ftir原理及谱图解析共186张课件.ppt
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1、红外光谱简单介绍 .,红外光谱简单介绍 .,1800年,天文学家 Friedrich Wilhelm Herschel 分析太阳光谱。 他将太阳光通过棱镜使光分成不同的颜色,从而产生光谱。他用带黑色球体的温度计检测每种颜色的发热能力。当他在检测可见光以外部分的光谱温度时,发现一种不可见的辐射。 令人吃惊的是,他发现接近红光部分的区域(明显不是太阳光)具有最强的发热能力。Herschel 得出结论在红光之外存在一种人类肉眼不可见的光,这种光就被成为“红外”光。,Friedrich Wilhelm Herschel(1738 - 1822),1800年,天文学家 Friedrich Wilhelm
2、 H,不同波段的光连接起来构成成了整个光谱范围。,不同波段的光连接起来构成成了整个光谱范围。,当一束红外光射到物质上,可能发生:吸收、透过、反射、散射或者激发荧光,光束,反射,散射,吸收,当一束红外光射到物质上,可能发生:吸收、透过、反射、散射或者,每一台傅立叶变换红外光谱仪,由以下几部分构成:一个光源、一个干涉仪(分束器是它的一部分)以及一个检测器。,每一台傅立叶变换红外光谱仪,由以下几部分构成:一个光源、一个,透射光谱,为了计算得到一张透射光谱图,必须进行以下步骤:光路中没有样品的干涉图经过傅立叶变换,结果为单通道背景光谱R().,傅立叶变换,透射光谱为了计算得到一张透射光谱图,必须进行以
3、下步骤:傅立叶,在光路中放置样品时测量并经过傅立叶变换获得,结果为单通道样品光谱S()。S()与背景光谱形状相似,只是在样品有吸收的波数下强度降低。,傅立叶变换,在光路中放置样品时测量并经过傅立叶变换获得,结果为单通道样品,最后的透射光谱图T()通过样品图除以背景图获得。T() = S()/R(),5001,0001,5002,0002,5003,0003,4000 3500 3000 2500 2000,红外光谱的数据不仅可以进行定性的分析还能进行定量的分析。光谱的定性分析:1.鉴别未知物质2.已知物质的鉴定光谱的定量分析。,红外光谱的数据不仅可以进行定性的分析还能进行定量的分析。,1)Co
4、nnes优点:也就是波数精度高优点。干涉图的取样间隔,dx, 由HeNe激光单色光所决定,是激光干涉图相邻两个零点位置之间距离决定。所得谱图点之间的间隔与dx成反比,因此FT-IR光谱仪具有波数精度高的优点,一般为百分之几个波数。2) JAQUINOT优点:FTIR光谱仪 使用的圆形孔径比光栅型光谱仪用的夹缝面积大的多,因此可以使更多光通量通过。3)FELLGETT优点:在光栅型光谱仪中,光谱S()直接被测量,直接记录连续的、狭窄的波长范围内的强度得到红外光谱图。而在FT-IR光谱仪中,所有从IR光源发出的波长同时被检测器检测。Jaquinot 和Fellgett 优点的联合意味着FT光谱仪比
5、色散型光谱仪的信噪比高了10倍多。,FTIR光谱仪的优点,色散型红外光谱仪,傅立叶变换红外光谱仪,1)Connes优点:也就是波数精度高优点。干涉图的取样间隔,谱图解析正己烷,正己烷最常见的有机化合物。,谱图解析正己烷正己烷,谱图解析正己烷,这个样品是液体样品,夹在两个KBr窗片之间得到的谱图。从谱图上来看,这个化合物的红外吸收峰比较宽,表明该化合物是一个饱和化合物。由于饱和化合物有很多低能量的构象,每一种构象吸收峰的位置有一定的差异,谱峰的加宽是由于不同构象的峰叠加而成的。,谱图解析正己烷这个样品是液体样品,夹在两个KBr窗片之间,谱图解析正己烷,谱图的解析一般从高波数开始,因为高波数谱峰频
6、率与基团一一对应,而且最容易解释。在3000cm-1以上没有吸收峰,表明没有不饱和的CH伸缩振动。在3000cm-1以下的四个峰是饱和C-H伸缩振动峰。,谱图解析正己烷谱图的解析一般从高波数开始,因为高波数谱峰,谱图解析正己烷,在2962cm-1处的峰是CH3基团的反对称伸缩振动。这种反对称伸缩振动范围296210cm-1,事实上,存在两个简并的反对称伸缩振动(显示其中一个)。,谱图解析正己烷在2962cm-1处的峰是CH3基团的反对,谱图解析正己烷,在2926cm-1处,是CH2的不对称伸缩振动峰,一般在292610cm-1范围内。,谱图解析正己烷在2926cm-1处,是CH2的不对称伸缩,
7、谱图解析正己烷,2872cm-1处是CH3的对称伸缩振动峰,一般波数范围为:287210cm-1。,谱图解析正己烷2872cm-1处是CH3的对称伸缩振动峰,谱图解析正己烷,在2853cm-1处的吸收峰,是CH2的对称伸缩振动峰,一般这种振动峰的吸收位置在:285310cm-1。,谱图解析正己烷在2853cm-1处的吸收峰,是CH2的对,谱图解析正己烷,这是C-H弯曲振动区域,把该区域放大CH2和CH3的弯曲振动峰叠加在一起,关于这一点,我们可以比较环己烷和2,3-二甲基丁烷在该区间的吸收峰。,谱图解析正己烷这是C-H弯曲振动区域,把该区域放大CH2,谱图解析正己烷,在1460cm-1出现的宽
8、峰实际上是两个峰叠加而成的。一般地,CH3基团的反对称弯曲振动峰的位置在146010cm-1,这是一个简并弯曲振动(仅显示一种)。,谱图解析正己烷在1460cm-1出现的宽峰实际上是两个峰,谱图解析正己烷,在145510cm-1处,是CH2的弯曲振动峰吸收值(也叫剪刀振动)。,谱图解析正己烷在145510cm-1处,是CH2的弯曲,谱图解析正己烷,在137510cm-1,是CH3对称弯曲振动(也叫“伞”弯曲振动)吸收峰位置,这个峰通常时很有用的,因为这个峰比较孤立,比较环己烷的谱图,最大的差异就是在环己烷谱图中没有CH3基团的对称弯曲振动峰。,谱图解析正己烷在137510cm-1,是CH3对称
9、弯曲,谱图解析正己烷,这是指纹区,这一段区间的吸收有很多的因素,很难解释。不管多么复杂,利用参考谱图进行比对,即可对样品进行定性判断。,谱图解析正己烷这是指纹区,这一段区间的吸收有很多的因素,,谱图解析正己烷,当四个或更多的CH2基团在一根链上,72010 cm-1是CH2基团的摇摆振动。,谱图解析正己烷当四个或更多的CH2基团在一根链上,720,谱图解析2,3-二甲基丁烷,2,3-二甲基丁烷与正己烷相比,这两个化合物均有CH3和CH2基团;而环己烷却仅有CH2基团。,谱图解析2,3-二甲基丁烷2,3-二甲基丁烷,谱图解析2,3-二甲基丁烷,2962cm-1,CH3反对称伸缩振动(仅显示两个简
10、并反对称伸缩振动模式之一)。,谱图解析2,3-二甲基丁烷2962cm-1,CH3反对称,谱图解析2,3-二甲基丁烷,2880cm-1,CH3基团的伸缩振动。注意:这里没有CH2基团的吸收峰,因为该分子中没有CH2基团。,谱图解析2,3-二甲基丁烷2880cm-1,CH3基团的,谱图解析2,3-二甲基丁烷,1460cm-1,是CH3的反对称弯曲振动峰(仅显示两个简并模式中的一个)。,谱图解析2,3-二甲基丁烷1460cm-1,是CH3的反,谱图解析2,3-二甲基丁烷,1380和1365cm-1,是CH3”伞“形弯曲振动峰,在正己烷中,这是一个单峰;在2,3-二甲基丁烷中,两个CH3基团联在同一个
11、季碳上,这个峰就裂分成双峰,表明有叔丁基基团存在。,谱图解析2,3-二甲基丁烷1380和1365cm-1,是,谱图解析2,3-二甲基丁烷,指纹区:在这个区域与标准谱比较即可对该样品定性,注意这个样品没有720cm-1的CH2的摇摆振动峰。,谱图解析2,3-二甲基丁烷指纹区:在这个区域与标准谱比较,谱图解析1-己烯,1-己烯你能分辨出哪一个峰是双键峰?(提示:与己烷峰比较即可得出结论)。,谱图解析1-己烯1-己烯,谱图解析1-己烯,3080cm-1, 是CH2反对称伸缩振动峰。在3000cm-1以上有吸收峰,表面有不饱和基团存在(双键或炔烃或芳烃)。,谱图解析1-己烯3080cm-1, 是CH2
12、反对称伸缩,谱图解析1-己烯,2997cm-1, =CH2的对称伸缩振动。一般来说,反对称伸缩振动吸收峰的频率要高于对称伸缩振动的频率。,谱图解析1-己烯2997cm-1, =CH2的对称伸缩振,谱图解析1-己烯,2960cm-1,是CH3的反对称伸缩振动峰。,谱图解析1-己烯2960cm-1,是CH3的反对称伸缩振,谱图解析1-己烯,2924cm-1, CH2的反对称伸缩振动峰。,谱图解析1-己烯2924cm-1, CH2的反对称伸缩振,谱图解析1-己烯,2870cm-1, 是CH3的对称伸缩振动。,谱图解析1-己烯2870cm-1, 是CH3的对称伸缩振,谱图解析1-己烯,2861cm-1
13、,是CH2对称伸缩振动峰。,谱图解析1-己烯2861cm-1,是CH2对称伸缩振动峰,谱图解析1-己烯,1821cm-1(红色),是=CH2面弯曲振动,这是909cm-1处的基频峰的倍频峰(灰色),倍频峰的吸收强度要比基频峰弱得多。,谱图解析1-己烯1821cm-1(红色),是=CH2面弯,谱图解析1-己烯,1642cm-1是C=C伸缩振动,一般来说,164020cm-1是顺式和乙烯基的伸缩振动峰的位置;167010cm-1是反式、叔碳、季碳取代的双键伸缩振动峰的位置。反式-2-己烯只有一个很弱的吸收峰,这是因为内双键伸缩仅会导致偶极矩的微小变化(近似于对称的情况)。,谱图解析1-己烯1642
14、cm-1是C=C伸缩振动,一般来,谱图解析1-己烯,1466cm-1,CH3的反对称弯曲振动。,谱图解析1-己烯1466cm-1,CH3的反对称弯曲振动,谱图解析1-己烯,1455cm-1,CH2剪刀弯曲振动。,谱图解析1-己烯1455cm-1,CH2剪刀弯曲振动。,谱图解析1-己烯,1379cm-1,CH3的伞形弯曲振动峰。,谱图解析1-己烯1379cm-1,CH3的伞形弯曲振动峰,谱图解析1-己烯,指纹区:与参考谱图对比,即可以定性归属样品。注意:该谱图中没有720cm-1的CH2的摇摆振动吸收峰(一般只有4个或4个以上的CH2存在时才出现720cm-1的峰)。,谱图解析1-己烯指纹区:与
15、参考谱图对比,即可以定性归属样,谱图解析1-己烯,993cm-1,是=CH2的面扭曲振动,只有单取代或反式双键有此振动,该振动峰必须有两个反式的H存在;顺式双键有一个不同的面弯曲振动峰。,谱图解析1-己烯993cm-1,是=CH2的面扭曲振动,,谱图解析1-己烯,909cm-1,是CH2面弯曲振动峰,只有端基带两个氢的双键才有这个吸收峰。,谱图解析1-己烯909cm-1,是CH2面弯曲振动峰,只,谱图解析1-己烯,指纹区:与参考谱图对比即可对该化合物进行定性。注意:没有720cm-1的摇摆峰,因为该峰的出现必须4个和4个以上的CH2连在一起。,谱图解析1-己烯指纹区:与参考谱图对比即可对该化合
16、物进行,谱图解析1-庚炔,1-庚炔你能判断出哪些峰来自三键?(提示:与己烷谱图比对),谱图解析1-庚炔1-庚炔,谱图解析1-庚炔,3312cm-1, 是CH伸缩振动峰,一般来说,范围在330020 cm-1,而且非常尖锐。,谱图解析1-庚炔3312cm-1, 是CH伸缩振动峰,,谱图解析1-庚炔,2960cm-1,是CH3反对称伸缩振动峰。,谱图解析1-庚炔2960cm-1,是CH3反对称伸缩振动,谱图解析1-庚炔,2935cm-1,是CH2的反对称伸缩振动峰。,谱图解析1-庚炔2935cm-1,是CH2的反对称伸缩振,谱图解析1-庚炔,2870cm-1,是CH3对称伸缩振动峰。,谱图解析1-
17、庚炔2870cm-1,是CH3对称伸缩振动峰,谱图解析1-庚炔,2861cm-1,是CH2对称伸缩振动峰。,谱图解析1-庚炔2861cm-1,是CH2对称伸缩振动峰,谱图解析1-庚炔,2119cm-1,-CC伸缩振动峰,一般范围:端炔基,222010cm-1;分子链内炔基,222510cm-1。如果是对称取代,则该峰不出现(比较4-辛炔)。比较庚腈的CN伸缩振动(2247cm-1)。,谱图解析1-庚炔2119cm-1,-CC伸缩振动峰,一,谱图解析1-庚炔,1467cm-1,-CH3反对称弯曲振动峰。,谱图解析1-庚炔1467cm-1,-CH3反对称弯曲振动,谱图解析1-庚炔,1455cm-1
18、,-CH2剪刀弯曲振动。,谱图解析1-庚炔1455cm-1,-CH2剪刀弯曲振动。,谱图解析1-庚炔,1426cm-1,是-CH2基团的剪刀弯曲振动,由于炔烃的共扼效应,该峰有点漂移了。在庚腈中,也会发生相同的情况。,谱图解析1-庚炔1426cm-1,是-CH2基团的剪刀弯,谱图解析1-庚炔,1379cm-1,是-CH3的伞形弯曲振动。,谱图解析1-庚炔1379cm-1,是-CH3的伞形弯曲振,谱图解析1-庚炔,指纹区:与参考谱作比对即能给出结论。,谱图解析1-庚炔指纹区:与参考谱作比对即能给出结论。,谱图解析1-庚炔,1238cm-1,是-CH弯曲振动的倍频峰,基频(灰色)振动峰的位置在63
19、0cm-1。,谱图解析1-庚炔1238cm-1,是-CH弯曲振动的倍,谱图解析1-庚炔,729cm-1,是(CH2)4摇摆振动,只有在分子链上连续4个或4个以上CH2,才出现该峰。,谱图解析1-庚炔729cm-1,是(CH2)4摇摆振动,,谱图解析1-庚炔,630cm-1, -CH弯曲振动。注意:在4-辛炔中没有该峰。,谱图解析1-庚炔630cm-1, -CH弯曲振动。注意,谱图解析1-庚腈,庚腈你能从谱图中识别氰基峰吗?(提示:与己烷谱图比较),谱图解析1-庚腈庚腈,谱图解析1-庚腈,2960cm-1, -CH3的反对称伸缩振动峰。,谱图解析1-庚腈2960cm-1, -CH3的反对称伸缩,
20、谱图解析1-庚腈,2931cm-1, -CH2的反对称伸缩振动峰。,谱图解析1-庚腈2931cm-1, -CH2的反对称伸缩,谱图解析1-庚腈,2870cm-1, -CH3对称伸缩振动峰。,谱图解析1-庚腈2870cm-1, -CH3对称伸缩振动,谱图解析1-庚腈,2861cm-1, -CH2对称伸缩振动峰。,谱图解析1-庚腈2861cm-1, -CH2对称伸缩振动,谱图解析1-庚腈,2247cm-1,-CN伸缩振动峰,一般范围:225010cm-1,当有共扼键时,一般要低10-20cm-1。可以比较1-庚炔的炔基振动位置在2119cm-1。,谱图解析1-庚腈2247cm-1,-CN伸缩振动峰
21、,一,谱图解析1-庚腈,1467cm-1,-CH3反对称弯曲振动峰。,谱图解析1-庚腈1467cm-1,-CH3反对称弯曲振动,谱图解析1-庚腈,1455cm-1,-CH2剪刀弯曲振动。,谱图解析1-庚腈1455cm-1,-CH2剪刀弯曲振动。,谱图解析1-庚腈,1426cm-1,-CH2剪刀弯曲振动峰,由于氰基的共扼作用,发生位移,位移数与庚炔相似。,谱图解析1-庚腈1426cm-1,-CH2剪刀弯曲振动峰,谱图解析1-庚腈,1379cm-1, -CH3伞形振动峰。,谱图解析1-庚腈1379cm-1, -CH3伞形振动峰。,谱图解析1-庚腈,指纹区:与参考谱的比较可以得到明确的定性结论。,谱
22、图解析1-庚腈指纹区:与参考谱的比较可以得到明确的定性,谱图解析1-庚腈,729cm-1, -(CH2)4摇摆振动峰,只有连续4个或4个以上CH2基团才能出现该峰。,谱图解析1-庚腈729cm-1, -(CH2)4摇摆振动,谱图解析甲苯,甲苯仔细看一下谱图,然后我们逐个解析每一个峰。,谱图解析甲苯甲苯,谱图解析甲苯,这个样品是液体样品,夹在两个KBr窗片之间,得到红外谱图。特别注意:甲苯的峰都相当尖锐,表明分子是不饱和分子。不饱和分子的低能级的构象数少,测试时只是较少的构象能测试得到,因此谱峰较窄。,谱图解析甲苯这个样品是液体样品,夹在两个KBr窗片之间,,谱图解析甲苯,这是C-H伸缩振动峰区
23、域,显示苯环伸缩振动以及CH3的伸缩振动峰。我们可以与邻、间、对二甲苯进行谱图的比较,找出它们的相似性以及不同点。,谱图解析甲苯这是C-H伸缩振动峰区域,显示苯环伸缩振动以,谱图解析甲苯,305050cm-1,对应于芳环或不饱和C(sp2)-H伸缩振动,一般总是在3000cm-1,这些峰并不明确归属哪些振动模式。,谱图解析甲苯305050cm-1,对应于芳环或不饱和C,谱图解析甲苯,2962cm-1, -CH3反对称伸缩振动峰。,谱图解析甲苯2962cm-1, -CH3反对称伸缩振动峰,谱图解析甲苯,2872cm-1, -CH3对称伸缩振动峰。,谱图解析甲苯2872cm-1, -CH3对称伸缩
24、振动峰。,谱图解析甲苯,这些是在更低频率的峰的合频峰或倍频峰,这个形式的峰是单取代芳环峰的特征。对这些峰进行归属是没有意义的。我们可以比较二取代芳环在这个波段峰的形式。,谱图解析甲苯这些是在更低频率的峰的合频峰或倍频峰,这个形,谱图解析甲苯,这个区域是倍频峰的区域,放大的区域,是典型的单取代芳环的形式,我们不对这些峰作明确的归属,因为他们是真正的合频峰或倍频峰,比较邻、间、对二甲苯的红外谱图,它们的谱峰的形式是不一样的。,谱图解析甲苯这个区域是倍频峰的区域,放大的区域,是典型的,谱图解析甲苯,这是环伸缩振动区域,比较邻、间、对二甲苯的谱图,尤其在1600cm-1的峰,在对二甲苯中不出现该峰,因
25、为环伸缩振动是不会引起对二甲苯偶极矩的变化。,谱图解析甲苯这是环伸缩振动区域,比较邻、间、对二甲苯的,谱图解析甲苯,1601cm-1,是苯环的对称伸缩振动峰,苯环对称伸缩振动峰的波数范围在159010 cm-1,这个振动有偶极矩的变化,因此在红外上有吸收,但是这种情况只有发生在苯环不是对称取代的情况。这个吸收峰的强度与取代基有关,与对二甲苯的谱图比较。,谱图解析甲苯1601cm-1,是苯环的对称伸缩振动峰,苯,谱图解析甲苯,1500cm-1,不同形式的环伸缩振动,该振动峰的范围:150010cm-1,吸收峰强度变化。,谱图解析甲苯1500cm-1,不同形式的环伸缩振动,该振,谱图解析甲苯,14
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