行谱图的处理？î红外光谱仪q仪器类型Ø色散型---以色散元件棱镜、光栅作为分光系统的第一代、第二代红外光谱仪Ø干涉型---第三代傅立叶变换红外吸收光谱仪（FT-IR)î色散型红外光谱仪q组成构造：光源→吸收池→单色器→检测器→放大器→数据记录装置色散型---双光路红外分光光度计的光路图q红外辐射光源可以提供发射高强度连续红外光的炽热物体；q吸收池又称样品池或样品室，它是一个可插入固体盐片、薄膜或液体样品池的样品槽。q单色器位于吸收池和检测器之间，作用是把通过吸收池进入入射狭缝的复合光分解成单色光照射到检测器。q检测器的作用是将照射到上面的红外光转变成电信号。q放大器将电信号放大，驱动记录仪记录谱图；或采用微处理机、电脑记录图谱。干涉型：傅立叶变换红外光谱仪î傅立叶变换红外光谱仪î傅立叶变换红外光谱仪的结构q各个组成部件î傅立叶变换红外光谱仪组成Ø光源的作用：要求光源能发射出稳定、能量强、发射度小的具有连续波长的红外光。一般用能斯特灯、硅碳棒或涂有稀土金属化合物的镍铬旋状灯丝。Ø迈克尔逊干涉仪：FT-IR的核心部分就是迈克尔逊干涉仪。由定镜、动镜、分束器和探测器组成。核心部件是分束器。Ø检测器，一般可分为热检测器和光检测器两大类。Ø记录系统---红外工作软件：傅立叶变换红外光谱仪红外谱图的记录、处理一般都是在计算机上进行的。ØP.Fellgett通过傅立叶变换计算将干涉图转换成人们常见的光谱图。î色散型的局限性和FT-IR的优点q响应速度快，可在1S内完成红外光谱范围的扫描。（60次/S）q光束全部通过检测器，辐射通量大，检测灵敏度高q具有多路通过的特点，所有频率范围可同时测量q具有很高的峰形分辨能力(0.1cm-1)q具有极高的波数测量精确度(0.01cm-1)q光学部件结构简单(仅一个动镜移动)q色散型仪器的主要不足是扫描速度慢，灵敏度低，分辨率低。î学生归纳总结红外光谱仪的操作规程î红外吸收光谱法基本原理q有机物的红外吸收光谱的产生原因？q主要是由于红外辐射提供的能量能满足有机物分子振动能级跃迁所需的能量，也就是物质的分子中某个基团的振动频率正好等于该红外光的频率。q由于物质对红外光具有选择性的吸收。因此，不同的物质便有不同的红外吸收光谱图。所以通过未知物质的红外光谱图，可以求证物质的结构。î红外吸收光谱法发展19世纪初人们通过实验证实了红外光的存在。20世纪初人们进一步系统地了解了不同官能团具有不同红外吸收频率这一事实。1950年以后出现了自动记录式红外分光光度计。1970年以后出现了傅立叶变换型红外光谱仪。近代红外测定技术如全反射红外、显微红外、光声光谱以及色谱-红外联用等也不断发展和完善，使红外光谱法得到广泛应用。通过谱图解析可以获取分子结构的信息。任何气态、液态、固态样品均可进行红外光谱测定，这是其它仪器分析方法难以做到的。由于每种化合物均有红外吸收，尤其是有机化合物的红外光谱能提供丰富的结构信息，因此红外光谱是有机化合物结构解析的重要手段之一。q红外光谱在可见光区和微波区之间，其波长范围约为0.75~1000μm。根据实验技术和应用的不同。通常将红外光谱划分为三个区域。近红外、中红外、远红外区域。î波长范围î红外谱图的表示法样品的红外吸收曲线称为红外吸收光谱，多用百分透射比与波数或百分透射比与波长曲线来描述。î振动形式q在分子中，原子的运动方式有三种，即平动、转动和振动。实验证明，当分子间的振动能产生偶极矩周期性的变化时，对应的分子才具有红外活性，其红外吸收光谱图才可给出有价值的定性定量信息。q分子的振动形式可分为两大类：伸缩振动和变形振动。q伸缩振动是指原子沿键轴方向伸缩，使键长发生变化而键角不变的振动，用符号ν表示，其振动形式可分为两种：对称伸缩振动和反对称伸缩振动；q变形振动是指使键角发生周期性变化的振动，又称弯曲振动。可分为面内、面外、对称及不对称变形振动等形式。î红外吸收光谱产生的条件当分子吸收红外辐射后，必须满足以下两个条件才会产生红外吸收光谱。一是分子吸收的红外辐射能量与分子振动跃迁的能级一致时；二是只有引起分子偶极矩发生瞬间变化的振动即红外活性振动，产生红外吸收光谱。î红外光谱的特点q应用广，提供信息多且具有特征性。q不受物体的相态限制q样品用量少，分析速度快，操作简便优点：局限性：q不能产生红外吸收的物质无法测定q旋光异构体以及不同分子量的同一高聚物无法鉴别q谱图上不是所有的峰都能作出理论解释î仪器的维护与日常保养q温度适中，湿度不得超过60％q仪器应放在防震的台子上q光源使用温度要适宜，不得过高q仪器在使用过程中，对光学镜面必须严格防尘，防腐蚀，也要防机械摩擦。q仪器使用的电源要远离火花发射源和大功率磁电设备q仪器长期不用，再用时要对其性能进行全面检查î下次课程问题？实际工作中我们的红外光谱图如何进行分析，解谱？4400.040003000200015001000450.026.03035404550556065707577.0cm-1%T2833.792556.511693.731601.941583.551453.931423.941326.331292.151180.021127.871072.99934.27809.86707.73684.00667.52551.89