红外光谱分析技术

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1、红外光谱（FTIR）电磁波与光谱辐射分子运动光谱类型X射线内层电子跃迁X射线谱紫外-可见外层电子跃迁紫外-可见光谱红外光谱红外振动跃迁拉曼光谱转动跃迁转动光谱微波自旋跃迁顺磁共振无线电波核自旋跃迁核磁共振分子振动光谱红外光谱对偶极矩变化敏感鉴定官能团拉曼光谱对极化率变化敏感提供高聚物的骨架特征红外光谱使用的电磁波类型波长λ(μm)波数(cm-1)研究对象近红外0.75～2.513300～4000分子振动的泛频吸收中红外2.5～254000～400分子振动的基频吸收远红外25～830400～12转动能级跃迁、重原子团或化学键的

2、振动光谱及晶格振动光谱红外光谱的发展1666年牛顿证明一束白光可分为一系列不同颜色的可见光1800年，W.Herschel发现可见光区域红色末端之外还有看不见的其他辐射区域存在，其次是这种辐射能够产生热1881,Abney和Festing第一次将红外线用于分子结构研究,Hilger光谱仪拍下了46个有机液体的从0.7到1.2微米区域的红外吸收光谱。由于这种仪器检测器的限制，所能够记录下的光谱波长范围十分有限。发明测辐射热仪1889，Angstrem首次证实尽管CO和CO都是由碳原子和氧原子组2成，但因为是不同的气体分子而具有

3、不同的红外光谱图。这个试验最根本的意义在于它表明了红外吸收产生的根源是分子而不是原子。1892，Julius发表了20多种有机化合物的红外光谱，发现凡是含甲基的物质在3.45μm（3000cm-1）处都有吸收。第一次将分子的结构特征和光谱吸收峰的位置直接联系起来。1905，科伯伦茨发表了128种化合物的红外光谱1930，全面深入研究了红外光谱，研究了基频谱带的归属第一代以棱镜做色散原件的商品化红外光谱仪问世Elmer21双光束红外光谱议美国Perkin-Elmer公司1950开始制造是最早期商业化生产的双光束红外光谱议196

4、0，第二代以光栅做色散原件的红外光谱仪投入使用；开发了红外全反射装置、红外显微镜、红外偏振光等附件；应用了计算机第三代干涉型傅立叶变换红外光谱仪投入使用FTS-14型傅立叶变换红外光谱仪美国Digilab公司在1969年开始生产是最早商业化和完全由计算机控制傅立叶变换红外光谱仪Nicolet红外光谱仪傅立叶红外光谱仪特点¾具有快速、高信噪比和高分辨率等特点¾催生了许多新技术，例如步进扫描、时间分辨和红外成像等红外光谱1.红外光谱的基本原理2.影响官能团特征振动频率的因素3.红外光谱的分区4.常见聚合物的红外光谱5.红外光谱仪

5、器6.红外光谱样品的制备方法7.计算机辅助技术8.红外光谱的解析技巧9.红外光谱的应用10.其他红外光谱技术1.红外光谱的基本原理1.1多原子分子的振动方式与谱带νas>νs>>δ伸缩振动ν弯曲振动δ对称伸缩振动νs面内剪式弯曲振动β面外剪式弯曲振动γ不对称伸缩振动νas面内摇摆弯曲振动ρ面外摇摆弯曲振动ω多原子分子的红外吸收谱带V2V1V0V基频：V→V的跃迁01V倍频：V→V的跃迁02V组合频：两个或多个基频频率之和或之差V振动偶合：当两个或两个以上的基团连接在分子中同一个原子上时，其振动吸收带常常发生裂分，形成双峰。V

6、费米共振：当强度很弱的倍频带或组频带位于某一强基频吸收带附近时，弱的倍频带或组频带和基频带之间发生偶合，产生费米共振。C−COCl1.2红外吸收的产生条件∗ΔE＝E激－E基＝hν∗分子振动中偶极矩发生变化μ＝q×rμ：偶极矩q：负电荷量的大小r：正负电荷中心距离C＝O、O－H、N－HO－O、N－N、O＝C＝OOCO不对称伸缩振动，2349cm−1OCO对称伸缩振动，无红外吸收OCO弯曲振动，667cm−1OCO1.3红外谱图的表示λ：波长，μm吸光度A＝lg(I0/I)A=lgI0/I=εcl百分透过率T%＝I/I0×100

7、%A：吸光度T%：百分透过率，cm-1I：入射光强0I：透射光强红外光谱1.红外光谱的基本原理2.影响官能团特征振动频率的因素3.红外光谱的分区4.常见聚合物的红外光谱5.红外光谱仪器6.红外光谱样品的制备方法7.计算机辅助技术8.红外光谱的解析技巧9.红外光谱的应用10.其他红外光谱技术2.影响官能团特征吸收频率的因素CHOHNHCHH红外光谱的分区影响官能团特征吸收频率的因素2.1键力常数和原子质量的影响2.2电子效应2.3氢键2.4空间效应2.5物态的影响2.6浓度的影响2.1化学键的力常数和原子质量的影响：波数k：化

8、学键的力常数C：光速μ：折合质量m1,m2：原子质量X-H键伸缩振动频率B－HC－HN－HO－HF－H24002900340036004000Al－HSi－HP－HS－HCl－H17502150235025702890Ge－HAs－HSe－HBr－H2070215023002650Sn－H