红外线光谱仪课件

紅外線光譜儀Catalysis and Material Chemistry Lab.Dept of Chemistry NCUEElectromagnetic SpectrumCatalysis and Material Chemistry Lab.Dept of Chemistry NCUE10-11 10-10 10-9 10-8 10-7 10-6 10-5 10-4 10-3 10-2 10-1 10 101 102 103 波長-Ray X-Raymicrowave IR UV radiowave應用現象激發原子內電子轉移外電子轉移分子振動分子轉動電子旋轉共振核磁共振m紅外線光譜區的劃分Catalysis and Material Chemistry Lab.Dept of Chemistry NCUE光區波數範圍(cm-1)應用Near IR 12800-4000組合譜帶,倍頻的吸收,伸縮振動Mid IR4000-200在1300cm-1以上畫分為特性頻率區以顯現分子內一些特性原子團的吸收；在1300cm-1以下則稱為指紋區以顯現分子結構的差異Far IR200-10重原子的伸縮或彎曲振動模式、晶格振動、扭轉振動模式或分子轉動能的改變共價鍵的分子振動Catalysis and Material Chemistry Lab.Dept of Chemistry NCUE伸張壓縮水分子的振動模式Catalysis and Material Chemistry Lab.Dept of Chemistry NCUE伸縮振動(對稱)伸縮振動(不對稱)彎曲振動基本振動模式分子振動時，分子內各原子不時地對其平衡位置做前後振動，振動模式的數目則隨著分子內所含原子的數目而增多，且愈趨複雜。如果分子具有線性結構，則此分子會有3N-5個基本振動模式（fundamen tal vibrational mode），其中N表示分子內原子的數目；若分子具非線性結構，則有3N-6個基本振動。振動模式可依原子間鍵長或鍵夾角的改變而表現為伸縮振動或彎曲振動Catalysis and Material Chemistry Lab.Dept of Chemistry NCUEFTIR-傅立葉轉換紅外線譜儀Catalysis and Material Chemistry Lab.Dept of Chemistry NCUEFTIR示意圖Catalysis and Material Chemistry Lab.Dept of Chemistry NCUE干涉計樣品偵測計電子計算機記錄器光源FTIR樣品依所測物質之不同在備製待測樣品可選不同之方法,但主要可以分類為氣態,液態和固態樣品Catalysis and Material Chemistry Lab.Dept of Chemistry NCUE氣體樣品低沸點液體或氣體的光譜，可由將樣品膨脹入真空容槽而測得。而為達此目的，容槽有很多種，容槽長度從幾釐米到數米。較長的路徑是利用容槽中可反射的內壁使光束在出容槽前能多次通過樣品。Catalysis and Material Chemistry Lab.Dept of Chemistry NCUE液體樣品其實沒有任何一種溶劑可在全部的中紅外光區完全穿透。水和醇類很少用作溶劑的，不僅因為其吸收很強，也因為它會侵蝕最常被用來作容槽窗口的材料的鹼金屬鹵化物。所以要被用的溶劑必須注意是否已經有處理乾淨(主要是針對水，也就是要dry過的)。而當樣品的量很少或無適當溶劑可用時，通常由純液體來測光譜。此時我們是用薄膜來測光譜：將一滴純液體夾在兩個鹽片中以得到厚度為0.01mm或更小的薄膜。Catalysis and Material Chemistry Lab.Dept of Chemistry NCUE液體樣品容槽Catalysis and Material Chemistry Lab.Dept of Chemistry NCUE固體樣品方法一：無法溶於適當溶劑的固體一般將此，分析物分散在液體或固體介質中稱為油膏(mull)。磨碎調和技巧必須的條件是懸浮固體的粒子大小要比紅外光束的波長小。否則，相當大部分的輻射會因散射而損失。方法是將25mg的樣品置於12滴的重烴油(Nujol)中細磨至粉末狀(粒子大小要小於2m)。再將做好的油膏置於鹽片中間形成薄膜即可測試。Catalysis and Material Chemistry Lab.Dept of Chemistry NCUE固體樣品方法二：將一毫克或更少細研的樣品與約100毫克乾燥的溴化鉀(KBr)混合。混合時使用研鉢和杵，然而內有小球的研磨器效果更好。接著，將此混合物在特製模中，以10000到15000磅每英平方英吋的壓力，壓成透明薄片或mull。若薄片是在真空中去除包藏的氣體則會有最佳的結果。在把薄片置於儀器光束中做光譜測定。所得到的光譜通常會在3450和1640 cm-1 會有吸收帶，這是因為吸收了溼氣。Catalysis and Material Chemistry Lab.Dept of Chemistry NCUE固體樣品新型的反射式FTIR則可以不需要壓片，如此一來不會破壞原有樣品，只需要和適當量的溴化鉀粉末均勻混合後，即可以測量。更好的DRIFTs甚至可以控至測量條件，在真空或高壓中，或者是選擇在特定溫度中測量。不過缺定點是所使用的MCT(mercury cadmium telluride)偵測器需要在液態氮的環境中才能操作。Catalysis and Material Chemistry Lab.Dept of Chemistry NCUE常見的官能機Catalysis and Material Chemistry Lab.Dept of Chemistry NCUEC-C-H3000-2840 cm-1C=C-H3100-2990 cm-1CC-H3333-3267 cm-1C-C-H O2830-2695 cm-1CH3-1385-1365 cm-1常見的官能機Catalysis and Material Chemistry Lab.Dept of Chemistry NCUEC=C1680-1600 cm-1CC2260-2100 cm-1CN2260-2220 cm-1C=O1780-1650 cm-11600 and 1500 cm-1實例一：Catalysis and Material Chemistry Lab.Dept of Chemistry NCUEC3H6OC=OCH3C-CC-H實例二：Catalysis and Material Chemistry Lab.Dept of Chemistry NCUEC8H8(8-8)/2+1=5C-H倍音,合併環的伸縮振動同平面彎曲平面外彎曲5個鍵減去苯環還有1個C=C的伸縮1639cm-1平面外彎998,915cm-1問題一：下列那個分子吸收紅外線輻射？H2，HD，D2，HF，F2Catalysis and Material Chemistry Lab.Dept of Chemistry NCUE問題二：回答下列何者為真?(1)彎曲振動的力常數比伸縮表動為小，若C-O的伸縮頻率為1200cm-1，則C-O的彎曲振動頻率在一般儀器可測範圍以外。(2)C-F的伸縮振動頻率為1400cm-1，則C-I的伸縮振動頻率應很小。(3)由於高原小序原子所牽涉“例如鉻，其頻率超出一般儀器的掃瞄範圍。Catalysis and Material Chemistry Lab.Dept of Chemistry NCUE問題三：配合題：(a)ph.CH2.CO.CH3(b)4-甲基苯甲醛(c)ph.CH=CH.COOH(d)ph.CH2.CO.NH2(i)2800,2680,1680,750,810,沒有3100以上吸收(ii)3500-2500(寬),1680,1630,710,760(iii)3400,3200,1640,690,740(iv)1710,680,740,沒有3100以上吸收Catalysis and Material Chemistry Lab.Dept of Chemistry NCUE參考書目高立-紅外線光譜分析法高立-有機光譜學-第四章高立-儀器分析-第八章滄海-儀器分析-第十六、十七章Catalysis and Material Chemistry Lab.Dept of Chemistry NCUEans：Q1：HF,(HD)Q2：all trueQ3：c=ii；d=iii；b=i；a=ivCatalysis and Material Chemistry Lab.Dept of Chemistry NCUECatalysis and Material Chemistry Lab.Dept of Chemistry NCUE