儀器分析課程教案大學(xué)課件

O,CN,－NO2等的O,CN,－NO2等的O基的吸收是很特征的，含CO基的化合物有酮類、醛類、酸類、酯類，以及酸酐類.4團(tuán)頻率出現(xiàn)的范圍：4000-670cm-1,依據(jù)基團(tuán)的振動(dòng)名師精編優(yōu)秀教案形式，常將該范圍分為四個(gè)區(qū)，而很多具有CH3基團(tuán)的化合物在這個(gè)頻率附近亦出現(xiàn)吸收峰，因此可以認(rèn)為這個(gè)出現(xiàn)CH3吸收峰的頻率是C的力常數(shù)可以知道化學(xué)鍵的強(qiáng)弱；c.由簡(jiǎn)正頻率來(lái)計(jì)算熱力學(xué)函數(shù).2.化學(xué)組成的分析.a.根據(jù)光譜中吸收NO:101、掌握紅外光譜法的特點(diǎn)及譜圖表示方法2、了解分子振動(dòng)、紅外吸收光譜產(chǎn)生的條件、影響基團(tuán)頻率位移的因素3、了解紅外光譜儀結(jié)構(gòu)、光源、吸收地、單色器、檢測(cè)器4、了解做紅外光譜時(shí)，樣品的制備，紅外圖譜的簡(jiǎn)單解析1、紅外光譜產(chǎn)生的條件及分子振動(dòng)形式2、影響基團(tuán)位移的因素1、掌握紅外光譜法的特點(diǎn)及譜圖表示方法2、了解分子振動(dòng)、紅外吸收光譜產(chǎn)生的條件、3、了解影響基團(tuán)頻率位移的因素4、了解紅外光譜儀結(jié)構(gòu)、光源、吸收地、單色器、檢測(cè)器5、了解做紅外光譜時(shí)，樣品的制備，紅外圖譜的簡(jiǎn)單解析l粉末，混合均勻后，加入壓膜內(nèi)，在壓力機(jī)中邊抽邊加壓，制成一定直徑及厚度的透明片，然后將此薄片放入儀t課件演示教學(xué)作業(yè)布置：9l粉末，混合均勻后，加入壓膜內(nèi)，在壓力機(jī)中邊抽邊加壓，制成一定直徑及厚度的透明片，然后將此薄片放入儀t課件演示教學(xué)作業(yè)布置：9名師精編優(yōu)秀教案第十章紅外吸收光譜法內(nèi)容提要：紅外光譜法的特點(diǎn)及譜圖表示方相同，就會(huì)出現(xiàn)不同的吸收頻率，因此各有其特征的紅外吸收光譜.二、注意點(diǎn)：1.上述用經(jīng)典力學(xué)的方法來(lái)處m－1，M=1，σ=2920cm－1.由于氫的相對(duì)原子質(zhì)量最小，故含氫原子單鍵的基本振動(dòng)頻率都出現(xiàn)在§10-1紅外吸收光譜分析概述紅外吸收光譜又稱為分子振動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)光譜.成為結(jié)構(gòu)化學(xué)、分析化學(xué)最常用和不可缺少的工具.中紅外區(qū)是研究、應(yīng)用得最多的區(qū)域.數(shù).所有的標(biāo)準(zhǔn)紅外光譜圖中都標(biāo)有波數(shù)和波長(zhǎng)兩種§10-2紅外吸收光譜的產(chǎn)生條件機(jī)等組成.FTIR的核心部分是邁克爾遜干涉儀.機(jī)等組成.FTIR的核心部分是邁克爾遜干涉儀.雙波長(zhǎng)分光法抵消了吸收池和溶劑所造成的誤差.三、特點(diǎn)：及氫鍵強(qiáng)弱的不同，使原子間的距離增大，偶極矩變化增大，吸收增強(qiáng).四.譜帶的強(qiáng)度還與振動(dòng)形式有關(guān).五、有其他組分在所選擇特征譜帶區(qū)產(chǎn)生干擾;3.溶劑或介質(zhì)在所選擇特征譜帶區(qū)域應(yīng)無(wú)吸收或基本沒(méi)有吸收；4..2由于偶極子具有一定的原有振動(dòng)頻率，顯然，只有當(dāng)輻射頻率與偶極子頻率相匹配時(shí)，分子才與輻射發(fā)生相互前提是分子自身必須具備一個(gè)條件，即有偶極具的變化（正負(fù)電荷中心距離的變化，通過(guò)振動(dòng)實(shí)現(xiàn)）通常可用分子的偶極矩μ來(lái)描述分子極性的大小.由于偶極子具有一定的原有振動(dòng)頻率，顯然，只有當(dāng)輻射頻率與偶極子頻率相匹配時(shí)，分子才與輻射發(fā)生相互作用（振動(dòng)偶合）而增加它的振動(dòng)能，使振動(dòng)所有的振動(dòng)能級(jí)都會(huì)產(chǎn)生紅外吸收，只有發(fā)生偶極矩變化的振動(dòng)才能引起可觀測(cè)的紅外吸收譜帶，這種振動(dòng)稱為紅外活性的，反之稱為非紅外活性的。率的紅外光的吸收與否，使通過(guò)試樣后的紅外光在一些波長(zhǎng)范圍內(nèi)變?nèi)酰ū晃偷玫皆撛嚇拥募t外吸收光譜圖（圖10-3）一、振動(dòng)模型：分子中的原子以平衡點(diǎn)為中心，以非常小的振幅（與原子核之這種分子振動(dòng)的模型,用經(jīng)典的方法可以看作是兩端聯(lián)接著的剛性小球的體式：10-3及10-5是分子振動(dòng)方程式.例：動(dòng)頻率就大.靈敏度較低，加上紫外吸光光度法的儀器較簡(jiǎn)單、普遍，因此只要有可能，采用紫外吸收光譜法進(jìn)行定量分析是較損失予以補(bǔ)償，或?qū)y(cè)量值進(jìn)行必要的校正；7.必須設(shè)法消除儀器的雜散輻射和試樣的不均勻性；靈敏度較低，加上紫外吸光光度法的儀器較簡(jiǎn)單、普遍，因此只要有可能，采用紫外吸收光譜法進(jìn)行定量分析是較損失予以補(bǔ)償，或?qū)y(cè)量值進(jìn)行必要的校正；7.必須設(shè)法消除儀器的雜散輻射和試樣的不均勻性；8.還由于試定的波數(shù)更為準(zhǔn)確§10-12試樣的制備*在紅外光譜法中，試樣的制備及處理占有重要的地位.一、注意點(diǎn)：所選溶劑不應(yīng)在濃度變化時(shí)對(duì)所選擇特征譜帶的峰形產(chǎn)生影響;5.特征譜帶不應(yīng)在對(duì)二氧化碳、水、蒸氣有強(qiáng)吸便于理解并有一定的概念.但是，一個(gè)真實(shí)的微觀粒子—分子的運(yùn)動(dòng)需要用量子理論方法加以處理.小球振動(dòng)，能量變化是連續(xù)的，而真實(shí)分子的振動(dòng)能量的變化是量子化的；在一個(gè)分子中，基團(tuán)與基團(tuán)間，基團(tuán)中的化學(xué)鍵之間都相互有影響，因此基本振動(dòng)頻率除決定于化學(xué)鍵兩端的原子質(zhì)量、化學(xué)鍵的力常數(shù)外，還與內(nèi)部因素（結(jié)構(gòu)因素）及外部因素（化學(xué)環(huán)境）有關(guān).對(duì)于多原子分子，可以把它的振動(dòng)分解為許多簡(jiǎn)單的基本振動(dòng).一、分子振動(dòng)自由度設(shè)分子由n個(gè)原子組成，每個(gè)原子在空間都有三個(gè)自由度，因此n個(gè)原子組成處而產(chǎn)生簡(jiǎn)并，此時(shí)只觀察到一個(gè)吸收峰.三、分類：分子的振動(dòng)形式可分為兩類，剪式振動(dòng)面內(nèi)搖擺振動(dòng)ρ（2）面外變形振動(dòng)γgamma面外搖擺振動(dòng)ωpmega行比較，以得出未知物與已知物結(jié)構(gòu)是否相同的確切結(jié)論.紅外光譜的解釋在許多情況下往往需從經(jīng)驗(yàn)出發(fā)，這是作用（振動(dòng)偶合）而增加它的振動(dòng)能，使振動(dòng)加激（振幅加大），即分子由原來(lái)的基態(tài)振動(dòng)躍遷到較高振動(dòng)能級(jí)。行比較，以得出未知物與已知物結(jié)構(gòu)是否相同的確切結(jié)論.紅外光譜的解釋在許多情況下往往需從經(jīng)驗(yàn)出發(fā)，這是作用（振動(dòng)偶合）而增加它的振動(dòng)能，使振動(dòng)加激（振幅加大），即分子由原來(lái)的基態(tài)振動(dòng)躍遷到較高振動(dòng)能級(jí)。光譜并結(jié)合其它實(shí)驗(yàn)資料（如相對(duì)分子質(zhì)量，物理常數(shù)，紫外光譜，核磁共振波譜，質(zhì)譜等等）來(lái)推斷有關(guān)化合物器光束中進(jìn)行測(cè)定②石蠟糊法：試樣（細(xì)粉狀）與石蠟油混合成糊狀，壓在兩鹽片之間進(jìn)行測(cè)譜.③薄膜法：對(duì)于2.并不是所有的分子振動(dòng)形式都能在紅外區(qū)中觀察到.分子的振動(dòng)能否在紅外光譜中出現(xiàn)及其強(qiáng)度與偶極矩的變化有關(guān).通常對(duì)稱性強(qiáng)的分子不出現(xiàn)紅外光譜，對(duì)稱性愈差，譜帶的強(qiáng)度愈大.于儀器靈敏度不夠而檢測(cè)不出.一、強(qiáng)度與偶極矩的關(guān)系分子振動(dòng)時(shí)偶極矩的變化不僅決定該分子能否吸收紅外光，而且還關(guān)系到吸收峰的強(qiáng)度.根據(jù)量子理論，紅外光譜的強(qiáng)度與分子振動(dòng)時(shí)偶極矩變化的平方成正比.二、偶極矩與對(duì)稱性：對(duì)同一類型的化學(xué)鍵，偶極矩的變化與結(jié)構(gòu)的對(duì)稱性有偶極矩變化增大，吸收增強(qiáng).1.即使是強(qiáng)極性基團(tuán)的紅外振動(dòng)吸收帶，其強(qiáng)度也要比紫外及可見(jiàn)光區(qū)最強(qiáng)的電子躍遷小二到三個(gè)數(shù)量級(jí).2.由于紅外分光光度計(jì)能量較低，測(cè)定時(shí)必須用較寬的狹縫，使單色器的光譜縫寬度的強(qiáng)烈影響.不大.所以紅外光譜的吸收強(qiáng)度常定性地用s（強(qiáng)m（中等w（弱vw（極弱）等來(lái)表示.一、紅外光譜與化學(xué)鍵基團(tuán)（化學(xué)鍵）在分子被激發(fā)后，都會(huì)產(chǎn)生特征的振動(dòng).動(dòng)的特征是分不開(kāi)的.同一類型的化學(xué)鍵的振動(dòng)頻率是非常相近的，總是出現(xiàn)在某一范圍內(nèi).例如：CH3CH2Cl中的CH3基團(tuán)具有一定的吸收譜帶，而很多具有CH3基團(tuán)的化合物在這個(gè)頻率附近亦出現(xiàn)吸收峰，因此可以認(rèn)為這個(gè)出現(xiàn)CH3吸收峰的頻率是CH3基團(tuán)的特征頻率.這個(gè)與一定的結(jié)構(gòu)單元相聯(lián)系的振動(dòng)頻率稱為基團(tuán)頻率.還與它所處的化學(xué)環(huán)境有關(guān).有特征性.復(fù)雜分子中存在許多原子基團(tuán)，各個(gè)原子基團(tuán)（化學(xué)鍵）在分子被激發(fā)后，都會(huì)產(chǎn)生特征的振動(dòng).有特征性.復(fù)雜分子中存在許多原子基團(tuán)，各個(gè)原子基團(tuán)（化學(xué)鍵）在分子被激發(fā)后，都會(huì)產(chǎn)生特征的振動(dòng).分子1/2πc)(k/μ)1/210-3=1303(k/M)1/210-5k是聯(lián)接原子的化學(xué)鍵的力常數(shù)，光譜儀結(jié)構(gòu)及圖譜分析。教學(xué)安排：5學(xué)時(shí)?！?0-1紅外吸收光譜分析概述紅外吸收光譜又稱為分子振動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)等組成.FTIR的核心部分是邁克爾遜干涉儀.雙波長(zhǎng)分光法抵消了吸收池和溶劑所造成的誤差.三、特點(diǎn)： 鍵區(qū)”.該區(qū)可以作為判斷有無(wú)醇類、酚類和有機(jī)酸類的重要依據(jù).伸縮振動(dòng)，芳環(huán)的骨架振動(dòng).CO基的伸縮振動(dòng)出現(xiàn)在1850-1600cm-1范圍內(nèi).C一般吸收都很強(qiáng)烈，常成為紅外譜圖中最強(qiáng)的吸收.C,CO,CN,－NO2等的4.X－Y伸縮振動(dòng)及X－H變形振動(dòng)區(qū)（單鍵區(qū)<1650cm-1該區(qū)域的光譜比較復(fù)雜，主要包括C－H，N－H變形振動(dòng)，C－O，C－X（鹵素）等伸縮振動(dòng)，以及C－C單鍵骨架振動(dòng)等.由于有機(jī)化合物的骨架基本上都是由C－C單鍵構(gòu)成，在這個(gè)區(qū)域中從在指紋區(qū)由于各種單鍵的伸縮振動(dòng)之間以及和C-H變形振動(dòng)之間互相發(fā)生偶合有用的.三、總結(jié)（參見(jiàn)表10-3）1、基團(tuán)的特征吸收大多集中在4000-1350c1區(qū)域，因而該段頻率范圍稱為2.1350-650c的低頻區(qū)稱為指紋區(qū).這是應(yīng)用紅外光譜進(jìn)行鑒定的一個(gè)重要原則.指紋區(qū)的主要價(jià)值在于表示整個(gè)分子的特征，因而宜于用來(lái)與標(biāo)準(zhǔn)圖（或已知物譜圖）進(jìn)行比較，以得出未知物與已知物結(jié)構(gòu)是否相同的確切結(jié)論.紅外光譜的解釋在許多情況下往往需從經(jīng)驗(yàn)出發(fā)，這是因?yàn)榛瘜W(xué)鍵的振動(dòng)頻器做紅外光譜時(shí)，樣品的制備，紅外圖譜的簡(jiǎn)單解析重點(diǎn)、難點(diǎn)：紅外光譜產(chǎn)生的條件及分子振動(dòng)形式影響基團(tuán)位；2.1350-650c的低頻區(qū)稱為指紋區(qū)器做紅外光譜時(shí)，樣品的制備，紅外圖譜的簡(jiǎn)單解析重點(diǎn)、難點(diǎn)：紅外光譜產(chǎn)生的條件及分子振動(dòng)形式影響基團(tuán)位；2.1350-650c的低頻區(qū)稱為指紋區(qū).3.應(yīng)用：基團(tuán)頻率區(qū)可用于鑒定官能團(tuán)，用一組相關(guān)峰可更確所選溶劑不應(yīng)在濃度變化時(shí)對(duì)所選擇特征譜帶的峰形產(chǎn)生影響;5.特征譜帶不應(yīng)在對(duì)二氧化碳、水、蒸氣有強(qiáng)吸一般吸收曲線的基線T在80%以上，大部分T在20-60%，最強(qiáng)透光率在1-5%較為合適，否則圖譜易失）；起分子中電子分布的變化，從而引起鍵力常數(shù)的變化，改變了基團(tuán)的特征頻率.原來(lái)的雙鍵伸長(zhǎng)，力常數(shù)減小，所以振動(dòng)頻率降低.偶極場(chǎng)效應(yīng)，如氯代丙酮三種旋轉(zhuǎn)異構(gòu)體，有二種由于鹵素和氧會(huì)發(fā)生負(fù)負(fù)相下降.常頻率.而產(chǎn)生很強(qiáng)的吸收峰或發(fā)生裂分.確定該化合物或其官能團(tuán)是否存在.而確定有關(guān)化合物的類別.化學(xué)結(jié)構(gòu).解析結(jié)果合理性.不飽和度U：是表示有機(jī)分子中碳原子的飽和程度.時(shí)，由于發(fā)生相互作用而產(chǎn)生很強(qiáng)的吸收峰或發(fā)生裂分.（5時(shí)，由于發(fā)生相互作用而產(chǎn)生很強(qiáng)的吸收峰或發(fā)生裂分.（5）立體障礙（空間位阻）：使共軛體系受阻，基團(tuán)頻常用的標(biāo)準(zhǔn)譜圖集是薩特勒（Sadtler）紅外譜圖集.5.計(jì)算機(jī)紅外光譜譜庫(kù)及其檢索系統(tǒng)6.確定分子旋轉(zhuǎn)異構(gòu)體，有二種由于鹵素和氧會(huì)發(fā)生負(fù)負(fù)相斥，使C=O上的電子云移向雙鍵中間，增加了雙鍵的電子云密度損失予以補(bǔ)償，或?qū)y(cè)量值進(jìn)行必要的校正；7.必須設(shè)法消除儀器的雜散輻射和試樣的不均勻性；8.還由于試烴的不飽和度為零.②再根據(jù)指紋區(qū)進(jìn)一步核證該基團(tuán)及其與其它基團(tuán)的結(jié)合方式④最后用標(biāo)準(zhǔn)譜圖進(jìn)一步驗(yàn)證之.譜圖集.各種氣體、液體和固態(tài)物質(zhì)均可用紅外光譜進(jìn)行定量分析.定.缺點(diǎn)：與紫外吸收光譜相比，紅外光譜的靈敏度較低，加上紫外吸光光度法的儀器較簡(jiǎn)單、普遍，因此只要有可能，采用紫外吸收光譜法進(jìn)行定量分析是較方便的.二、組成：與紫外-可見(jiàn)分光光度計(jì)類似，也是由光源、單色器、吸收池、檢測(cè)器和記錄系統(tǒng)等部分組成.斯特?zé)艉凸杼及?在紅外儀器中一般不使用透鏡，以免產(chǎn)生色差.紅外線，它的波數(shù)為：σ=104/5=2000c1所有的標(biāo)準(zhǔn)紅外光譜圖中都標(biāo)有波數(shù)和波長(zhǎng)兩種刻度（見(jiàn)圖就使測(cè)得的紅外吸收帶的峰值及寬度，受所用狹縫寬度的強(qiáng)烈影響紅外線，它的波數(shù)為：σ=104/5=2000c1所有的標(biāo)準(zhǔn)紅外光譜圖中都標(biāo)有波數(shù)和波長(zhǎng)兩種刻度（見(jiàn)圖就使測(cè)得的紅外吸收帶的峰值及寬度，受所用狹縫寬度的強(qiáng)烈影響.3.同一物質(zhì)的摩爾吸收系數(shù)ε隨不同儀器而作用（振動(dòng)偶合）而增加它的振動(dòng)能，使振動(dòng)加激（振幅加大），即分子由原來(lái)的基態(tài)振動(dòng)躍遷到較高振動(dòng)能級(jí)。傅里葉變換紅外光譜儀一、儀器原理圖：工作原理如圖10-14.光源發(fā)出的紅外輻射，經(jīng)干涉儀轉(zhuǎn)變