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1、红外吸取光谱(IR）的基本原理及应用基本原理当红外光照射物质分子时,其具有的能量引起振动能级和转动能级的跃迁,不同的分子和基团具有不同的振动，根据分子的特性吸取可以鉴定化合物和分子的构造。运用红外光谱对物质分子进行的分析和鉴定。将一束不同波长的红外射线照射到物质的分子上,某些特定波长的红外射线被吸取，形成这一分子的红外吸取光谱。每种分子均有由其构成和构造决定的独有的红外吸取光谱,据此可以对分子进行构造分析和鉴定。红外吸取光谱是由分子不断地作振动和转动运动而产生的，分子振动是指分子中各原子在平衡位置附近作相对运动，多原子分子可构成多种振动图形。当分子中各原子以同一频率、同一相位在平衡位置附近作简
2、谐振动时，这种振动方式称简正振动（例如伸缩振动和变角振动）。分子振动的能量与红外射线的光量子能量正好相应，因此当分子的振动状态变化时，就可以发射红外光谱，也可以因红外辐射激发分子而振动而产生红外吸取光谱。分子的振动和转动的能量不是持续而是量子化的。但由于在分子的振动跃迁过程中也常常随着转动跃迁，使振动光谱呈带状。因此分子的红外光谱属带状光谱。分子越大，红外谱带也越多。红外光谱的应用(一）化合物的鉴定用红外光谱鉴定化合物，其长处是简便、迅速和可靠；同步样品用量少、可回收；对样品也无特殊规定,无论气体、固体和液体均可以进行检测。有关化合物的鉴定涉及下列几种：、鉴别化合物的异同某个化合物的红外光谱图
3、同熔点、沸点、折射率和比旋度等物理常数同样是该化合物的一种特性。特别是有机化合物的红外光谱吸取峰多达20个以上，犹如人的指纹同样彼此各不相似,因此用它鉴别化合物的异同,可靠性比其他物理手段强。如果二个样品在相似的条件下测得的光谱完全一致，就可以确认它们是同一化合物，例外较少。但当二个图有差别时,状况较复杂,须考虑下列因素，方能作出对的的结论:A同质异晶体：此为化学构造完全相似而晶形不同的化合物。由于分子在不同晶体的晶格中排列方式不同样,因此对光的散射和折射不相似,致使同质异晶体的固相红外光谱有差别，而在溶液中测的液相光谱应是相似的。B、同系物:同系物仅是构成链的单元数不同，因此它们的分子无序排
4、列的液相光谱往往相似,固相光谱则因晶体内晶胞不同而有微小的差别。因此在鉴定大分子的聚合物、多糖和长脂肪链的同系物时,最佳同步对比固相和液相光谱的异同，方能作出对的的判断。将二种同系物配成相似浓度的溶液，测量某些基团的吸取峰强度,如正脂肪酸同系物，可以根据亚甲基(2930)和甲基(60)二个蜂的强度比进行辨认。C、来源和精制措施：应注意到有些构造相似的化合物会因来源和精制措施的不同而使固相光谱有差别。D、溶剂和浓度:液相光谱鉴别化合物的异同须采用同一种溶剂和相似的浓度,由于溶剂自身有某些吸取峰能把试样的弱吸取掩盖;此外氢键等溶剂效应在不同浓度下作用强弱不等，也可以引起光谱的变化。E、吸取峰的相对
5、强度:对比光谱的异同不仅要注意每个吸取峰的位置与否一致，并且要注意各个蜂彼此之间的相对强度与否符合，否则就也许是构造上的微小差别引起的。2、 鉴别光学异构体:旋光性化合物的左、右对映体的固相红外光谱是相似的。对映体和外消旋体由于晶格中分子的排列不同,使它们的固体光谱彼此不同，而溶液或熔融的光谱就完全相似。非对映异构体由于是二种不同的化合物，因此无论是固相,还是液相光谱均不相似,特别在指纹区有各自的特性峰。但是大分子的差向异构体如高三尖杉酯碱与表高三尖衫酯碱，由于彼此晶格不同,固相光谱的差别较大，而液相光谱差别很小，这是应当注意的问题。3、辨别几何(顺、反）异构体：对称反式异构体中的双键处在分子
6、对称中心，在分子振动中链的偶极矩变化极小,因此在光谱中不浮现双键吸取峰。顺式异构体无对称中心,偶极矩有变化，故有明显的双键特性峰,以此可辨别顺、反异构体。不对称的分子，由于反式异构体的对称性比顺式异构体高，因此双键的特性峰前者弱，后者强。4、 辨别构象异构体：同一种化学键在不同的构象异构体中的振动频率是不同样的。以构象固定的六元环上的CY键为例,平展的CY键伸缩振动频率高于直立键,因素在于直立的CY键垂直于环的平面,其伸缩振动作用于碳上的复位力小;Y若在平展键，CY的伸缩振动使环扩张，复位力大,因此振动频率高。研究构象异构体要注意相的问题。固态结晶物质一般只有单一的构象,而液态样品大多是多种构
7、象异构体的混合物,因此二种相的光谱不尽相似。如果固相和液相光谱相似,则表白该化合物只有一种构象环状邻位双羟基化合物可以运用羟基之间的氢键推定构相。有分子内氢键的羟基特性峰波数低于游离羟基的波数。氢键越强,两者波数差越大。5、 辨别互变异构体：有机化学中常常遇到互变异构现象，如双酮有酮式和烯醇式二种,红外光谱极容易辨别它们。在四氯化碳溶液中酮式在7cm1有二个峰,烯醇式只有一种氢键鳌合的羰基,动频率降至150 cm1,比酮式低8000 cm-1。同步在160100 1区有共轭双键特性峰，强度与羰基近似。(二） 定性分析 根据重要的特性峰可以拟定化合物中所含官能团，以此鉴别化合物的类型。如某化合物
8、的图谱中只显示饱和H特性峰,就是烷烃化合物;如有-H和C=C或CC等不饱和键的峰，就属于烯类或炔类；其他宫能团如HX，Y,C=O和芳环等也较易认定,从而可以拟定化合物为醇、胺、脂或羰基等。同一种官能团如果处在不同的化合物中，就会因化学环境不相似而影响到它的吸取峰位置,为推定化合物的分子构造提供十分重要的信息。以羰基化合物为例,有酯、醛和酸酐等,运用化学性质有的容易鉴别,有的却很困难,而红外光谱就比较以便和可靠。红外光谱用于定性方面的另一长处是5000150 cm-1区内官能团特性峰与紫外光谱同样有加和性,可用它鉴定复杂构造分子或二聚体中含官能团的各个单体。(三）定量分析红外分光光度计同其他分光
9、光度计同样,可按照朗伯比尔定律进行定量分析。式中I。为入射光强度;I为透过光强度;为溶液浓度，以克升表达；l是吸取池厚度，以厘米表达；此时为吸光系数,即单位长度和单位浓度溶液中溶质的吸取度。如果浓度是以摩尔数升表达，则k应为（摩尔吸光系数)。由于红外分光光度计狭缝远比一般光电比色计的宽,通过的光波长范畴大，使某一定波数处的最高吸取峰变矮变宽，影响直观的强度，加之吸取池、溶剂和制备技术不易原则化等各方面的因素,使其精密度较紫外光谱低。基于混合物的光谱是每个纯成分的加和，因此可以运用光谱中的特定峰测量混合物中诸成分的百分含量。有机化合物中官能团的力常数有相称大的独立性,故每个纯成分可选一、二个特性
10、峰,测其不同浓度下的吸取强度，得到浓度对吸取强度的工作曲钱。用同一吸取池装混合物,分别在其所含的每个纯成分的特性峰处测定吸取强度，从相应的工作曲线上求取各个纯成分的含量。如杂质在同一处有吸取就会干扰含量，克服这个缺陷的措施是对每个成分同步测定二个以上特性峰的强度.并在选择各成分的特性峰时尽量是它的强吸取峰,而其她成分在其附近吸取很弱或主线无吸取。具体的测试措施这里不作详述。（四)鉴定样品纯度和指引分离操作一般纯样品的光谱吸取峰较锋利,彼此辨别清晰,如果含5%以上杂质,由于多种分子各自的吸取峰互相干扰，常减少每个峰的锋利度，有的线条会模糊不清。加之有杂质自身的吸取,使不纯物的光谱吸取峰数目比纯品
11、多，故与标淮图谱对比即可判断纯度。(五）研究化学反映中的问题在化学反映过程中可直接用反映液或粗品进行检测。根据原料和产物特性峰的消长状况，对反映进程、反映速度和反映时间与收率的关系等问题能及时作出判断。紫外原理1. 物质对光的选择性吸取分子的紫外-可见吸取光谱是基于分子内电子跃迁产生的吸取光谱进行分析的一种常用的光谱分析措施。当某种物质受到光的照射时，物质分子就会与光发生碰撞,其成果是光子的能量传递到了分子上。这样,处在稳定状态的基态分子就会跃迁到不稳定的高能态，即激发态： m（基态)+h-*(激发态) 这就是对光的吸取作用。由于物质的能量是不持续的,即能量上一量子化的。只有当入射光的能量（v
12、）与物质分子的激发态和基态的能量差相等时才干发生吸取 e=e-e1=h=c/ 而不同的物质分子因其构造的不同而具有不同的量子化能级,即e不同,故对光的吸取也不同。吸取光谱曲线（光吸取曲线）p：它反映了物质对不同波长光的吸取状况。紫外可见吸取光谱定性分析的根据:光吸取限度最大处的波长叫做最大吸取波长,用mx表达,同一种吸光物质，浓度不同步,吸取曲线的形状不同,max不变,只是相应的吸光度大小不同,这是定性分析的根据。 紫外-可见吸取光谱定量分析的根据:朗伯-比尔定律。 分光光度计,紫外可见分光光度计，721分光光度计,原子吸取分光光度计，荧光分光光度计,u分光光度计,knke分光光度计,分光光度
13、计的原理，分光光度计使用措施,分光光度计品牌，分光光度计价格2. 朗伯比尔定律。 紫外-可见分光光度计的定量分析的根据是朗伯-比尔定律。当单色光通过液层厚度一定的含吸光物质的溶液后,溶液的吸光度a与溶液的浓度c成正比，此公式的物理意义是,当一束平行的单色光通过均匀的具有吸光物质的溶液后，溶液的吸光度与吸光物质浓度及吸取层厚度成正比。应用：外可见吸取光谱应用广泛，不仅可进行定量分析，还可运用吸取峰的特性进行定性分析和简朴的构造分析,测定某些平衡常数、配合物配位比等;也可用于无机化合物和有机化合物的分析,对于常量、微量、多组分都可测定。物质的紫外吸取光谱基本上是其分子中生色团及助色团的特性,而不是
14、整个分子的特性。如果物质构成的变化不影响生色团和助色团,就不会明显地影响其吸取光谱,如甲苯和乙苯具有相似的紫外吸取光谱。此外，外界因素如溶剂的变化也会影响吸取光谱,在极性溶剂中某些化合物吸取光谱的精细构造会消失，成为一种宽带。因此，只根据紫外光谱是不能完全拟定物质的分子构造,还必须与红外吸取光谱、核磁共振波谱、质谱以及其她化学、物理措施共同配合才干得出可靠的结论。、化合物的鉴定运用紫外光谱可以推导有机化合物的分子骨架中与否具有共轭构造体系,如CC=C、C-CO、苯环等。运用紫外光谱鉴定有机化合物远不如运用红外光谱有效,由于诸多化合物在紫外没有吸取或者只有单薄的吸取,并且紫外光谱一般比较简朴，特
15、性性不强。运用紫外光谱可以用来检查某些具有大的共轭体系或发色官能团的化合物，可以作为其她鉴定措施的补充。（1）如果一种化合物在紫外区是透明的，则阐明分子中不存在共轭体系,不具有醛基、酮基或溴和碘。也许是脂肪族碳氢化合物、胺、腈、醇等不含双键或环状共轭体系的化合物。(2)如果在21020nm有强吸取，表达有K吸取带，则也许具有两个双键的共轭体系,如共轭二烯或,-不饱和酮等。同样在260，00,330m处有高强度K吸取带,在表达有三个、四个和五个共轭体系存在。(3)如果在260300nm有中强吸取（=21 000）,则表达有B带吸取,体系中也许有苯环存在。如果苯环上有共轭的生色基团存在时,则可以不小于10000。(4）如果在250300m有弱吸取带(R吸取带）,则也许具有简朴的非共轭并具有n电子的生色基团,如羰基等。、纯度检查 如果有机化合物在紫外可见光区没有明显的吸取峰，而杂质在紫外区有较强的吸取,则可运用紫外光谱检查化合物的纯度。3、异构体的拟定对于异构体的拟定，可以通过经验规则计算出max值，与实测值比较,即可证明化合物是哪种异构体。如: 乙酰乙酸乙酯的酮烯醇式互变异构4、位阻作用的测定由于位阻作用会影响共轭体系的共平面性质,当构成共轭体系的生色基团近似处在同一平面,两个生色
