紅(hóng)外光(guāng)譜分(fēn)析可(kě)用于研究分(fēn)子的結構和化學鍵,也可(kě)以作(zuò)爲表征和鑒别化學物種的方法。紅(hóng)外光(guāng)譜具有高度特征性,可(kě)以采用與标準化合物的紅(hóng)外光(guāng)譜對比的方法來(lái)做分(fēn)析鑒定。已有幾種彙集成冊的标準紅(hóng)外光(guāng)譜集出版,可(kě)将這些圖譜貯存在計(jì)算機(jī)中,用以對比和檢索,進行分(fēn)析鑒定。
利用化學鍵的特征波數來(lái)鑒别化合物的類型,并可(kě)用于定量測定。由于分(fēn)子中鄰近基團的相(xiàng)互作(zuò)用,使同一基團在不同分(fēn)子中的特征波數有一定變化範圍。此外,在高聚物的構型、構象、力學性質的研究,以及物理(lǐ)、天文、氣象、遙感、生(shēng)物、醫學等領域,也廣泛應用紅(hóng)外光(guāng)譜。
縱坐(zuò)标爲吸收強度,橫坐(zuò)标爲波長λ(mm)和波數1/λ,單位:cm-1 。可(kě)以用峰數,峰位,峰形,峰強來(lái)描述。縱坐(zuò)标是:吸光(guāng)度A
(1)紅(hóng)外光(guāng)譜圖(表示方法一)
應用:有機(jī)化合物的結構解析;
定性:基團的特征吸收頻率;
定量:特征峰的強度;
表示方法二:
縱坐(zuò)标:百分(fēn)透過率T%。百分(fēn)透過率的定義是輔射光(guāng)透過樣品物質的百分(fēn)率,即,T%=I/I0×100%,I是透過強度,I0爲入射強度。
橫坐(zuò)标:上方的橫坐(zuò)标是波長λ,單位μm;下方的橫坐(zuò)标是波數(用表示,波數大(dà),頻率也大(dà)),單位是cm-1。
波數即波長的倒數,表示單位(cm)長度光(guāng)中所含光(guāng)波的數目。波長或波數可(kě)以按下式互換:
(cm-1)=1/λ(cm)=104/λ(μm)
在2.5μm處,對應的波數值爲:
=104/2.5 (cm-1)=4000cm-1
一般掃描範圍在4000~400cm-1。
4.紅(hóng)外吸收光(guāng)譜産生(shēng)的條件(jiàn):
滿足兩個條件(jiàn):
(1)輻射應具有能滿足物質産生(shēng)振動躍遷所需的能量。
(2)輻射與物質間有相(xiàng)互偶合作(zuò)用。
對稱分(fēn)子:
沒有偶極矩,輻射不能引起共振,無紅(hóng)外活性,如(rú),N2、O2、Cl2等。
非對稱分(fēn)子:
有偶極矩,紅(hóng)外活性。
分(fēn)子的振動分(fēn)爲伸縮振動和變形振動兩類。
伸縮振動是沿原子核之間的軸線作(zuò)振動,鍵長有變化而鍵角不變,用字母υ來(lái)表示。
伸縮振動分(fēn)爲不對稱伸縮振動υas和對稱伸縮振動υs。
變形振動是鍵長不變而鍵角改變的振動方式,用字母δ表示。
5.峰位、峰數與峰強
(1)峰位:化學鍵的力常數K越大(dà),原子折合質量越小,鍵的振動頻率越大(dà),吸收峰将出現在高波數區(短(duǎn)波長區);反之,出現在低波數區(高波長區)
(2)峰數:峰數與分(fēn)子自(zì)由度有關。無瞬間偶基距變化時,無紅(hóng)外吸收。
(3)瞬間偶極矩大(dà),吸收峰強;鍵兩端原子電負性相(xiàng)差越大(dà)(極性越大(dà)),吸收峰越強;
(4)由基态躍遷到第一激發态,産生(shēng)一個強的吸收峰,基頻峰;
(5)由基态直接躍遷到第二激發态,産生(shēng)一個弱的吸收峰,倍頻峰.
紅(hóng)外光(guāng)譜儀分(fēn)爲光(guāng)栅掃與邁克爾遜幹涉儀掃描兩類。
其中邁克爾遜幹涉掃描是目前應用最廣泛的,它又被稱爲傅立葉變換紅(hóng)外光(guāng)譜,被應用在了染織工(gōng)業、環境科(kē)學、生(shēng)物學、材料科(kē)學、高分(fēn)子化學、催化、煤結構研究、石油工(gōng)業、生(shēng)物醫學、生(shēng)物化學、藥學、無機(jī)和配位化學基礎研究、半導體(tǐ)材料、日(rì)用化工(gōng)等研究領域。
紅(hóng)外光(guāng)譜儀是利用物質對不同波長的紅(hóng)外輻射的吸收特性,進行分(fēn)子結構和化學組成分(fēn)析的儀器。
紅(hóng)外光(guāng)譜儀通常由光(guāng)源,單色器,探測器和計(jì)算機(jī)處理(lǐ)信息系統組成。根據分(fēn)光(guāng)裝置的不同,分(fēn)爲色散型和幹涉型。對色散型雙光(guāng)路(lù)光(guāng)學零位平衡紅(hóng)外分(fēn)光(guāng)光(guāng)度計(jì)而言,當樣品吸收了一定頻率的紅(hóng)外輻射後,分(fēn)子的振動能級發生(shēng)躍遷,透過的光(guāng)束中相(xiàng)應頻率的光(guāng)被減弱,造成參比光(guāng)路(lù)與樣品光(guāng)路(lù)相(xiàng)應輻射的強度差,從(cóng)而得(de)到所測樣品的紅(hóng)外光(guāng)譜。
1.測定時實驗室的溫度應在15-30℃,相(xiàng)對濕度應在65%以下,所用電源應配備有穩壓裝置和接地線。因要嚴格控制室内的相(xiàng)對濕度,因此紅(hóng)外實驗室的面積不要太大(dà),能放(fàng)得(de)下必須的儀器設備即可(kě),但(dàn)室内一定要有除濕裝置。
2.如(rú),所用的是單光(guāng)朿型傅裡(lǐ)葉紅(hóng)外分(fēn)光(guāng)光(guāng)度計(jì)(目前,應用最多),實驗室裡(lǐ)的CO2含量不能太高,因此實驗室裡(lǐ)的人(rén)數應盡量少,無關人(rén)員(yuán)最好不要進入,還(hái)要注意适當通風(fēng)換氣。
3.如(rú)供試品爲鹽酸鹽,因考慮到在壓片過程中可(kě)能出現的離(lí)子交換現象,标準規定用氯化鉀(也同溴化鉀一樣預處理(lǐ)後使用)代替溴化鉀進行壓片,但(dàn)也可(kě)比較氯化鉀壓片和溴化鉀壓片後測得(de)的光(guāng)譜,如(rú)二者沒有區别,則可(kě)使用溴化鉀進行壓片。
4.爲防止儀器受潮而影(yǐng)響使用壽命,紅(hóng)外實驗室應經常保持幹燥,即使儀器不用,也應每周開機(jī)至少兩次,每次半天,同時開除濕機(jī)除濕。特别是黴雨(yǔ)季節,最好是能每天開除濕機(jī)。
5.紅(hóng)外光(guāng)譜測定最常用的試樣制備方法是溴化鉀(KBr)壓片法(藥典收載品種90%以上用此法),因此爲減少對測定的影(yǐng)響,所用KBr最好應爲光(guāng)學試劑級,至少也要分(fēn)析純級。使用前應适當研細(200目以下),并在120℃以上烘4小時以上後置幹燥器中備用。如(rú)發現結塊,則應重新幹燥。制備好的空KBr片應透明,與空氣相(xiàng)比,透光(guāng)率應在75%以上。
6.壓片法時取用的供試品量一般爲1-2mg,因不可(kě)能用天平稱量後加入,并且每種樣品的對紅(hóng)外光(guāng)的吸收程度不一緻,故常憑經驗取用。一般要求所沒得(de)的光(guāng)譜圖中絕大(dà)多數吸收峰處于10%-80%透光(guāng)率範圍在内。最強吸收峰的透光(guāng)率如(rú)太大(dà)(如(rú),大(dà)于30%),則說(shuō)明取樣量太少;相(xiàng)反,如(rú)最強吸收峰爲接近透光(guāng)率爲0%,且爲平頭峰,則說(shuō)明取樣量太多,此時均應調整取樣量後重新測定。
7.測定用樣品應幹燥,否則應在研細後置紅(hóng)外燈下烘幾分(fēn)鍾使幹燥。試樣研好并具在模具中裝好後,應與真空泵相(xiàng)連後抽真空