《儀器分析技術》 課件 模塊五 紅外吸收光譜法

儀器分析技術模塊五紅外吸收光譜法目錄Contents知識目標※

了解紅外光譜儀的基本結構及其工作原理；※

了解紅外光譜產(chǎn)生的條件；※

理解基團頻率及影響吸收峰變化的因素；※

掌握主要基團（羧基、羥基、羰基、烯）的特征吸收峰；※

掌握紅外光譜法在物質(zhì)結構定性分析中的應用。技能目標※

能夠根據(jù)樣品的狀態(tài)、性質(zhì)選擇適宜的試樣制備方法，能熟練掌握紅外吸收光譜儀的操作；※

能根據(jù)紅外吸收圖譜基團頻率判斷官能團、確定常見有機化合物的結構；※

能對光譜儀進行日保養(yǎng)常維護工作，能夠排除簡單的故障。學習目標紅外吸收光譜法的基本原理項目一基團頻率和特征吸收峰項目二紅外光譜儀項目三紅外光譜分析的實驗技術項目四苯甲酸的紅外光譜定性鑒別項目實戰(zhàn)項目一紅外吸收光譜法的基本原理任務一 雙原子分子的振動區(qū)

域波長λ/μm波數(shù)

?????/cm

1能級躍遷類型近紅外區(qū)0.75～2.513158～4000O—H，N—H，C—H鍵的倍頻吸收中紅外區(qū)2.5～254000～400分子中原子的振動和分子轉(zhuǎn)動遠紅外區(qū)25～1000400～10分子轉(zhuǎn)動、晶格振動紅外吸收光譜法又叫紅外分光光度法，簡稱紅外光譜法。紅外光譜法是根據(jù)物質(zhì)分子對紅外輻射而建立的物質(zhì)結構定性鑒別和定量分析的一種光譜分析法。紅外光譜位于可見光區(qū)和微波光區(qū)之間，波長范圍為0.75～1000μm，通常將紅外光區(qū)劃分為三個區(qū)：近紅外區(qū)、中紅外區(qū)和遠紅外區(qū)紅外光譜區(qū)域劃分紅外光譜法的應用010203可以出分子結構的特點，解析可以獲取未知物質(zhì)分子結構；可對待測物進行定量分析和純度鑒定；能夠直接測定氣態(tài)、液態(tài)、固態(tài)樣品，還適用于所有有機化合物、無機化合物、高分子化合物以及配合物；

04廣泛應用于醫(yī)藥、食品、生物、環(huán)境、化工、高分子材料等領域。任務一 雙原子分子的振動任務一 雙原子分子的振動1.雙原子振動模型——

諧振子模型分子中的原子以平衡點為中心，以非常小的振幅（與原子核之間的距離相比較）做周期性的振動，即簡諧振動。雙原子分子是簡單的分子，振動形式是最簡單的，其振動只發(fā)生在聯(lián)結兩個原子的直線方向上，且只有一種振動形式，伸縮振動，即兩原子之間距離（鍵長）的改變。雙原子分子振動可以近似地看作簡諧振動。雙原子分子簡諧振動模型任務一 雙原子分子的振動根據(jù)經(jīng)典力學的虎克（Hooke）定律，雙原子分子簡諧振動的頻率計算公式為或者用波數(shù)表示1k

u

2

1k uc 2

c

m1m2u——

原子的折合質(zhì)量，u

m1

m2式中

——

波數(shù)，cm-1；c——

光速；k——

化學鍵的力常數(shù)，N/cm；若把折合質(zhì)量與原子的相對原子質(zhì)量單位之間進行換算，折合為相對原子質(zhì)量單位，即可得到任務一 雙原子分子的振動2.化學鍵的力常數(shù)做簡諧振動的雙原子分子的基本振動頻率（波數(shù)）與化學鍵的力常數(shù)及相對原子質(zhì)量有直接關系。力常數(shù)（k）越大，折合相對原子質(zhì)量（u）越小，化學鍵的振動波數(shù)越高。除此之外，分子結構內(nèi)部因素和外部因素（化學環(huán)境）都影響分子振動頻率。鍵C—CC CC CC—

HO—

HN—

HC Ok/（N/cm）4.59.615.65.17.76.412.1化學鍵的力常數(shù)任務二 多原子分子的振動1.伸縮振動化學鍵兩端原子沿著價鍵的方向往返，做伸縮性運動，使鍵長發(fā)生變化而鍵角不變的振動稱為伸縮振動，如碳氧雙鍵、碳氫單鍵、碳氮三鍵之間的伸縮振動。對同一基團而言，不對稱伸縮振動的頻率及吸收強度總是高于對稱伸縮振動。任務二 多原子分子的振動2.彎曲振動彎曲振動又稱變形振動或變角振動，是一種鍵長不變而基團鍵角發(fā)生周期性變化的振動形式。-

表示垂直于紙面向下運動；+

表示垂直于紙面向上運動彎曲振動面內(nèi)彎曲振動面外彎曲振動指彎曲振動的方向垂直于分子平面。指彎曲振動完全位于平面上。面外搖擺振動（ω）扭曲變形振動（τ）面內(nèi)搖擺振動（ρ）剪式彎曲振動（δ）任務二 多原子分子的振動3.

振動自由度分子基本振動的數(shù)目稱為振動自由度，可以用來描述多原子分子振動形式的多少，每個振動自由度相對應于紅外光譜上一個基頻吸收帶。在中紅外區(qū)，只有分子中的振動、轉(zhuǎn)動和平動這三種振動形式的能量變化。一般分子線型分子非直線型分子振動自由度f

=

3N-轉(zhuǎn)動自由度-平動自由度。因繞自身鍵軸轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)動慣量為0，因而只有2個轉(zhuǎn)動自由度，其f

=

3N-5除了整個分子繞三個坐標軸有3個轉(zhuǎn)動自由度，還有在三個坐標方向的平動，其

f=3N-6任務三 紅外光譜產(chǎn)生的條件(一) ?

分子振動時，必須伴隨瞬時偶極矩的變化由于構成分子的各原子的電負性不同，從而表現(xiàn)出不同的極性，稱為偶極子，通常用分子的偶極矩（μ）來表示分子極性的大小。當偶極子處在電磁輻射的電場中時，該電場做周期性反轉(zhuǎn)，偶極子經(jīng)受交替的作用力，偶極矩減少或增加。因偶極子本身具有一定的振動頻率，因此，只有當輻射頻率與偶極子振動頻率相匹配時，分子才與輻射振動耦合增大其振動能，使分子由原來的基態(tài)振動躍遷到較高振動能級。因此，并非所有的振動都會產(chǎn)生紅外吸收。同一分子有多種振動方式，只有能使其偶極矩發(fā)生變化的振動形式才會吸收特定頻率的紅外輻射。任務三 紅外光譜產(chǎn)生的條件輻射光具有的能量與產(chǎn)生振動躍遷所需的躍遷能量相等(二)當一定頻率的紅外光輻射分子時，如果分子中某個基團的振動頻率和它一致，二者就會產(chǎn)生共振，光的能量則通過分子偶極矩的變化傳遞給分子，這個基團就吸收一定頻率的紅外光，產(chǎn)生振動躍遷。若連續(xù)用不同頻率的紅外光照射某試樣，因試樣對不同頻率的紅外光吸收程度不同，通過試樣后的紅外光在一些頻率范圍內(nèi)仍然較強，另一些頻率范圍減弱，通過紅外吸收光譜圖，就能對樣品進行定性和定量分析。任務四 紅外光譜的表示方法紅外光譜常用波長（單位：μm）、波數(shù) （單位：cm

1，代替頻率）表示，兩者之間的關系是：1 104 c

(cm)

(um)

式中

????

——

光的振動頻率，Hz；c——

光速，3×1010

cm/s。波數(shù)：指的是1

cm中含波的數(shù)量。紅外吸收光譜通常采用縱坐標為透射比T（%）、橫坐標為波數(shù)（cm

1）或波長λ（cm）曲線來描述曲線上的“谷”代表光譜吸收峰，由于縱坐標為透光率（T），所以吸收峰向下。任務四 紅外光譜的表示方法某有機化合物的紅外吸收光譜圖聚苯乙烯的紅外光譜圖同一T-λ曲線與T-曲線圖略有差異；因為前者采用的是波長等間隔分度，后者采用的是波數(shù)等間隔分度。項目二基團頻率和特征吸收峰任務一 紅外光譜區(qū)域的劃分1.紅外光譜區(qū)域的劃分紅外光譜區(qū)可分成基團頻率區(qū)（4000～1300

cm

1）和指紋區(qū)（1300～400

cm

1）兩個區(qū)域。(一) ?

基團頻率區(qū)基團頻率區(qū)是因伸縮振動產(chǎn)生的吸收帶，比較稀疏，容易辨認，常用于鑒定官能團，又稱官能團區(qū)或特征頻率區(qū)?；鶊F頻率區(qū)又可分為四個區(qū)域：（1）X—H鍵伸縮振動區(qū)（4000～2500

cm）。不飽和碳（2）羥基（O—H）是判斷醇和酚和有機酸類的重要依據(jù)。飽和碳（3）氨基的吸收峰與羥基相似。（4）其它。任務一 紅外光譜區(qū)域的劃分三鍵和累積雙鍵區(qū)（1900～2500

?????????????）(二)主要包括等三鍵的伸縮振動，以及等累積雙鍵的不對稱伸縮振動。(三) ?

雙鍵伸縮振動區(qū)（1300～1900

?????????????

）等的伸縮振動，苯環(huán)的骨架振動，以及芳香族化合物的該區(qū)域主要包括泛頻譜帶。（1）C

═

C伸縮振動。烯烴的C

═

C伸縮振動范圍是1680～1620cm?1

，通常很弱。單核芳烴的C

═

C伸縮振動范圍是1600cm?1和1500cm?1附近，兩個峰。這是芳環(huán)的骨架結構，用于判斷芳核是否存在。（2）C

═

O伸縮振動出現(xiàn)在1900～1650cm?1

，是紅外光譜中很有特征且通常是最強的吸收，因此易于判斷醛類、酮類、酯類、酸類以及酸酐等有機化合物。酸酐的羰基吸收帶譜由于振動耦合而呈現(xiàn)雙峰。（3）苯環(huán)的骨架振動約在1600，1580，1500及1450

cm?1處，苯的衍生物的泛頻譜帶出現(xiàn)在2000～1650

cm?1

，是C

—

H面外和C

═

C面內(nèi)彎曲振動的泛頻吸收，雖強度很弱，但其吸收特征在判斷芳核取代類型上是有參考價值的。任務一 紅外光譜區(qū)域的劃分(四) ?

單鍵區(qū)（1500～1300?????????????

）這個區(qū)域比較復雜，主要包括C—O、C—X（鹵素）等伸縮振動，N—H、C—H變形振動以及C

—

C單鍵骨架振動等。任務一 紅外光譜區(qū)域的劃分2.指紋區(qū)在400～1300cm

1區(qū)域中，存在因彎曲振動而產(chǎn)生的吸收峰。這些振動與一個分子的結構有關，當分子結構略有不同時，該區(qū)的吸收峰就出現(xiàn)細微的差異，并顯示出分子的特征，稱作指紋區(qū)。指紋區(qū)可以用于指認結構類似的化合物，也可以作為化合物含有某種基團的旁證。1300

~

900cm

1區(qū)域是C

─

N、C─

O、C

─

F、C

─

P、C─

S、 P

─

O、Si

─

O等單鍵的伸縮振動和C

═

S、S

═

O、P

═

O等雙鍵的伸縮振動吸收區(qū)。①②900～400cm

1區(qū)域的某些吸收峰可用來判斷化合物的順反構型。任務一 紅外光譜區(qū)域的劃分相關峰基頻峰泛頻峰3.特征吸收峰指能鑒定構成分子的基團或化學鍵存在，并且有較高強度的吸收峰。其對應的吸收頻率稱為特征吸收頻率。

除了特征吸收峰，還有相關峰、基頻峰和泛頻峰。1由于某一化學鍵的存在而出現(xiàn)的相互依存的吸收峰，稱為相關峰。2振動能級由基態(tài)躍遷到第二激發(fā)態(tài)、第三激發(fā)態(tài)……第n激發(fā)態(tài)時產(chǎn)生的吸收峰稱倍頻峰。指分子吸收一定頻率的紅外光后，振動能級從基態(tài)躍遷到第一激發(fā)態(tài)時產(chǎn)生的吸收峰。3任務一 紅外光譜區(qū)域的劃分4.吸收峰強度的影響因素吸收峰強度的表示方法1級別vssmwvw強度極強峰強峰中強峰弱峰極弱峰對應ε值>10020～10010～201～10<1通常用摩爾吸光系數(shù)ε表示分子吸收光譜的吸收峰強度。通常，紅外吸收光譜的ε值較小，并且同一分子的ε值因檢測儀器不同而改變，所以，ε值在定性鑒別中作用不大。因此紅外吸收峰的強度通常用5個級別來粗略地表示。紅外吸收峰的強度表示方法任務一 紅外光譜區(qū)域的劃分2吸收峰強度的影響因素紅外吸收峰的強度主要由分子振動過程中偶極矩的變化程度和產(chǎn)生能級躍遷概率兩個因素來決定。瞬時偶極矩的變化越大，吸收峰越強；振動能級躍遷的概率越大，吸收峰越強。通常遵循以下幾個規(guī)律：（1）化學鍵兩端連接的原子的電負性差別越大，伸縮振動產(chǎn)生的吸收峰越強。（2）同種基團的振動形式不同，其吸收峰強度也不同。通常，反對稱伸縮振動的吸收峰強度較對稱伸縮振動的吸收峰強度大，伸縮振動的吸收峰強度較變形振動的吸收峰強度大。（3）基頻峰由于相應的能級躍遷概率較大，所以通常吸收峰較強。而倍頻峰則因為相應的能級躍遷概率很低，因此吸收峰較弱。任務一 紅外光譜區(qū)域的劃分（4）分子對稱性越差，振動偶極矩變化越大，相應的吸收峰較強；而對稱性較強的分子的吸收峰則較弱。中心對稱的分子的凈振動偶極矩為零，則沒有紅外吸收峰出現(xiàn)。（5）分子中極性基團的共軛效應、氫鍵的形成及誘導效應等因素使吸收峰的強度增大。任務二 常見官能團的特征吸收頻率化合物官能團吸收峰位置/cm

1及特征振動形式醇、酚O─H單體3590～3650（s）*3200～3400（有氫鍵）（s，b）伸縮振動醇C─O850～802伸縮振動烷烴飽和C─H2850～2962（m～s）伸縮振動烯不飽和C─HR─CH═CH2：985～995（s），905～920（s）R─CH═CH─R（Z）：650～730（m）R─CH═CH─R（E）：950～980（s）R2C═CH2：885～895（s）R2C═CH─R：780～830（m）面外彎曲振動官能團的吸收頻率對推斷有機化合物的類型及分析分子結構有非常重要的參考價值。部分常見官能團的特征吸收頻率任務二 基團頻率的影響因素1.內(nèi)部因素(一) ?

電子效應包括誘導效應、共軛效應和偶極場效應。它們都是由化學鍵的電子分布不均勻引起的。誘導效應（I效應）1由于不同取代基具有不同的電負性，通過靜電誘導作用，引起分子中電子云分布發(fā)生改變，從而改變了化學鍵力常數(shù)，影響基團的特征頻率。通常取代基數(shù)目增加或取代基電負性增大，靜電誘導效應也相應增大，從而導致基團的振動頻率向高頻位移。任務二 基團頻率的影響因素共軛效應（C效應）2共軛體系中當雙鍵之間以一個單鍵相連時，雙鍵電子之間發(fā)生共軛而離域，使原基團中電子云密度平均化，雙鍵性減弱，化學鍵的力常數(shù)減小，使基團頻率向低波數(shù)方向移動。在同一個化合物中，通常是共軛效應和誘導效應同時存在時，吸收峰向占優(yōu)勢的一種效應方向移動。場效應（F效應）3任務二 基團頻率的影響因素場效應是原子或原子團的靜電場通過空間相互作用引起的，在分子的立體構型中，當空間結構決定了某些基團靠得很近時，會產(chǎn)生場效應。對于同一基團，若誘導效應和場效應同時存在，振動頻率最終移動的方向和程度，取決于這兩種效應的結果。(二) ?

氫鍵效應氫鍵的形成往往使基團的吸收頻率降低、譜峰變寬。分子間氫鍵受濃度影響較大，但分子內(nèi)的氫鍵不受濃度影響。任務二 基團頻率的影響因素(三) ?

振動偶合效應當兩個振動頻率相同或相近的基團連接在一個共同的原子上時，一個鍵的振動通過共同鏈接的原子使另一個鍵的長度改變，從而形成了強烈的相互作用。發(fā)生偶合作用，使振動頻率發(fā)生變化，一個向高頻方向移動，另一個向低頻方向移動，分裂成兩個峰。一個比原來譜帶的頻率高一點，另一個低一點。費米共振效應(四)當一個振動的基頻與另一個振動的倍頻接近時，發(fā)生相互作用而產(chǎn)生很強的吸收峰或發(fā)生裂分，這種現(xiàn)象稱為費米共振。任務二 基團頻率的影響因素2.外部因素外部因素主要是指測試樣品的狀態(tài)以及溶劑極性的不同引起基團頻率的移動。外部因素主要有以下幾種：溶劑的極性溶劑極性越小，極性基團的伸縮振動頻率越高。試樣測試狀態(tài)所處物態(tài)、制備樣品的方法、結晶條件、吸收池厚度以及測試溫度等。紅外光譜儀元件性能優(yōu)劣影響相鄰峰的分辨率。項目三紅外光譜儀任務一 色散型紅外分光光度計1.工作原理光源發(fā)射出的紅外光被分成強度相等的兩束光，一束通過樣品池，另一束通過參比吸收池。它們隨扇形旋轉(zhuǎn)面的調(diào)制交替通過單色器，然后被檢測器檢測。當樣品有吸收，兩束光強度不一樣，檢測器則產(chǎn)生交流信號，驅(qū)動光楔進入?yún)⒈裙饴?，使參比光束減弱至與樣品光束強度相等。被衰減的參比光束能量就是樣品吸收的輻射能，與光楔相連的記錄筆直接記錄下在不同波數(shù)范圍的吸收峰。色散型紅外光譜儀的結構與原理示意圖任務一 色散型紅外分光光度計雙光束①單色器在樣品室之后。由于紅外光源的輻射強度低，即使靠近樣品也不足以使其產(chǎn)生光分解，需要對輻射信號進行大幅度放大，而單色器在樣品室之后可以消除大部分散射光而不至于到達檢測器。②斬光器轉(zhuǎn)動頻率低，響應速率慢，可以消除檢測器周圍物體的紅外輻射。③色散型紅外光譜儀的特點有：任務一 色散型紅外分光光度計（1）能斯特燈

（2）碳硅棒

（3）白熾線圈

用鎳鉻絲螺旋線圈或銠線做成。工作溫度約1100K。其輻射能量略低于前兩種，但其使用壽命長。優(yōu)勢是發(fā)射的光強度高，使用壽命可達1年，但它的機械強度差，并且具有很大的電阻負溫度系數(shù)。其使用壽命長、堅固、發(fā)光面積大，其輻射能量與能斯特燈接近，但在長波范圍（大于2000

cm

1）能量輸出遠大于能斯特燈。2.基本結構(一) ?

光源紅外光譜儀的光源是應能發(fā)射高強度連續(xù)紅外輻射，符合此要求的紅外光源是穩(wěn)定的惰性固體在加熱時產(chǎn)生的輻射。常見的有如下幾種：任務一 色散型紅外分光光度計材料透光波長范圍λ/μm注意事項氯化鈉0.2～25易潮解，低于40%濕度下使用溴化鉀0.25～40易潮解，低于35%濕度下使用氟化鈣0.13～12不溶于水，可測水溶液譜氯化銀0.2～25不溶于水，可測水溶液紅外光譜KRS-5（TlI58%，TlBr

42%）0.5～40微溶于水，可測水溶液紅外吸收譜(二) ?

吸收池因石英、玻璃等材料不能透過紅外光，使用時應注意根據(jù)不同的工作波長范圍選用不同的透光材料來制作吸收池，紅外吸收池的透光窗片常用KBr、NaCl、CsI、KRS-5（TlI

58%、TlBr

42%）等透光材料制成。常用吸收池池窗材料的特性任務一 色散型紅外分光光度計(三) ?

單色器是色散型紅外分光譜儀的核心部件，主要由色散元件、準直鏡和狹縫構成，其性能由色散率、分辨率和集光本領決定。色散元件有光柵和棱鏡，常以光學性能更優(yōu)的光柵作為首選元件。目前常用的色散元件是復制閃耀光柵，其特點是具有線性色散，分辨率高，易于維護，對環(huán)境條件要求不高。(四) ?

檢測器紅外光本身是一種熱輻射，因此不能使用光電管、光電池等作為紅外光檢測器。目前紅外光譜儀檢測器常用的有高真空熱電偶、氣體檢測器、測輻射熱計以及光電導檢測器。（2）氣體檢測器任務一 色散型紅外分光光度計其原理是運用兩端點（冷接點端和熱接點端）因溫度不同產(chǎn)生溫差熱電位，（1）高真空熱電偶

紅外光照射熱電偶熱接點端使其溫度升高，致兩個端點間產(chǎn)生溫差，從而轉(zhuǎn)換成電位差，形成電流。常用的氣體檢測器是高萊池，是一種氣脹式檢測器，其靈敏度較高。高萊池檢測器可檢測全部紅外光波譜，但易老化，時間常數(shù)較長，不宜用作快速掃描檢測器。1—鹽窗；2—涂黑金屬膜；3—軟鏡膜；4—泄氣支路；5—氪氣盒高萊池檢測器示意圖（3）高真空熱電偶

任務一 色散型紅外分光光度計采用半導體材料薄膜，將其置于非導電的玻璃表面，密閉于真空艙內(nèi)。（4）光電導檢測器

吸收輻射后非導電性的價電子躍遷至高能量的導電帶，從而降低半導體電阻，產(chǎn)生信號。(五) ?

顯示器必須用記錄器記錄紅外光吸收管譜圖。紅外光譜都由記錄儀自動記錄譜圖。儀器都配有計算機，以控制儀器操作、優(yōu)化譜圖中的各種參數(shù)、進行譜圖的檢索。以極薄的熱感元件做受光面，并被裝置在惠斯登電橋的一個臂上，當受光面被很弱的紅外輻射所照射時，熱感元件電阻會隨著溫度的變化發(fā)生微小的變化，則可通過測量電阻的變化來測定紅外光輻射能。隨著計算方法和技術的進步，20世紀70年代出現(xiàn)了新一代的傅里葉變換紅外光譜儀，它無色散元件，由光源、邁克爾遜干涉儀、檢測器以及計算機記錄儀等構成。相較于色散型紅外光譜儀，其掃描速度快、波數(shù)精度高、分辨率高、光譜范圍寬、靈敏，廣泛應用于弱紅外光譜的測定、紅外光譜的快速測定以及與色譜聯(lián)用。任務二 傅里葉變換紅外光譜儀1.工作原理傅里葉變換紅外光譜儀結構示意圖任務二 傅里葉變換紅外光譜儀2.結構（1）光源（2）邁克爾遜干涉儀傅里葉變換紅外光譜儀（3）檢測器邁克爾遜干涉儀結構和原理示意圖能斯特燈和碳化硅。核心部件。由動鏡、定鏡、分光板和檢測器構成。常用熱釋點檢測器。任務二 傅里葉變換紅外光譜儀3.傅里葉變換紅外光譜法的優(yōu)點（1） ? 光譜范圍寬（104～10-1

cm），檢測靈敏度高。（2）掃描速度極快，通常在1s內(nèi)完成掃描，掃描速度最快能達到60次/s。（3）掃描過程的每一瞬間測量都包含了分子振動的全部信息，有利于瞬間變化和動態(tài)過程的研究。（4） ? 利用計算機多次累加，信噪比更高。項目四紅外光譜分析的實驗技術任務一 試樣制備技術（1）試樣應該是單一組分的純物質(zhì)，至少純度應高于98%或符合商業(yè)規(guī)格，才便于與純物質(zhì)的標準光譜進行對照。（2）試樣中不能含有游離水。（3）試樣的測試厚度以及濃度選擇應適當，以使光譜圖中的大多數(shù)吸收峰的透射比在15%～80%內(nèi)。1.紅外光譜法對試樣的要求紅外光譜的試樣可以是固體、液體或氣體，通常要符合以下條件：任務一 試樣制備技術2.試樣制備方法(一) ?

固體試樣的制備壓片法1將研細的試樣粉末分散在研細的固體分散介質(zhì)中，并用壓片裝置壓成透明薄片后再進行測定的方法叫作壓片法。（1）除了介質(zhì)，試樣也需要盡量研細（小于2μm）；（2）對于不穩(wěn)定的化合物不宜采用壓片法；（3）壓片法測試后的樣品可以回收。注意：任務一 試樣制備技術薄膜法2將固體樣品制成薄膜后再來測定的方法叫作薄膜法，常適用于高分子化合物的測定，一些高分子化合物薄膜可直接用來測定，但大多數(shù)需要將樣品制成薄膜。制樣方法：熔融法 溶液成膜法 切片法糊狀法3（1）應選擇合適的研糊劑并準確掌握其用量，以避免樣品的特征紅外吸收受到干擾（2）用白油做糊劑不能用來測定飽和碳氫鍵的吸收情況，可改用氯丁二烯做糊劑（3）此法適用于樣品中含有羥基的測定。將干燥試樣研磨后的粉末分散或懸浮在液體介質(zhì)中的制樣方法稱為糊狀法。實驗過程中需要注意的是：任務一 試樣制備技術液體試樣制備法(二)壓片法1也可稱為夾片法，即在可拆池兩側(cè)之間，滴液體樣1～2滴，使之形成一層薄的液膜。液膜厚度可借助于池架上的緊固螺旋帽做細微調(diào)節(jié)。該法操作簡單，適用于對高沸點及濃溶液樣品進行定性分析。對于易流動液體，最好不使用可拆式液體槽。可拆式液體槽的結構示意圖任務一 試樣制備技術溶液法2適用于固體樣品溶液及液體樣品（揮發(fā)性液體）的測定，通常應使用固定式液體槽。在操作時應戴橡皮手套，以防液體槽的單晶片受到手汗的侵蝕；測定完畢后應立即倒出試樣并用溶劑清洗液體槽。(三) ?

氣體試樣的制備氣體（氣體混合物）試樣可直接在氣體吸收池中測試，先將氣槽抽真空，再將試樣注入，密閉后測試。吸收池兩端粘有紅外透光的NaCl或KBr窗片。玻璃氣槽結構圖任務二 定性鑒別1.解析光譜圖前的準備工作：① 了解試樣的來源以估計其可能的范圍。測定試樣的物理常數(shù)如熔沸點、溶解度、折光率、旋光率等性質(zhì)作為定性的旁證，收集相關資料（如紫外吸收光譜、核磁共振波譜、質(zhì)譜等)。試樣的分離與純化。用合適的分離純化方法（如分餾、萃取、重結晶、層析等）純化未知樣品，以得到單一的純物質(zhì)。根據(jù)元素分析及相對分子質(zhì)量的測定，求出分子式。確定未知物的不飽和度Ω，以推測分子式可能具有的結構，并驗證光譜解析結果的合理性。②③④⑤任務二 定性鑒別不飽和度（Ω）表示有機分子中碳原子的不飽和程度。其計算公式為：Ω=1+n4+1/2(n3-n1)式中：n4、n3、n1——

分子中所含的四價、三價和一價元素原子的數(shù)目（二價原子不參加計算）。Ω=0Ω=1Ω=2說明有機分子呈飽和鏈狀，應為鏈狀烴及其不含雙鍵的衍生物。說明有機分子中可能含有一個雙鍵或一個環(huán)。說明有機分子中可能含有兩個雙鍵或一個三鍵或一個雙鍵一個環(huán)或兩個脂環(huán)。說明有機分子中可能含有苯環(huán)。Ω≥4任務二 定性鑒別【例5-1】C6H5NO2的不飽和度Ω=1+6+1/2×（1-5）=5，即可推斷含有一個苯環(huán)和一個NO鍵。【例5-2】某烴分子結構中含有一個苯環(huán)、兩個碳碳雙鍵和一個碳碳三鍵，它的分子式可能是下列的哪種？A.

C9H12 B.

C17H20 C.

C20H30 D.

C12H20解析：該烴的不飽和度為4+2+2=8，而A、B、C、D選項的不飽和度分別是4、8、6、3，由此只有B選項為正確答案。任務二 定性鑒別2.解析光譜的程序（1）先從特征區(qū)的最強譜帶入手，推測未知物可能含有的基團，判斷不可能含有的基團。（2）用指紋區(qū)的譜帶驗證，找出可能含有基團的相關峰，用一組相關峰來確認一個基團的存在。（3）查對標準光譜核實。對于簡單化合物，確認幾個基團之后，便可初步確定分子結構。已知化合物的鑒定與文獻上的標準譜圖或標準品測得的譜圖相對照。未知物的鑒定利用標準光譜的譜帶索引或進行光譜解析。新化合物的鑒定進行綜合光譜解析。任務二 定性鑒別【例5-3】未知物分子式為C4H8O，其紅外光譜如圖所示，試推測其結構并說明依據(jù)。解：由其分子式可計算出該化合物的不飽和度為1，判斷為脂肪族的酮或醛。以2990、2981、2883、1716、1365、1170

cm

1等處的吸收峰，可判斷出化合物是C4H8O的紅外光譜任務二 定性鑒別C6H8N2的紅外光譜【例5-4】某化合物化學式為C6H8N2，其紅外光譜圖如圖所示，試推測其結構。解：（1）由化學式可計算出該化合物的不飽和度為4，推測其可能含有苯環(huán)。（2）由3030、1593、1502

cm

1處的吸收峰可確認該化合物含有苯環(huán)，由750cm

1的吸收可知含鄰位二取代苯環(huán)。（

3

）

3285

、3193

cm

1

是伯胺的特征吸收峰（對稱伸縮振動和反對稱伸縮振動）。（4）綜合圖譜解析及分子式，可知該化合物是任務三 定量分析紅外光譜定量方法包括直接計算法、標準曲線法（與紫外-可見分光光度法相同）、比例法、內(nèi)標法和差譜法等。1.直接計算法此法適用于組分簡單、特征吸收帶不重疊，且濃度與吸光度呈線性關系的樣品，即在單一波長下，吸光度與物質(zhì)的濃度成正比。基線法測吸光度任務三 定量分析2.比例法主要用于分析二元混合物中兩個組分的相對含量。在兩純組分的紅外光譜中各選擇一個互不干擾的吸收峰作為測量峰。設兩組分的濃度分別為c1、c2，c1+c2=1。根據(jù)吸收定律，由

A

bc可得A1

bc1A2

bc2R

A1

1bc1

K

c1A2

2bc2

c2K是兩組分摩爾吸光系數(shù)的比值，為常數(shù)，可通過兩組分的純物質(zhì)測得。把R代入c1+c2=1，得1Rc

2R

KKc

R

K任務三 定量分析3.內(nèi)標法選擇一個特征吸收峰與待測樣品的定量峰互不干擾的、試樣中不含有的內(nèi)標物。將一定量的內(nèi)標物分別與待