相同基团和峰位的峰—与浓度有关—定量分析的基础!
讨论: 峰的强度越大则表明含量越高吗?
3.峰形
不同基团在同一频率范围内都可能有红外吸收,如-OH、-NH2的伸缩振动峰都在
-1
3400?3200 cm,但二者峰形状有显著的不同。此时峰形的不同有助于基团的鉴别。
-1
如:在3200-3600cm存在吸收峰,宽而钝的峰常是-OH,而尖峰可能是氨基。
4.关联峰
指由一个基团引起的一组具有相互依存关系的特征峰。 一个有机基团有时具有多个特征吸收峰,反之若谱图中同时有这些吸收峰都指证某一个有机基团,则分析结果更可靠!
-1-1-1-1
如苯环的确认:3000-3100cm;1660-2000cm;1450-1600cm;650-900cm。
五. 红外光谱分析的基本方法
物质的红外光谱是其分子结构的反映,谱图中的吸收峰与分子中各基团的振动形式相对应。可采用下列三种方法分析谱图:
1. 吸收峰----查表----基团(根据红外光谱的基础知识,运用四要素解图) 2. 若是单纯物质--对照标准图谱-SADLTER 图谱(外文工具书库) 3. 查已发表相关的文献--对照
练习:硅凝胶的红外光谱资料可查清华同方数据库(选摘要:硅凝胶,红外光谱),可查到各种吸收峰对应的振动模式。
练习:分析下图测试物质可能存在的基团?
小结
1. 红外光谱(中红外)是一种振动能级跃迁的吸收光谱,主要用于分析有机物中的基团和无
机离子。
2.分析红外谱图时要抓住四个主要要素:峰位,峰强,峰形和关联峰。 3. 掌握各基团特征吸收峰的位置,学会图谱的分析方法。
六、光谱峰位的影响因素
分子内基团的红外吸收会受到邻近基团及整个分子其他部分的影响,也会因测定条件及样品的物理状态而改变。所以同一基团的特征吸收会在一定范围内波动。影响因素有: 1. 化学键的强度
一般地说化学键越强,则力常数K越大,红外吸收频率 ? 越大。如碳碳三键,双键和单键的伸缩振动吸收频率随键强度的减弱而减小。
伸缩振动频率 (cm?1) 2150 1715 1200 2. 诱导效应
诱导效应可以改变吸收频率。如羰基连有拉电子基团可增强碳氧双键,加大C=O键的力常数K,使C=O吸收向高频方向移动。
C=O 伸缩振动频率(cm?1 ) 1715 1815 ~ 1785
3. 共轭效应
共轭效应常使C?O双键的极性增强,双键性降低,减弱键的强度使吸收向低频方向移动。例如羰基与α、β不饱和双键共轭,从而削弱了碳氧双键,使羰基伸缩振动吸收频率向低波数位移。
C=O伸缩振动频率(cm?1) 1715 1685 ~ 1670
4. 成键碳原子的杂化状态
一般化学键的原子轨道s成分越多,化学键力常数K越大,吸收频率越高。
sp sp2 sp3
C?H伸缩振动频率(cm?1) 3300 3100 2900
5. 键张力的影响
主要是环状化合物环的大小不同影响键的力常数,使环内或环上基团的振动频率发生变化。具体变化在不同体系也有不同。 例如: 环丙烷的C-H伸缩频率在3030 cm-1,而开链烷烃的C-H伸缩频率在3000 cm-1以下。
6.氢键的影响
形成氢键后基团的伸缩频率都会下降。例如:乙醇的自由羟基的伸缩振动频率是3640 cm-1,而其缔合物的振动频率是3350 cm-1。形成氢键还使伸缩振动谱带变宽。 7. 振动的耦合
若分子内的两个基团位置很近,振动频率也相近,就可能发生振动耦合,使谱带分成两个,在原谱带高频和低频一侧各出现一个谱带。例如乙酸酐的两个羰基间隔一个氧原子,它们发生耦合。羰基的频率分裂为1818和1750 cm-1。(预期如果没有耦合其羰基振动将出现在约1760 cm-1)。弯曲振动也能发生耦合。
8. 物态变化的影响
通常同种物质气态的特征频率较高,液态和固态较低。如丙酮vC=O(气)=1738 cm-1, vC=O(液)=1715 cm-1。溶剂也会影响吸收频率。
七. 定量分析
定量依据是Lambert-Beer定律:吸光度(A)
A=ε*C * L
其中: ε为摩尔吸光系数,A= -lgT = -lg(It/Io)= lg(Io/It)
定量时吸光度的测定常用基线法。如图所示,图中I 与I0之比就是透射比。
思考:如何按图从坐标T%计算A? 如何做标准曲线?
八、样品制备技术 1.对试样的要求
(1) 试样尽可能是单一组分的纯物质,纯度应>98%,便于与纯化合物的标准进行对照。多组分试样应在测定前尽量预先用分馏、萃取、重结晶、区域熔融或色谱法进行分离提纯。
(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,而且还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。包括控制浓度和压片的厚薄尺寸。
2. 制样方法
(1) 固体样品的制备
a.压片法:
将1-2mg固体试样与200mg纯KBr研细混合,研磨到粒度小于2μm,在油压机上压成透明薄片,即可用于测定。
b.糊状法: 研细的固体粉末和石蜡油调成糊状,涂在两盐窗上,进行测试。此法可消除水峰的干扰。液体石蜡本身有红外吸收,此法不能用来研究饱和烷烃的红外吸收。 (2) 液体样品的制备
a.液膜法:对沸点较高的液体,直接滴在两块盐片之间,形成没有气泡的毛细厚度液膜,然后用夹具固定,放入仪器光路中进行测试。