仪器分析实验 固体试样的红外光谱分析 中心实验室 崔 颖 仪器分析实验 固体试样的红外光谱分析 中心实验室 崔 颖

种 类 光谱范围 主要用途 721分光光度计 可见光 含量分析 751分光光度计 紫外光 含量分析 红外分光光度计 红外光 有机物分析 分光光度计的分类 种 类 光谱范围 主要用途 721分光光度计 可见光 含量分析 751分光光度计 紫外光 含量分析 红外分光光度计 红外光 有机物分析

分光光度计的基本结构 杂散光 狭缝 （滤光，去除杂散光） 狭缝 （选择波长） 光源 （分光） 反射镜 单色器 ? 比色皿 （把光信号变 成电信号） 光源 棱 镜 （分光） 反射镜 光电转换器（检测器） 单色器 ? 比色皿

红外光谱仪的组件 1.光源 红外光谱仪中所用的光源通常是一种惰性固体，用电加热使之发射高强度的连续红外辐射。 常用的是Nernst灯或硅碳棒。Nernst灯是用氧化锆、氧化钇和氧化钍烧结而成的中空棒和实心棒。工作温度约为1700℃，在此高温下导电并发射红外线。但在室温下是非导体，因此，在工作之前要预热。它的特点是发射强度高，使用寿命长，稳定性较好。缺点是价格比硅碳棒贵，机械强度差，操作不如硅碳棒方便。硅碳棒是由碳化硅烧结而成，工作温度在1200-1500℃左右。

2. 比色皿 因玻璃、石英等材料不能透过红外光，红外吸收池要用 可透过红外光的NaCl、KBr、CsI等材料制成窗片。用NaCl、KBr、CsI等材料制成的窗片需注意防潮。固体试样常与纯KBr混匀压片，然后直接进行测定。 3.单色器 根据需要选择一定波长范围的单色光，作用是把来自光源的混合光分解为单色光并能随意改变波长，是分光光度计的心脏部分。 4.检测器 5.记录系统

红外分光光度计的特殊部件 1. 单色器 棱镜改用光栅：棱镜分光是折射，光有吸收；而光栅分光是反射，无吸收问题，且造价便宜。 2. 比色皿 直接用盐和样品研磨成直径在 5 微米以下的均匀粉末，用压片机压成薄片。

三种分光光度计 某些部件的不同(1) 721分光光度计 可见光 钨 灯 751分光光度计 紫外光 氘 灯 红外分光光度计 红外光 红外灯 一、光源 721分光光度计 可见光 钨 灯 751分光光度计 紫外光 氘 灯 红外分光光度计 红外光 红外灯

三种分光光度计 某些部件的不同(2) 721分光光度计 玻璃（透过可见光） 751分光光度计 石英（透过紫外光） 红外分光光度计 二、棱镜、比色皿的材料 721分光光度计 玻璃（透过可见光） 751分光光度计 石英（透过紫外光） 红外分光光度计 盐（NaCl、KBr等）（透过红外光）

三种分光光度计 测试内容的不同（3） 1. 721分光光度计 与 751分光光度计 2. 红外分光光度计 定量分析，测样品的浓度 。 1. 721分光光度计 与 751分光光度计 定量分析，测样品的浓度 。 一般只在某一个波长下操作。 2. 红外分光光度计 定性分析，测样品的种类。 需要测某一个波长范围内样品的吸收。

红 外 光 谱 图

红外光谱图的应用 一、定性分析 红外光谱法广泛用于有机化合物的定性鉴定和结构分析。 1 . 已知物的鉴定 将试样的谱图与标准的谱图进行对照，或者与文献上的谱图进行对照。如果两张谱图各吸收峰的位置和形状完全相同，峰的相对强度一样，就可以认为样品是该种标准物。如果两张谱图不一样，或峰位不一致，则说明两者不为同一化合物，或样品有杂质。如用计算机谱图检索，则采用相似度来判别。使用文献上的谱图应当注意试样的物态、结晶状态、溶剂、测定条件以及所用仪器类型均应与标准谱图相同。

红外光谱图的应用 2 . 未知物结构的测定 测定未知物的结构，是红外光谱法定性分析的一个重要用途。如果未知物不是新化合物，可以通过两种方式利用标准谱图进行查对： （1）查阅标准谱图的谱带索引，与寻找试样光谱吸收带相同的标准谱图； （2）进行光谱解析，判断试样的可能结构，然后在由化学分类索引查找标准谱图对照核实。 3. 几种标准谱图 （1）萨特勒（Sadtler）标准红外光谱图 （2）Aldrich红外谱图库 （3）Sigma Fourier红外光谱图库

红外光谱图的应用 1. 在3000cm-1处有吸收峰的基团有：苯环、羟基、碳-碳三键。 2. 碳-碳三键在2100~2400cm-1处也应有吸收峰，故此有机物没有碳-碳三键。所以3000cm-1处的吸收峰不代表碳-碳三键。

红外光谱图的应用 二、定量分析 红外光谱定量分析是通过对特征吸收谱带强度的测量来求出组份含量。其理论依据是朗伯-比耳定律。 此外，该法不受样品状态的限制，能定量测定气体、液体和固体样品。因此，红外光谱定量分析应用广泛。但红外光谱法定量灵敏度较低，尚不适用于微量组份的测定。

样品处理技术 一、红外光谱法对试样的要求 要获得一张高质量红外光谱图，除了仪器本身的因素外，还必须有合适的样品制备方法。 红外光谱的试样可以是液体、固体或气体，一般应要求： （1）试样应该是单一组份的纯物质，纯度应>98%或符合商业规格，才便于与纯物质的标准光谱进行对照。 （2）试样中不应含有游离水。水本身有红外吸收，会严重干扰样品谱，而且会侵蚀吸收池的盐窗。 （3）试样的浓度和测试厚度应选择适当，以使光谱图中的大多数吸收峰的透射比处于10%~80%范围内。

样品和空白的吸收及扣除方法 光通过空白 + 样品 仅有空白吸收 空白和样品同时吸收 （2）的吸收减去（1）的吸收才是样品的吸收 (1) 光通过样品 空白和样品同时吸收 (1) (2) （2）的吸收减去（1）的吸收才是样品的吸收

红外分光光度计的光路图 光源 光电 转换器 光电 转换器

旋转镜在左侧，光通过空白 光源 光电 转换器 光电 转换器

旋转镜在右侧，光通过样品 光源 光电 转换器

如何实现自动画图（1） 样品有吸收，输出正信号 空白 光梳 大 比色皿 正 小 比较放大器向电动机送去正信号。 样品 + 空白 空白吸收 样品吸收 原始及透过光

如何实现自动画图（2） 电动机驱使光梳向下运动 空白 光梳 小 比色皿 小 电动机得到正信号，驱使光梳下移，使比较放大器输出信号为零。 比较放大器 小 电动机得到正信号，驱使光梳下移，使比较放大器输出信号为零。 样品 + 空白 空白吸收 样品吸收 原始及透过光

如何实现自动画图（3） 另一个波长下样品吸收少 空白 光梳 小 比色皿 负 大 比较放大器向电动机送去负信号。 样品 + 空白 空白吸收 原始及透过光

如何实现自动画图（4） 电动机驱使光梳向上运动 空白 光梳 大 比色皿 大 电动机得到负信号，驱使光梳上移，使比较放大器输出信号为零。 比较放大器 大 电动机得到负信号，驱使光梳上移，使比较放大器输出信号为零。 样品 + 空白 空白吸收 样品吸收 原始及透过光

如何实现自动画图（5） 电动机得到正信号逆时针旋转 透过空白的光 光梳 滑轨右移 光的方向 记录笔 记录纸走纸方向 红外光谱图

如何实现自动画图（6） 电动机得到负信号顺时针旋转 透过空白的光 光梳 滑轨左移 光的方向 记录笔 记录纸走纸方向 红外光谱图

主管画图的光梳 有两个光梳，哪一个光梳在画图中起作用呢？ 通过移动此光梳而画图 光源 光电 转换器

另一个光梳的作用（1） 样品太薄，上面的光梳已无调节余地 空白 光梳 小 比色皿 负 大 比较放大器只能向电动机送去负信号。 样品 + 空白 空白吸收 样品吸收 原始及透过光

另一个光梳的作用（2） 下面的光梳向上移动 空白 光梳 大 比色皿 正 小 比较放大器可以向电动机送去正信号。 样品 + 空白 空白吸收 样品吸收 原始及透过光

关于光梳的几点说明 2. 样品处的光梳只有在需要时才在画图开始前调整一次，且调整后就保留在此位置。画图过程中不再移动。 1. 空白处的光梳在画图过程随着样品吸光度的变化不断地移动。 2. 样品处的光梳只有在需要时才在画图开始前调整一次，且调整后就保留在此位置。画图过程中不再移动。 3. 光梳移动的距离是有限的，因此，若样品太厚或太薄，则光靠移动样品处的光梳已无法解决问题，这时需要借助其它方法。

祝 同 学 们 身体健康，学业有成 谢 谢