聚乙烯和聚苯乙烯膜的紅外吸收光譜

1、聚乙烯和聚苯乙烯膜的紅外吸收光譜一、目的要求一、目的要求學(xué)習(xí)聚乙烯和聚苯乙烯膜的紅外吸收光譜學(xué)習(xí)聚乙烯和聚苯乙烯膜的紅外吸收光譜 的測(cè)繪方法；的測(cè)繪方法；(2) 學(xué)習(xí)對(duì)該圖譜的解釋?zhuān)瑢W(xué)習(xí)紅外吸收光譜學(xué)習(xí)對(duì)該圖譜的解釋?zhuān)瑢W(xué)習(xí)紅外吸收光譜分析基本原理；分析基本原理；(3) 學(xué)習(xí)紅外分光光度計(jì)的工作原理及其使用學(xué)習(xí)紅外分光光度計(jì)的工作原理及其使用方法。方法。紅外線紅外線：波長(zhǎng)在0.76500m (1000m) 范圍內(nèi)的電磁波2、紅外吸收過(guò)程、紅外吸收過(guò)程中紅外區(qū)：中紅外區(qū)：2.525m 振動(dòng)、伴隨轉(zhuǎn)動(dòng)光譜振動(dòng)、伴隨轉(zhuǎn)動(dòng)光譜IR分子振動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)的躍遷分子振動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)的躍遷 （振轉(zhuǎn)光譜）（振轉(zhuǎn)光譜）

2、3、紅外光譜的作用、紅外光譜的作用1可以確定化合物的類(lèi)別（芳香類(lèi)）2確定官能團(tuán)： 例：CO，CC，CC3推測(cè)分子結(jié)構(gòu)（簡(jiǎn)單化合物）4定量分析T 曲線曲線 前疏后密前疏后密T曲線曲線 前密后疏前密后疏)(10)(41mcm二、振動(dòng)形式（多原子分子）二、振動(dòng)形式（多原子分子） （一）伸縮振動(dòng)伸縮振動(dòng) 指鍵長(zhǎng)沿鍵軸方向發(fā)生周期性變化的振動(dòng)1對(duì)稱(chēng)伸縮振動(dòng)：鍵長(zhǎng)沿鍵軸方向的運(yùn)動(dòng)同時(shí)發(fā)生對(duì)稱(chēng)伸縮振動(dòng)：鍵長(zhǎng)沿鍵軸方向的運(yùn)動(dòng)同時(shí)發(fā)生型分子2AX型分子2AX2反稱(chēng)伸縮振動(dòng)：鍵長(zhǎng)沿鍵軸方向的運(yùn)動(dòng)交替發(fā)生反稱(chēng)伸縮振動(dòng)：鍵長(zhǎng)沿鍵軸方向的運(yùn)動(dòng)交替發(fā)生（二）彎曲振動(dòng)彎曲振動(dòng)（變形振動(dòng)，變角振動(dòng)）： 指鍵角發(fā)生周期性變化、

3、而鍵長(zhǎng)不變的振動(dòng)1 1面內(nèi)彎曲振動(dòng)面內(nèi)彎曲振動(dòng)： 彎曲振動(dòng)發(fā)生在由幾個(gè)原子構(gòu)成的平面內(nèi) 1）剪式振動(dòng)：振動(dòng)中鍵角的變化類(lèi)似剪刀的開(kāi)閉 2）面內(nèi)搖擺：基團(tuán)作為一個(gè)整體在平面內(nèi)搖動(dòng) 型分子2AX型分子2AX2 2面外彎曲面外彎曲：彎曲振動(dòng)垂直幾個(gè)原子構(gòu)成的平面1）面外搖擺：兩個(gè)X原子同時(shí)向面下或面上的振動(dòng) 2）蜷曲：一個(gè)X原子在面上一個(gè)X原子在面下的振動(dòng)型分子2AX型分子2AX( (三三) )變形振動(dòng)：變形振動(dòng)： 1）對(duì)稱(chēng)的變形振動(dòng)s：三個(gè)AX鍵與軸線的夾角同時(shí) 變大 2）不對(duì)稱(chēng)的變形振動(dòng)as：三個(gè)AX鍵與軸線的夾角不 同時(shí)變大或減小型分子3AX型分子3AX色散型紅外光譜儀色散型紅外光譜儀 色散型

4、紅外光譜儀的組成部件與紫外-可見(jiàn)分光光度計(jì)相似，但對(duì)每一個(gè)部件的結(jié)構(gòu)、所用的材料及性能與 紫外- -可見(jiàn)分光光度計(jì)不同。它們的排列順序也略有不同，紅外光紅外光譜儀的樣品是放在光源和單色器之間；譜儀的樣品是放在光源和單色器之間；而紫外- -可見(jiàn)分光光度計(jì)是放在單色器之后。 色散型紅外光譜儀原理示意圖如下圖所示。 色散型紅外光譜儀一般均采用雙光束。將光源發(fā)射的紅外光分成兩束，一束通過(guò)試樣，另一束通過(guò)參比，利用半圓扇形鏡使試樣光束和參比光束交替通過(guò)單色器，然后被檢測(cè)器檢測(cè)。當(dāng)試樣光束與參比光束強(qiáng)度相等時(shí)，檢測(cè)器不產(chǎn)生交流信號(hào)；當(dāng)試樣有吸收，兩光束強(qiáng)度不等時(shí)，檢測(cè)器產(chǎn)生與光強(qiáng)差成正比的交流信號(hào)，從而獲

5、得吸收光譜。1 . 光源光源 紅外光譜儀中所用的光源通常是一種惰性固體，紅外光譜儀中所用的光源通常是一種惰性固體，用電加熱使之發(fā)射高強(qiáng)度的連續(xù)紅外輻射用電加熱使之發(fā)射高強(qiáng)度的連續(xù)紅外輻射。 常用的是Nernst燈或硅碳棒燈或硅碳棒。.Nernst燈：燈：用氧化鋯、氧化釔和氧化釷燒結(jié)而成的中空棒和實(shí)心棒。工作溫度約為1700，在此高溫下導(dǎo)電并發(fā)射紅外線。但在室溫下是非導(dǎo)體，因此，在工作之前要預(yù)熱在工作之前要預(yù)熱。其特點(diǎn)是發(fā)射強(qiáng)度高，使用壽命長(zhǎng)，穩(wěn)定性較好。缺點(diǎn)是價(jià)格比硅碳棒貴，機(jī)械強(qiáng)度差，操作不如硅碳棒方便。.硅碳棒：硅碳棒：由碳化硅燒結(jié)而成，工作溫度在1200-1500左右。2 . 吸收池吸收

6、池 因玻璃、石英等材料不能透過(guò)紅外光，紅外吸收池要用 可透過(guò)紅外光的可透過(guò)紅外光的NaCl、KBr、CsI、KRS-5（TlI 58%，TlBr42%）等材料制成窗片等材料制成窗片。用NaCl、KBr、CsI等材料制成的窗片需注意防潮。固體試樣常與純KBr混勻壓片，然后直接進(jìn)行測(cè)定。3 . 單色器單色器 單色器由色散元件、準(zhǔn)直鏡和狹縫構(gòu)成。 色散元件常用復(fù)制的閃耀光柵復(fù)制的閃耀光柵。由于閃耀光柵存在次級(jí)光譜的干擾，因此，需要將光柵和用來(lái)分離次光譜的濾光器或前置棱鏡結(jié)合起來(lái)使用。 4 . 檢測(cè)器檢測(cè)器 常用的紅外檢測(cè)器有 高真空熱電偶、熱釋電高真空熱電偶、熱釋電檢測(cè)器和碲鎘汞檢測(cè)器檢測(cè)器和碲鎘汞

7、檢測(cè)器。5.記錄系統(tǒng)記錄系統(tǒng) 試樣的處理和制備試樣的處理和制備 要獲得一張高質(zhì)量紅外光譜圖高質(zhì)量紅外光譜圖，除了儀器本身的因素外，還必須有合適的樣品制備方法。一、紅外光譜法對(duì)試樣的要求一、紅外光譜法對(duì)試樣的要求 紅外光譜試樣可以是液體、固體或氣體，一般應(yīng)要求：（1）試樣應(yīng)該是單一組份的純物質(zhì)單一組份的純物質(zhì)，純度應(yīng)98%或符合商業(yè)規(guī)格，才便于與純物質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)光譜進(jìn)行對(duì)照。多組份試樣應(yīng)在測(cè)定前盡量預(yù)先用分餾、萃取、重結(jié)晶或色譜法進(jìn)行分離提純，否則各組份光譜相互重疊，難于判斷。（2）試樣中不應(yīng)含有游離水游離水。水本身有紅外吸收，會(huì)嚴(yán)重干擾樣品譜，而且會(huì)侵蝕吸收池的鹽窗。（3）試樣的濃度和測(cè)試厚度濃度

8、和測(cè)試厚度應(yīng)選擇適當(dāng)，以使光譜圖中的大多數(shù)吸收峰的透射比處于10%80%范圍內(nèi)。二、制樣的方法二、制樣的方法1 .氣體樣品氣體樣品 氣態(tài)樣品氣態(tài)樣品 可在玻璃氣槽玻璃氣槽內(nèi)進(jìn)行測(cè)定，它的兩端粘有紅外透光的NaCl或KBr窗片。先將氣槽抽真空，再將試樣注入。2 . 液體和溶液試樣液體和溶液試樣（1）液體池法）液體池法 沸點(diǎn)較低，揮發(fā)性較大的試樣，可注入封閉液體池封閉液體池中，液層厚度一般為0.011mm。（2）液膜法）液膜法 沸點(diǎn)較高的試樣，直接滴在兩片鹽片之間兩片鹽片之間，形成液膜。 對(duì)于一些吸收很強(qiáng)的液體，當(dāng)用調(diào)整厚度的方法仍然得不到滿意的譜圖時(shí)，可用適當(dāng)?shù)娜軇┡涑上∪芤哼M(jìn)行測(cè)定。一些固體也

9、可以溶液的形式進(jìn)行測(cè)定。常用的紅外光譜溶劑常用的紅外光譜溶劑應(yīng)在所測(cè)光譜區(qū)內(nèi)本身沒(méi)有強(qiáng)烈的吸收，不侵蝕鹽窗，對(duì)試應(yīng)在所測(cè)光譜區(qū)內(nèi)本身沒(méi)有強(qiáng)烈的吸收，不侵蝕鹽窗，對(duì)試樣沒(méi)有強(qiáng)烈的溶劑化效應(yīng)等。樣沒(méi)有強(qiáng)烈的溶劑化效應(yīng)等。3 . 固體試樣固體試樣（1）壓片法）壓片法 將12mg試樣與200mg純KBr研細(xì)均勻，置于模具中，用（510）107Pa壓力在油壓機(jī)上壓成透明薄片，即可用于測(cè)定。試樣和試樣和KBr都應(yīng)經(jīng)干燥處理，研磨到粒度小于都應(yīng)經(jīng)干燥處理，研磨到粒度小于2微米，微米，以免散射光影響以免散射光影響。（2）石蠟糊法）石蠟糊法 將干燥處理后的試樣研細(xì)，與液體石蠟或全氟代烴混合，調(diào)成糊狀，夾在鹽片中

10、測(cè)定。（3）薄膜法）薄膜法 主要用于高分子化合物的測(cè)定。可將它們直接加熱熔融后涂制或壓制成膜加熱熔融后涂制或壓制成膜。也可將試樣溶解在低沸點(diǎn)的易揮發(fā)溶劑中，涂在鹽片上，待溶劑揮發(fā)后成膜測(cè)定。 當(dāng)樣品量特別少或樣品面積特別小時(shí)，采用光當(dāng)樣品量特別少或樣品面積特別小時(shí)，采用光束聚光器，并配有微量液體池、微量固體池和微量束聚光器，并配有微量液體池、微量固體池和微量氣體池，采用全反射系統(tǒng)或用帶有鹵化堿透鏡的反氣體池，采用全反射系統(tǒng)或用帶有鹵化堿透鏡的反射系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)量。射系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)量。三、實(shí)驗(yàn)步驟三、實(shí)驗(yàn)步驟1將聚乙烯膜試樣卡片置于試樣窗口前。2根據(jù)實(shí)驗(yàn)條件，將紅外分光光度計(jì)按儀 器操作步驟進(jìn)行調(diào)節(jié)，然后測(cè)繪聚乙烯 膜的紅外吸收光譜。3在同樣的實(shí)驗(yàn)條件下，測(cè)繪聚苯乙烯膜 的紅外吸收光譜。四、數(shù)據(jù)及處理1記錄實(shí)驗(yàn)條件。2在獲得的紅外吸收光譜圖上，從高波數(shù)到低波數(shù)，