實驗方法原理 紅外光譜分析是研究分子振動和轉動信息的分子光譜。當化合物受到紅外光照射,化合物中某個化學鍵的振動或轉動頻率與紅外光頻率相當時,就會吸收光能,并引起分子永久偶極矩的變化,產生分子振動和轉動能級從基態到激發態的躍遷,使相應頻率的透射光強度減弱。分子中不同的化學鍵振動頻率不同,會吸收不同頻率的紅外光,檢測并記錄透過光強度與波數(1/cm)或波長的關系曲線,就可得到紅外光譜。紅外光譜反映了分子化學鍵的特征吸收頻率,可用于化合物的結構分析和定量測定。
根據實驗技術和應用的不同,我們將紅外光劃分為三個區域:近紅外區(0.75~2.5 μm;:13158~4000),中紅外區(2.5~25 μm;:4000~400)和遠紅外區(25~1000 μm;:400~10)。分子振動伴隨轉動大多數在中紅外區,一般的紅外光譜都在此波數區間進行檢測。
紅外光源傅里葉變換紅外光譜儀主要由紅外光源、邁克爾遜干涉儀、檢測器、計算機和記錄系統五部分組成。紅外光經邁克爾遜干涉儀照射樣品后,再經檢測器將檢測到的信號以干涉圖的形式送往計算機,進行傅里葉變換的數學處理,最后得到紅外光譜。
實驗步驟
1.樣品的制備
1.1 固體樣品的制備。(L-酪氨酸壓片)
1.1.1 溴化鉀壓片。
取約1mg固體試樣于干凈的瑪瑙研缽中,在紅外燈下研磨成細粉,再加約200 mg干燥溴化鉀粉末一起研磨,直至二者完全混合均勻(顆粒約為2 μm以下)。取出壓片模具,將一壓舍光面向上放入模芯中,套上套環,用樣品勺將樣品小心加入模具中,堆積均勻,另取一壓舌光面向下放入模芯中,稍加壓力使樣品鋪平,蓋上罩子。把裝好的模具放在油壓機上,關閉氣壓閥,手動加壓直至壓力表指示約為400kgf時,停止加壓,保持1~3min后放氣泄壓。取出模具,將樣品脫模,得一透明圓片,用小鑷子將其放在試樣架上,插入檢測池測定紅外光譜圖。
1.1.2 液體石蠟研糊。
取2~3mg固體試樣于干凈的瑪瑙研缽中研細,滴加1~2滴液體石蠟后,充分研磨混勻呈糊狀,在紅外燈下干燥,取出樣品架和溴化鉀(或氯化鈉)鹽片,將研磨好的樣品用不銹鋼勺刮到鹽片上,涂勻后壓上另一鹽片,裝入樣品架下面板,位置調整適當后,插入上面板,將樣品架的對角用螺絲旋緊固定,然后插入檢測池測定紅外光譜圖。
1.1.3 薄膜法(多用于高分子化合物的測定)。
通常將試樣熱壓成膜,將膜夾在兩鹽片之間,放入樣品架固定,測定其紅外圖譜(薄膜樣品可直接采用此法測定)。也可將聚合物溶于適當的溶劑中(濃度為1%~20%),然后將溶液滴在鹽片上攤勻,在紅外燈下使溶劑逐漸揮發成膜后,蓋上另一鹽片,裝入樣品架固定,插入檢測池測定紅外光譜圖。
1.2 液體樣品的制備。(水楊酸甲酯)
液膜法:對于高沸點、低粘度的樣品,可將樣品直接滴在鹽片上,蓋上另一鹽片;對于粘度較大的樣品,用不銹鋼勺將少許樣品涂在鹽片表面,在紅外燈下烘烤,將樣品刮勻,蓋上另一鹽片,使兩鹽片之間形成一定厚度的液膜,裝入樣品架固定,插入檢測池測定紅外光譜圖。對于低沸點易揮發的樣品,應采用封閉式液體池檢測。
1.3 氣體樣品的制備。
取出氣體進樣槽,打開進樣槽兩活塞中任意一個,將其與真空泵相連接;打開真空泵,抽出空氣槽內原有的空氣,關閉抽氣活塞及油泵開關。將氣體樣品接入樣槽任意一個人口,打開活塞注樣,氣體樣品吸收峰強度的大小是通過調整氣槽內樣品壓力實現的,因此在注樣時,可將氣槽另一入口和壓力計相連,使氣槽壓力控制在所需范圍內進行檢測。
2.樣品檢測
將預先制備好的樣品插入樣品架,記錄紅外圖譜。
收起
注意事項
1.溴化鉀樣品的濃度和片的厚度應適當,在樣品研磨、放置的過程中應該特別注意干燥。
2.切不可用手觸摸氯化鈉、溴化鉀鹽片表面;用丙酮清洗鹽片,用鏡頭紙或脫脂棉擦拭后,放入干燥器中保存。
3.液體樣品制備前應干燥除水,水溶液應使用CaF2或BaF2窗片;腐蝕性樣品切不可用常規鹽片制備。
收起
其他
1.采用常規圖譜處理功能,對所測圖譜進行基線校正及適當的平滑處理,標出主要吸收峰的波數值,儲存數據。
2.判別官能團的歸屬。
3.歸納不同化合物中相同基團出現的頻率范圍。