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儀器分析Ch8 紅外線吸收光譜法 (基本原理 (紅外線吸收光譜 (紅外線光譜儀 (樣品處理 (固體樣品 (薄膜法 ((1) 溶液法, (2) …

- - - - 和分子的振動轉動有密切關係
        
        分子振動
        
        伸縮振動頻率
        
        原子的質量
        
        鍵的僵硬度 (stiffness of bond)
        
        較強的鍵
        
        拉長或壓縮需要更多力量
        
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        不同化合物 ( 鏡像異構物除外 )
        
        振動頻率振動不相同
        
        紅外線光譜被視為分子的“指印”或稱“指紋”(finger print)。
        
        振動偶合
        
        振動能可能被分子中的其他振動所偶合 (coupling)
        
        彎曲振動交互作用，需有一共同鍵在振動基之間。
        
        個別的振動能接近時，其偶合作用最大。
        
        間隔二個或二個以上的鍵，偶合作用很小或沒有。
        
        1.伸縮振動發生強的偶合時，必有一原子同屬二個振動。
        
        3.伸縮振動和彎曲振動之偶合，發生在伸縮鍵形成彎曲振動中，角度改變的一邊。
        
        發生偶合的振動，須是同一種對稱。
        
        是一個普遍現象
        
        因此對一個有機官能基無法準確指定一特定吸收峰位置
      - 波長範圍
        
        0.78-1000um
        
        波數
        
        12800-10cm-1
        
        紅外線光區分為三個區
        
        中紅外光區
        
        IR儀器
        
        2.5-15
        
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        2.5-50
        
        4000-200
        
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        近紅外光區
        
        0.78-2.5
        
        12800-4000
        
        1 more item...
        
        波長範圍
        
        遠紅外光區
        
        50-1000
        
        200-10
        
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    - - IR活化 (IR active)
        
        交互的鍵拉長
        
        壓縮受電磁波作用
        
        分子自然的振動頻率
        
        能量可被吸收
        
        極矩的鍵振動
        
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      - IR不活化 (IR inactive)
        
        對稱的而具有零偶極矩
        
        鍵與電場不相互作用
        
        其特性頻率在IR光譜中看不到
    - - 縱軸是透光度T%
      - 橫軸是波數
    - - 紅外線吸收之量測儀器
        
        分散光柵分光光度計 (dispersive grating spectrophotometer)
        
        主要用於定性分析。
        
        傅立葉轉換分光光度計 (fourier-transform spectrophotometer,FTIR)
        
        主要用於定性及定量紅外線測量。
        
        非分散光度計 (nondispersive photometer)
        
        主要用於大氣中不同種類有機物的定量測定。
        
        反射式光度計 (reflectance photometer)
        
        主要用於農業及工業上的固體物分析。
      - 光源
        
        能士特發光體 (Nernst glower)
        
        熾棒光源 (Globar source)
        
        白熱燈絲光源 (Incandescent wire source)
        
        汞弧燈 (Mercury arc)
        
        鎢絲燈 (Tungsten filament lamp)
        
        二氧化碳雷射光源 (Carbon dioxide laser source)
      - 單色器
        
        使用稜鏡或光柵將複合光色散成單色波
        
        再射到偵測器上測量
      - 紅外線的偵測器
        
        熱偵測器 (thermal detector)
        
        用於光度計及分散式分光光度計
        
        焦熱電偵測器 (pyroelectric detector)
        
        用於較複雜的傅立葉轉換分光光度計。
        
        光導偵測器 (photoconducting detector)
      - 樣品處理
        
        樣品必須不含水
        
        因為水會干擾羥基的測定，並且會腐蝕吸收槽之鹽窗。
        
        對於水溶液樣品，應使用KRS-5窗片作為吸收槽之測定
        
        樣品應是單一成分的純物質，其純度應大於98%
        
        否則應進行預分離，以免引起光譜干擾。
        
        3.樣品的濃度和厚度要適當
        
        大多數之吸收峰的透光度在15~70%T範圍內
        
        弱峰消失，中等強度的峰及微細結構部分消失
        
        得不到完整的譜圖
        
        4.直接測定固體樣品時，要求樣品顆粒直徑小於紅外線之波長，否則會發生對入射光明顯的散射。
        
        液體樣品
        
        (1) 液體吸收槽法
        
        溶液或液體可注入具有鹽片窗口的吸槽中進行測定
        
        (2) 夾片法
        
        適於樣品很少或沒有適當溶劑的低揮發性液體樣品。
        
        (3) 塗片法
        
        粘度大的液體樣品，可將樣品塗在一片空白的溴化鉀晶片上來測定。
        
        氣體樣品
        
        1.短光程容槽
        
        用於高濃度無毒性或低沸點液體之測定。
        
        2.長光程容槽
        
        用於檢測低濃度有毒氣體及測定低蒸氣壓物質之蒸氣紅外線吸收光譜。
        
        固體樣品
        
        壓片法
        
        薄膜法
        
        (1) 溶液法
        
        (2) 熔化法
        
        糊劑法
        
        用適宜的溶劑配成10% 溶液
    - - 4000~1500cm-1為特性頻率區
        
        主要來源為含氫原子的單鍵、各種雙鍵、參鍵的伸縮振動之基頻率峰。
        
        峰的數目少且有鮮明的特徵，可用以鑑定官能基。
        
        XH伸縮振動區
        
        CD, CH基大體以3000cm-1為界
        
        (1) 高於3000cm-1
        
        表示與氫原子相連的碳原子是不飽和的
        
        表示樣品可能為高鹵代烷或小環烷
        
        (2) 低於3000cm-1
        
        表示與氫相連的碳原子是飽和的
        
        (3) 高於3000cm-1及低於3000cm-1
        
        表示在化合物的分子中不飽和碳原子及飽
        和碳原子都存在。
        
        (X可以是C, D, N, S原子)
        
        OH基在3700~3100cm-1範圍內
        
        3700~3580cm-1
        
        游離的OH基
        
        3400~3200cm-1
        
        形成氫鍵的羥基
        
        3700~3600及3400~3200cm-1
        
        醇、酚出現二個羥基伸縮振動的吸收峰
        
        NH基4000~1500cm-1
        
        與OH基伸縮振動重疊
        
        但峰形比較尖銳
        
        峰的數目與氮上氫原子之數目有關
        
        1 more item...
        
        參鍵及相鄰雙鍵伸縮振動區
        
        ~2100
        
        C=N=N
        
        ~2100
        
        R－N=C=O
        
        ~1950
        
        C=C=C
        
        2100~2140
        
        RC=CH
        
        2190~2260 ( 弱 )
        
        RC=CR'
        
        2150
        
        C=C=O
        
        2260~2240
        
        RC≡N
        
        2240~2220
        
        ArC≡N
        
        無
        
        RC=N
        
        雙鍵伸縮振動區
        
        －C=O，C=C，C=N，－ N=O
        
        羰基
        
        1850~1680cm-1
        
        最強的吸收峰
        
        醯胺
        
        1680~1710cm-1
        
        酮
        
        ~1710cm-1
        
        酯
        
        1710~1735cm-1
      - 1500~600cm-1為指紋區
        
        主要來源是各種不含氫原子的單鍵
        
        ( 如C－C，C－N，C－O，C－X等 )
        
        可以作為官能基的定性分析的旁証
        
        判斷苯環的取代類型
        
        烯烴的順反異構物
    - - 1.了解樣品的性質
        
        物理性質
        
        熔點
        
        沸點
        
        溶解度
        
        顏色
        
        氣味
      - 2.樣品的分離純化
        
        紙層析法
        
        管柱層析法
        
        萃取法
        
        分餾
      - 3.確定分子式並計算不飽和度
        
        質譜分析法
        
        測定分子量
        
        分子式
        
        不飽和度
        
        示有機化合物分子中碳原子的飽和程度
        
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        元素分析法