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紅外分光光度計(jì)在有機(jī)分析方面的應(yīng)用
閱讀：3324 發(fā)布時(shí)間：2022-3-21紅外分光光度計(jì)：由光源發(fā)出的光，被分為能量均等對(duì)稱的兩束，一束為樣品光通過(guò)樣品，另一束為參考光作為基準(zhǔn)。這兩束光通過(guò)樣品室進(jìn)入光度計(jì)后，被扇形鏡以一定的頻率所調(diào)制，形成交變信號(hào)。
基本原理
由光源發(fā)出的光，被分為能量均等對(duì)稱的兩束，一束為樣品光通過(guò)樣品，另一束為參考光作為基準(zhǔn)。這兩束光通過(guò)樣品室進(jìn)入光度計(jì)后，被扇形鏡以一定的頻率所調(diào)制，形成交變信號(hào)，然后兩束光和為一束，并交替通過(guò)入射狹縫進(jìn)入單色器中，經(jīng)離軸拋物鏡將光束平行地投射在光柵上，色散并通過(guò)出射狹縫之后，被濾光片濾除高級(jí)次光譜，再經(jīng)橢球鏡聚焦在探測(cè)器的接收面上。探測(cè)器將上述交變的信號(hào)轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的電信號(hào)，經(jīng)放大器進(jìn)行電壓放大后，轉(zhuǎn)入A/D轉(zhuǎn)換單位，計(jì)算機(jī)處理后得到從高波數(shù)到低波數(shù)的紅外吸收光譜圖。
用一定頻率的紅外線聚焦照射被分析的試樣,如果分子中某個(gè)基團(tuán)的振動(dòng)頻率與照射紅外線相同就會(huì)產(chǎn)生共振,這個(gè)基團(tuán)就吸收一定頻率的紅外線,把分子吸收的紅外線的情況用儀器記錄下來(lái),便能得到全面反映試樣成份特征的光譜,從而推測(cè)化合物的類型和結(jié)構(gòu).IR光譜主要是定性技術(shù),但是隨著比例記錄電子裝置的出現(xiàn),也能迅速而準(zhǔn)確地進(jìn)行定量分析.
特點(diǎn)和主要用途:一般的紅外光譜是指2.5-50微米(對(duì)應(yīng)波數(shù)4000--200厘米-1)之間的中紅外光譜,這是研究研究有機(jī)化合物常用的光譜區(qū)域.紅外光譜法的特點(diǎn)是:快速,樣品量少(幾微克-幾毫克),特征性強(qiáng)(各種物質(zhì)有其特定的紅外光譜圖),能分析各種狀態(tài)(氣,液,固)的試樣以及不破壞樣品.紅外光譜儀是化學(xué),物理,地質(zhì),生物,醫(yī)學(xué),紡織,環(huán)保及材料科學(xué)等的重要研究工具和測(cè)試手段,而遠(yuǎn)紅光譜更是研究金屬配位化合物的重要手段.
在有機(jī)分析方面的應(yīng)用
1.化合物中各原子團(tuán)組合排列情況,是同紅外光譜中出現(xiàn)的特征官能團(tuán)來(lái)確定的.
(1)溴化四氯化對(duì)位甲酚的結(jié)構(gòu),過(guò)去實(shí)驗(yàn)認(rèn)為它有三種可能的結(jié)構(gòu),但未能鑒別確定,現(xiàn)經(jīng)過(guò)紅外光譜證實(shí)只有一種結(jié)構(gòu).
(2)二分子醛縮合醇酮,應(yīng)為(I)式.若(I)式R換成吡啶基,則化學(xué)性質(zhì)和(I)卻不相同了,它具有烯二醇式的反應(yīng)如(II)式.可是在極烯的溶液中,也看不到自由羥基的3700cm(-1)-譜帶,卻在2750cm(-1)有締全氫鍵出現(xiàn).可知它已形成了分子內(nèi)氫鍵. (I)羥酮式 (II)烯二醇式
2.異構(gòu)體的測(cè)定——可鑒定立體異構(gòu)體和同分異構(gòu)體
(1)順?lè)串愺w的測(cè)定——順?lè)串悩?gòu)體原子團(tuán)排列順序因無(wú)對(duì)稱中心,故C=C雙鍵在1630cm(-1),724cm(-1),而反式的C=C在較高頻率.
(2)同分異構(gòu)體的鑒定——紅外光譜900～660cm(-1)區(qū)內(nèi)可看到苯環(huán)取代位置不同的同分體.
如二甲苯三個(gè)異構(gòu)體的吸收譜帶很不相同.鄰位在742cm(-1),間位在770cm(-1),對(duì)位在 800cm(-1),且因?qū)Χ妆綄?duì)稱性強(qiáng),它的C=C雙鍵(苯骨架)在1500cm(-1)變小,并且600cm(-1)譜帶消失.
又如正丙基,異丙基,叔丁基由紅外光譜中的甲基彎曲振動(dòng)可以看出.在1375cm(-1)只出現(xiàn)一個(gè)吸收帶,則表示為正丙基;若在1375cm(-1)出現(xiàn)相等強(qiáng)度的雙峰,則為異丙基;若在`1390cm(-1)及1365cm(-1)出現(xiàn)一強(qiáng)一弱譜帶,則為叔丁基.
乙醇和甲醚的分子式相同C2H6O,乙醇有羥基吸收帶在3500cm(-1),C-0伸縮振動(dòng)在1050～1250cm(-1),羥基彎曲振動(dòng)在950cm(-1).甲醚在3500cm(-1)無(wú)羥基吸收.它的第一強(qiáng)1150～1250cm(-1),這兩個(gè)同分異構(gòu)體很容易區(qū)別.
3.化學(xué)反應(yīng)的檢查——一個(gè)化學(xué)反應(yīng)是否已進(jìn)行*,可用紅外光譜檢查,這是因原料和預(yù)期的產(chǎn)品都有其特征吸收帶. 例如氧化仲醇為酮時(shí),原料仲醇的羥基吸收應(yīng)消失,酮的羰基171cm(-1)應(yīng)在產(chǎn)物中出現(xiàn)才反應(yīng)進(jìn)行*.
4.未知物剖析——可先將未知物分離提純,作元素分析,寫出分子式,計(jì)算不飽和度.從紅外光譜可得到此未知物主要官能團(tuán)的信息,確定它是屬于哪種化合物.結(jié)合紫外,核磁等可鑒定此化合物的結(jié)構(gòu).