【精品】红外分析相关知识

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1、红外分析相关知识一、近红外光谱技术优越性近红外光谱技术之所以能在短短的10多年内，在众多领域得到应用，进而在数据处理及仪器制造方面有如此迅速的发展，主要因为它在有机化合物的分析测定中有以下独特的优越性。1•很多物质在近红外区域的吸收系数小，使分析过程变得简单：作为分子振动能级跃迁产生的吸收光谱，近红外区域的倍频或合频吸收系数很小，一般较红外皋频吸收低1~3个数量级，所以样品无需稀释即可直接测定，便于生产过程的实时测定。2.适用于漫反射技术：近红外区内光散射效应大，且穿透深度大，使得近红外光谱技术可以用于漫反射技术对样品直接测定。3•近红外光可以在玻璃或石英介

2、质中穿透：近红外区的波长短，不被玻璃或石英介质所吸收。因而可以透过容器玄接对样品进行测定。更重耍的是使一般玻璃光纤或石英光纤可以用于近红外光谱技术，进而使传统的近红外光谱技术扩展到了工业生产过程分析及有毒有害情况下的在线检测。4•操作费用低：样品不需要预处理，操作费用低，仪器的高度自动化同吋降低了对操作者的技能要求。5•可以用于样品的定性，也可以得到精度很高的定量结果：采用多元校正方法及一组已知的同类样品所建立的定量模型，可以快速得到相对误差小于0.5%的测定结杲；定性分析采用识别分析程序，先取得一组已知样品的吸光度分布模型，再测得待定性样品在不同波长下的吸

3、光度分布，用聚类原理确定样品是否属于已有的模型,即这一类已知的样品。6•不破坏样品，不使用试剂，故不污染环境：近红外光谱分析只是取得样品的光谱信号，有时可以在原容器内直接测量，因而不需要其他试剂，测试过程不会产生任何污染。7•测试速度快:近红外光谱的信息必须由计算机进行数据处理及统计分析，•般一个样品取得光谱数据后可以立刻得到定性或定量分析结果，整个过程可以在不到2min内完。近红外光谱技术的另一个特点是通过1张光谱可以计算出样品的多种组成或性质数据。8.不适合痕量分析及分散性样品的分析：前者是技术原因，后者是经济原因。二、近红外光谱分析的物理基础由量子力学

4、知道，物质对光的选择性吸收是由物质的分子结构决定的。分子只吸收与它特征振动能量一致的光子并被激发到较高的能级。当光子的能量((E=hv)与分子的能级间隔相等时它才会被吸收。对于由N个原子组成的分子有3N个自由度，包括3个是平动自由度，3个为分子整体转动自由度。余下的3N-6个为分子内原子相互作用自由度，对应3N-6个基频吸收。基频吸收是指把分子从量子数为1的能级激发到量子数为2的能级时所吸收的能量。倍频吸收为光子把分子从1能级激发到3能级或更高的能级时所吸收的能量。光子同时激发两个能级的吸收称为合频吸收。当某一基频频率与另一基频的合频或倍频能量相等时会产生费

5、米((Fermi)共振。在分子中，如果成键的两个原子的止负电荷中心不重合的一对电偶极子以一定的频率振动也能吸收光，因此会对吸收谱产生影响。若某物质中的原子完全非极性且完全对称，该物质在不同波长处的吸收会相等，吸收谱变为…条直线。实际中此种情况较少，而是吸收谱中的每一波峰或波谷都反映了分子的组成结构特征，这就是光谱分析的物理基础。三.红外光谱法的应用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•定性分析(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

6、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，或样品有朵质。如用计算机谱图检索，则采用和似度来判别。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。(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。在对光谱图进行解析之前，应收集样品的有关资料和数据。了解

7、试样的来源、以估计其可能是哪类化合物；测定试样的物理常数，如熔点、沸点、溶解度、折光率等，作为定性分析的旁证；根据元素分析及相对摩尔质量的测定，求出化学式并计算化合物的不饱和度：?不饱和度=l+n4+(r)3-nl)/2式中n4、n3>nl、分别为分子中所含的四价、三价和一价元素原子的数目。当计算得？=0时，表示分子是饱和的，应在链状桂及其不含双键的衍生物。当？=1时，可能有一个双键或脂环；当？=2吋，可能有两个双键和脂环，也可能有一个畚键；当？=4时，可能有一个苯环等。但是，二价原子如S、0等不参加计算。谱图解析一般先从基团频率区的最强谱带开始，推测未知物

8、可能含有的基团，判断不可能含有的基团。再从指纹区的谱