红外图谱分析方法[1]

红外图谱分析方法[1]
红外图谱分析方法[1]

红外图谱分析方法[1]

红外光谱图解析

一、分析红外谱图

(1)首先依据谱图推出化合物碳架类型,根据分子式计算不饱和度。

公式:不饱和度,F+1+(T-O)/2

其中:

F:化合价为4价的原子个数(主要是C原子);

T:化合价为3价的原子个数(主要是N原子);

O:化合价为1价的原子个数(主要是H原子)。

F、T、O分别是英文4,3 1的首字母,这样记起来就不会忘了

举个例子:例如苯(C6H6),不饱和度,6+1+(0-6)/2,4,3个双键加一个环,正好为4个不饱和度。

(2)分析3300~2800cm^-1区域C-H伸缩振动吸收,以3000 cm^-1为界,高于3000cm^-1为不饱和碳C-H伸缩振动吸收,有可能为烯、炔、芳香化合物吗,而低于3000cm^-1一般为饱和C-H伸缩振动吸收。

(3)若在稍高于3000cm^-1有吸收,则应在2250~1450cm^-1频区,分析不饱和碳碳键的伸缩振动吸收特征峰,其中:

炔— 2200~2100 cm^-1

烯— 1680~1640 cm^-1

芳环— 1600、1580、1500、1450 cm^-1

若已确定为烯或芳香化合物,则应进一步解析指纹区,即1000~650cm^-1的频区,以确定取代基个数和位置(顺反,邻、间、对)。

(4)碳骨架类型确定后,再依据其他官能团,如 C=O,O-H,C-N 等特征吸收来判定化合物的官能团。

(5)解析时应注意把描述各官能团的相关峰联系起来,以准确判定官能团的存在,如2820、2720和1750~1700cm^-1的三个峰,说明醛基的存在。解析的过程基本就是这样吧,至于制样以及红外谱图软件的使用,一般的有机实验书上都有比较详细的介绍的。二、记住常见常用的健值

1.烷烃

-13000-2850 cm C-H伸缩振动

-11465-1340 cm C-H弯曲振动

-1-1一般饱和烃C-H伸缩均在3000 cm 以下,接近3000 cm 的频率吸收。 2.烯烃

-13100~3010 cm 烯烃C-H伸缩

-11675~1640 cm C=C伸缩

烯烃C-H面外弯曲振动(1000~675cm^1)。

3.炔烃

-12250~2100 cm C?C伸缩振动

-13300 cm 附近炔烃C-H伸缩振动

4.芳烃

-13100~3000 cm 芳环上C-H伸缩振动

-11600~1450 cm C=C 骨架振动

-1880~680 cm C-H面外弯曲振动)

-1芳香化合物重要特征:一般在1600,1580,1500和1450 cm 可能出现强度不等的4

个峰。

-1880~680 cm ,C-H面外弯曲振动吸收,依苯环上取代基个数和位置不同而发生变化,

在芳香化合物红外谱图分析中,常常用此频区的吸收判别异构体。 5.醇和酚主要特征吸收是O-H和C-O的伸缩振动吸收。

-13650~3600 cm 自由羟基O-H的伸缩振动,为尖锐的吸收峰

-13500~3200 cm 分子间氢键O-H伸缩振动,为宽的吸收峰

-11300~1000 cm C-O 伸缩振动

-1769-659 cm O-H 面外弯曲

6.醚

-11300~1000 cm 伸缩振动(特征吸收)

-11150~1060 cm 一个强的吸收峰——脂肪醚

-11270~1230 cm (为Ar-O伸缩);

-11050~1000 cm (为R-O伸缩)——芳香醚的两个C-O伸缩振动吸收 7.醛和酮-11750~1700 cm 醛基C=O伸缩 (特征吸收) ——醛

-12820,2720 cm 醛基C-H伸缩——醛

-11715 cm (强峰) 酮基C=O伸缩振动——脂肪酮,如果羰基与烯键或芳环共轭会使吸收频率降低

8.羧酸

-13300~2500 cm (宽&强) O-H伸缩吸收

-11720~1706 cm C=O 吸收

-11320~1210 cm C-O伸缩

-1920 cm 成键的O-H键的面外弯曲振动——羧酸二聚体 9.酯

-11750~1735 cm 饱和脂肪族酯(除甲酸酯外)的C=O 吸收谱带

-11210~1163 cm 饱和酯C-C(=O)-O谱带 (为强吸收) 10.胺:

-13500~3100 cm N-H 伸缩振动吸收

-11350~1000 cm C-N 伸缩振动吸收,N-H变形振动相当于CH的剪式振动方式,2其吸收带在

-1-11640~1560 cm 面外弯曲振动在900~650 cm 。 11.腈;腈类的光谱特征三键伸缩振动区域,有弱到中等的吸收。

-12260-2240 cm 脂肪族腈

-12240-2222 cm 芳香族腈

12.酰胺

-13500-3100 cm N-H伸缩振动

-11680-1630 cm C=O 伸缩振动

-11655-1590 cm N-H弯曲振动

-11420-1400 cm C-N伸缩

13.有机卤化物

C-X 伸缩,脂肪族

-1-1-1-11400-730 cm :C-F;850-550 cm :C-Cl;690-515 cm :C-Br;600-500 cm :C-I

Characteristic Infrared Absorption Frequencies(特征红外吸收频率) Bond Compound Type Frequency range / cm-1 C-H Alkanes 2960-2850(s) stretch

1470-1350(v) scissoring and bending

CH Umbrella Deformation 1380(m-w) - Doublet - isopropyl, t-butyl 3 C-H Alkenes 3080-3020(m) stretch

1000-675(s) bend C-H Aromatic Rings 3100-3000(m) stretch

Phenyl Ring Substitution Bands870-675(s) bend

Phenyl Ring Substitution 2000-1600(w) - fingerprint region

Overtones

C-H Alkynes 3333-3267(s) stretch

700-610(b) bend C=C Alkenes 1680-1640(m,w) stretch C?C Alkynes 2260-2100(w,sh) stretch C=C Aromatic Rings 1600, 1500(w) stretch C-O Alcohols, Ethers, Carboxylic 1260-1000(s) stretch

acids, Esters

C=O Aldehydes, Ketones, Carboxylic 1760-1670(s) stretch

acids, Esters

O-H Monomeric -- Alcohols, Phenols 3640-3160(s,br) stretch

Hydrogen-bonded -- Alcohols, 3600-3200(b) stretch

Phenols

Carboxylic acids 3000-2500(b) stretch N-H Amines 3500-3300(m)

stretch

1650-1580 (m) bend C-N Amines 1340-1020(m) stretch C?N Nitriles

2260-2220(v) stretch

NO2 Nitro Compounds 1660-1500(s) asymmetrical stretch

1390-1260(s) symmetrical stretch

红外图谱分析方法大全

红外光谱图解析 一、分析红外谱图 (1)首先依据谱图推出化合物碳架类型,根据分子式计算不饱和度。 公式:不饱和度=F+1+(T-O)/2 其中: F:化合价为4价的原子个数(主要是C原子); T:化合价为3价的原子个数(主要是N原子); O:化合价为1价的原子个数(主要是H原子)。 F、T、O分别是英文4,3 1的首字母,这样记起来就不会忘了 举个例子:例如苯(C6H6),不饱和度=6+1+(0-6)/2=4,3个双键加一个环,正好为4个不饱和度。 (2)分析3300~2800cm^-1区域C-H伸缩振动吸收,以3000 cm^-1为界,高于3000cm^-1为不饱和碳C-H伸缩振动吸收,有可能为烯、炔、芳香化合物吗,而低于3000cm^-1一般为饱和C-H伸缩振动吸收。 (3)若在稍高于3000cm^-1有吸收,则应在2250~1450cm^-1频区,分析不饱和碳碳键的伸缩振动吸收特征峰,其中: 炔—2200~2100 cm^-1 烯—1680~1640 cm^-1 芳环—1600、1580、1500、1450 cm^-1 若已确定为烯或芳香化合物,则应进一步解析指纹区,即1000~650cm^-1的频区,以确定取代基个数和位置(顺反,邻、间、对)。 (4)碳骨架类型确定后,再依据其他官能团,如C=O,O-H,C-N 等特征吸收来判定化合物的官能团。 (5)解析时应注意把描述各官能团的相关峰联系起来,以准确判定官能团的存在,如2820、2720和1750~1700cm^-1的三个峰,说明醛基的存在。解析的过程基本就是这样吧,至于制样以及红外谱图软件的使用,一般的有机实验书上都有比较详细的介绍的。 二、记住常见常用的健值 1.烷烃 3000-2850 cm-1C-H伸缩振动 1465-1340 cm-1C-H弯曲振动 一般饱和烃C-H伸缩均在3000 cm-1以下,接近3000 cm-1的频率吸收。 2.烯烃 3100~3010 cm-1烯烃C-H伸缩 1675~1640 cm-1C=C伸缩 烯烃C-H面外弯曲振动(1000~675cm^1)。 3.炔烃 2250~2100 cm-1C≡C伸缩振动 3300 cm-1附近炔烃C-H伸缩振动 4.芳烃 3100~3000 cm-1芳环上C-H伸缩振动 1600~1450 cm-1C=C 骨架振动 880~680 cm-1C-H面外弯曲振动) 芳香化合物重要特征:一般在1600,1580,1500和1450 cm-1可能出现强度不等的4

如何解析红外光谱图解读

如何解析红外光谱图 一、预备知识 (1)根据分子式计算不饱和度公式: 不饱和度Ω=n4+1+(n3-n1)/2其中: :化合价为4价的原子个数(主要是C原子), n 4 :化合价为3价的原子个数(主要是N原子), n 3 n :化合价为1价的原子个数(主要是H,X原子) 1 (2)分析3300~2800cm-1区域C-H伸缩振动吸收;以3000 cm-1为界:高于3000cm-1为不饱和碳C-H伸缩振动吸收,有可能为烯,炔,芳香化合物;而低于3000cm-1一般为饱和C-H伸缩振动吸收; (3)若在稍高于3000cm-1有吸收,则应在 2250~1450cm-1频区,分析不饱和碳碳键的伸缩振动吸收特征峰,其中炔 2200~2100 cm-1,烯 1680~1640 cm-1 芳环 1600,1580,1500,1450 cm-1若已确定为烯或芳香化合物,则应进一步解析指纹区,即1000~650cm-1的频区,以确定取代基个数和位置(顺、反,邻、间、对); (4)碳骨架类型确定后,再依据官能团特征吸收,判定化合物的官能团; (5)解析时应注意把描述各官能团的相关峰联系起来,以准确判定官能团的存在,如2820,2720和1750~1700cm-1的三个峰,说明醛基的存在。 二、熟记健值 1.烷烃:C-H伸缩振动(3000-2850cm-1)C-H弯曲振动(1465-1340cm-1) 一般饱和烃C-H伸缩均在3000cm-1以下,接近3000cm-1的频率吸收。 2.烯烃:烯烃C-H伸缩(3100~3010cm-1),C=C伸缩(1675~1640 cm-1),烯烃C-H 面外弯曲振动(1000~675cm-1)。 3.炔烃:炔烃C-H伸缩振动(3300cm-1附近),三键伸缩振动(2250~2100cm-1)。 4.芳烃:芳环上C-H伸缩振动3100~3000cm-1, C=C 骨架振动1600~1450cm-1, C-H 面外弯曲振动880~680cm-1。 芳烃重要特征:在1600,1580,1500和1450cm-1可能出现强度不等的4个峰。C-H面外弯曲振动吸收880~680cm-1,依苯环上取代基个数和位置不同而发生变化,在芳香化合物红外谱图分析中,常用判别异构体。

红外谱图解析基本知识

红外谱图解析基本知识 基团频率区 中红外光谱区可分成4000 cm-1 ~1300(1800) cm-1和1800 (1300 ) cm-1 ~ 600 cm-1两个区域。最有分析价值的基团频率在4000 cm-1 ~ 1300 cm-1之间,这一区域称为基团频率区、官能团区或特征区。区内的峰是由伸缩振动产生的吸收带,比较稀疏,容易辨认,常用于鉴定官能团。 在1800 cm-1(1300 cm-1)~600 cm-1区域内,除单键的伸缩振动外,还有因变形振动产生的谱带。这种振动基团频率和特征吸收峰与整个分子的结构有关。当分子结构稍有不同时,该区的吸收就有细微的差异,并显示出分子特征。这种情况就像人的指纹一样,因此称为指纹区。指纹区对于指认结构类似的化合物很有帮助,而且可以作为化合物存在某种基团的旁证。 基团频率区可分为三个区域 (1) 4000 ~2500 cm-1X-H伸缩振动区,X可以是O、N、C或S等原子。 O-H基的伸缩振动出现在3650 ~3200 cm-1范围内,它可以作为判断有无醇类、酚类和有机酸类的重要依据。 当醇和酚溶于非极性溶剂(如CCl4),浓度于0.01mol. dm-3时,在3650 ~3580 cm-1处出现游离O-H基的伸缩振动吸收,峰形尖锐,且没有其它吸收峰干扰,易于识别。当试样浓度增加时,羟基化合物产生缔合现象,O-H基的伸缩振动吸收峰向低波数方向位移,在3400 ~3200 cm-1出现一个宽而强的吸收峰。 胺和酰胺的N-H伸缩振动也出现在3500~3100 cm-1,因此,可能会对O-H伸缩振动有干扰。 C-H的伸缩振动可分为饱和和不饱和的两种: 饱和的C-H伸缩振动出现在3000 cm-1以下,约3000~2800 cm-1,取代基对它们影响很小。如-CH3基的

红外谱图峰位分析方法

红外谱图分析(一) 基团频率和特征吸收峰 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。多原子分子的红外光谱与其结构的关系,一般是通过实验手段得到的。这就是通过比较大量已知化合物的红外光谱,从中总结出各种基团的吸收规律来。实验表明,组成分子的各种基团,如O—H、N—H、C—H、C═C、C≡C、C═O等,都有自己特定的红外吸收区域,分子其它部分对其吸收位置影响较小。通常把这种能代表基团存在、并有较高强度的吸收谱带称为基团频率,其所在的位置一般又称为特征吸收峰。 根据化学键的性质,结合波数与力常数、折合质量之间的关系,可将红外4 000~400 cm-1划分为四个区:4 000~2 500 cm-1 氢键区 2 500~2 000 cm-1 产生吸收基团有O—H、C—H、N—H; 叁键区 2 000~1 500 cm-1 C≡C、C≡N、C═C═C 双键区 1 500~1 000 cm-1 C═C、C═O等 单键区 按吸收的特征,又可划分为官能团区和指纹区。 一、官能团区和指纹区 红外光谱的整个围可分成4 000~1 300 cm-1与1 300~600 cm-1两个区域。 4 000~1 300 cm-1区域的峰是由伸缩振动产生的吸收带。由于基团的特征吸收峰一般位于高频围,并且在 该区域,吸收峰比较稀疏,因此,它是基团鉴定工作最有价值的区域,称为官能团区。 在1 300~600 cm-1区域中,除单键的伸缩振动外,还有因变形振动产生的复杂光谱。当分子结构稍有不同时,该区的吸收就有细微的差异。这种情况就像每个人都有不同的指纹一样,因而称为指纹区。指纹区 对于区别结构类似的化合物很有帮助。 指纹区可分为两个波段 (1)1 300~900 cm-1这一区域包括C—O,C—N,C—F,C—P,C—S,P—O,Si—O等键的伸缩振 动和C═S,S═O,P═O等双键的伸缩振动吸收。

常见高分子红外光谱谱图解析

常见高分子红外光谱谱图解析1. 红外光谱的基本原理 1)红外光谱的产生 能量变化 ν νhc h= = E - E = ?E 1 2 ν ν h ?E = 对于线性谐振子 μ κ π ν c 2 1 = 2)偶极矩的变化 3)分子的振动模式 多原子分子振动 伸缩振动对称伸缩 不对称伸缩 变形振动AX2:剪式面外摇摆、面外扭摆、面内摇摆 AX3:对称变形、反对称变形 . 不同类型分子的振动 线型XY2: 对称伸缩不对称伸缩 弯曲

弯曲型XY2: 不对称伸缩对称伸缩面内弯曲(剪式) 面内摇摆面外摇摆卷曲 平面型XY3: 对称伸缩不对称伸缩面内弯曲 面外弯曲 角锥型XY3: 对称弯曲不对称弯曲

面内摇摆 4)聚合物红外光谱的特点 1、组成吸收带 2、构象吸收带 3、立构规整性吸收带 4、构象规整性吸收带 5、结晶吸收带 2 聚合物的红外谱图 1)聚乙烯 各种类型的聚乙烯红外光谱非常相似。在结晶聚乙烯中,720 cm-1的吸收峰常分裂为双峰。要用红外光谱区别不同类型的聚乙烯,需要用较厚的薄膜测绘红外光谱。这些光谱之间的差别反映了聚乙烯结构与线性—CH2—链之间的差别,主要表现在1000-870㎝-1之间的不饱和基团吸收不同,甲基浓度不同以及在800-700㎝-1之间支化吸收带不同。

低压聚乙烯(热压薄膜) 中压聚乙烯(热压薄膜) 高压聚乙烯(热压薄膜)

2.聚丙烯 无规聚丙烯

等规聚丙烯的红外光谱中,在1250-830 cm-1区域出现一系列尖锐的中等强度吸收带(1165、998、895、840 cm-1)。这些吸收与聚合物的化学结构和晶型无关,只与其分子链的螺旋状排列有关。 3.聚异丁烯 CH3 H2 C C n CH3

红外分析实例

图1 是SBS 红外光谱图, 可以看出2921cm-1、2846cm-1为- CH2- 的伸缩振动吸收峰, 1601cm-1、1493cm-1为苯核的动吸收峰, 699cm-1、757cm-1为单取代苯环的振动吸收峰, 966cm-1为C=C 的扭曲振动吸收峰, 911cm-1为=CH2面外摇摆振动吸收峰。

从图2、图 3 可以看出各特征峰所对应的基团:2924cm-1、2853cm-1为- CH2- 的伸缩振动吸收峰, 2960cm-1为- CH3伸缩振动吸收峰,1460cm-1为- CH2- 的剪式振动吸收峰, 1377cm-1为- CH3剪式振动吸收峰。

由图1可见,基质沥青红外光谱图中出现了3处吸收峰,其中波数650~910cm-1区域是苯环取代区,出现的几个吸收峰是由苯环上C-H面外摇摆振动形成的;而波数1375cm-1和1458cm-1处的吸收峰则由C-CH3和-CH2-中C-H面内伸缩振动形成的;波数2800~3000cn-1范围内的吸收峰比较强,是环烷烃和烷烃的C-H 伸缩振动的结果,由-CH2-伸缩振动形成的。

由全波段的红外光谱(图3)可知,改性沥青与基质沥青在2800~3000cm-1左右出现的强吸收峰带基本相同,吸收峰的位置没有发生变化。就改性沥青而言,整个功能团没有发现新的吸收峰,但吸收峰的强度随SBD改性剂含量的增大而略有增强。由650~1100cm-1波区的红外光谱(图\4、图5)可知,在指纹区改性沥青与基质沥青的吸收峰存在明显差异,即在波数690~710cm-1和950~980cm-1处,SBS改性沥青的红外波区吸收相对较强,并在966.1cm-1和698cm-1处出现了吸收峰,虽然波数698cm-1的绝对吸收峰值较波966.1cm-1处的大,但波数966.1cm-1处的吸峰特征更为明显。 每种物质分子都有一个由其组成和结构所决定的红外特征吸收峰,它只吸收一些特定波长的红外光。由于掺入的SBS改性剂与基质沥青并没有发生化学反应,亦即聚苯乙烯和聚丁二烯并没有发生化学变化,所以SBS改性沥青的红外光谱只是在基质沥青的红外光谱上简单叠加了聚苯乙烯与聚丁二烯的红外光谱,而相应的吸收峰位置和强度基本保持不变,是基质沥青和SBS改性剂的红外光谱的简单合成图。与基质沥青比较,SBS改性沥青的红外光谱在698cm-1和

红外谱图解析基本知识

红外谱图解析基本知识 2009-11-1 来源:天津市金贝尔科技有限公司>>进入该公司展台 1.红外光谱法的一般特点 特征性强、测定快速、不破坏试样、试样用量少、操作简便、能分析各种状态的试样、分析灵敏度较低、定量分析误差较大 2.对样品的要求 ①试样纯度应大于98%,或者符合商业规格 ?这样才便于与纯化合物的标准光谱或商业光谱进行对照 ?多组份试样应预先用分馏、萃取、重结晶或色谱法进行分离提纯,否则各组份光谱互相重叠,难予解析 ②试样不应含水(结晶水或游离水) 水有红外吸收,与羟基峰干扰,而且会侵蚀吸收池的盐窗。所用试样应当经过干燥处理 ③试样浓度和厚度要适当 使最强吸收透光度在5~20%之间 3.定性分析和结构分析 红外光谱具有鲜明的特征性,其谱带的数目、位置、形状和强度都随化合物不同而各不相同。因此,红外光谱法是定性鉴定和结构分析的有力工具 ①已知物的鉴定 将试样的谱图与标准品测得的谱图相对照,或者与文献上的标准谱图(例如《药品红外光谱图集》、Sadtler标准光谱、Sadtler商业光谱等)相对照,即可定性 使用文献上的谱图应当注意:试样的物态、结晶形状、溶剂、测定条件以及所用仪器类型均应与标准谱图相同 ②未知物的鉴定

未知物如果不是新化合物,标准光谱己有收载的,可有两种方法来查对标准光谱: A.利用标准光谱的谱带索引,寻找标准光谱中与试样光谱吸收带相同的谱图 B.进行光谱解析,判断试样可能的结构。然后由化学分类索引查找标准光谱对照核实 解析光谱之前的准备: ?了解试样的来源以估计其可能的范围 ?测定试样的物理常数如熔沸点、溶解度、折光率、旋光率等作为定性的旁证 ?根据元素分析及分子量的测定,求出分子式 ?计算化合物的不饱和度Ω,用以估计结构并验证光谱解析结果的合理性解析光谱的程序一般为: A.从特征区的最强谱带入手,推测未知物可能含有的基团,判断不可能含有的基团 B.用指纹区的谱带验证,找出可能含有基团的相关峰,用一组相关峰来确认一个基团的存在 C.对于简单化合物,确认几个基团之后,便可初步确定分子结构 D.查对标准光谱核实 ③新化合物的结构分析 红外光谱主要提供官能团的结构信息,对于复杂化合物,尤其是新化合物,单靠红外光谱不能解决问题,需要与紫外光谱、质谱和核磁共振等分析手段互相配合,进行综合光谱解析,才能确定分子结构。 ④鉴定细菌,研究细胞和其它活组织的结构 4.定量分析(资料来源:https://www.360docs.net/doc/f79210689.html,) ?红外光谱有许多谱带可供选择,更有利于排除干扰。红外光源发光能量较低,红外检测器的灵敏度也很低,ε<103 ?吸收池厚度小、单色器狭缝宽度大,测量误差也较大 ☆对于农药组份、土壤表面水份、田间二氧化碳含量的测定和谷物油料作物及肉类食品中蛋白质、脂肪和水份含量的测定,红外光谱法是较好的分析方法

如何分析红外谱图

如何分析红外谱图 (1)首先依据谱图推出化合物碳架类型:根据分子式计算不饱和度,公式:不饱和度(Ω)= 1+F+(T-O)/2 其中,F:化合价为4价的原子个数(主要是C原子);T:化合价为3价的原子个数(主要是N原子);O:化合价为1价的原子个数(主要是H原子)。例如:比如苯:C6H6,不饱和度=6+1+(0-6)/2=4,3个双键加一个环,正好为4个不饱和度; (2)分析3300~2800 cm-1区域C-H伸缩振动吸收;以3000 cm-1为界:高于3000 cm-1为不饱和碳C-H伸缩振动吸收,有可能为烯,炔,芳香化合物,而低于3000 cm-1一般为饱和C-H伸缩振动吸收; 3)若在稍高于3000 cm-1有吸收,则应在2250~1450 cm-1频区,分析不饱和碳碳键的伸缩振动吸收特征峰,其中: 炔2200~2100 cm-1;烯1680~1640 cm-1;芳环1600, 1580, 1500, 1450 cm-1 若已确定为烯或芳香化合物,则应进一步解析指纹区,即1000~650 cm-1的频区,以确定 取代基个数和位置(顺反,邻、间、对); (4)碳骨架类型确定后,再依据其他官能团,如C=O, O-H, C-N 等特征吸收来判定化合物的官能团; (5)解析时应注意把描述各官能团的相关峰联系起来,以准确判定官能团的存在,如2820,2720和1750~1700 cm-1的三个峰,说明醛基的存在。 常用健值: a. 烷烃:C-H伸缩振动(3000-2850 cm-1);C-H弯曲振动(1465-1340 cm-1);一般饱和烃C-H伸缩均在3000 cm-1以下,接近3000 cm-1的频率吸收; b. 烯烃:烯烃C-H伸缩(3100~3010 cm-1);C=C伸缩(1675~1640 cm-1);烯烃C-H面外弯曲振动(1000~675 cm-1); c. 炔烃:伸缩振动(2250~2100 cm-1);炔烃C-H伸缩振动(3300 cm-1附近); d.芳烃:3100~3000 cm-1 芳环上C-H伸缩振动;1600~1450 cm-1 C=C 骨架振动。 2. 推测C4H8O2的结构 解:1)Ω=1-8/2+4=1 2)峰归属 3)可能的结构H C O2CH2CH3 O H3C C O2CH3 O H3CH2C C O CH3 O 1180 1240 1160

红外光谱的定量分析

红外光谱的定量分析 红外光谱法在分析和另一应用是对混合物中各组分进行定量分析。红外光谱定量分析是借助于对比吸收峰强度来进行的,只要混合物中的各组分能有一个持征的,不受其他组分干扰的吸收峰存在即可。原则上液体、圆体和气体样品都对应用红外光谱法作定量分析:1.定量分析原理 红外定量分析的原理和可见紫外光谱的定量分析一样,也是基于比耳-朗勃特(Beer-Lambert)定律。 Beer定律可写成:A=abc 式和A为吸光度(absorbance),也可称光密度(optical density),它没有单位。系数a称作吸收系数(absorptivity),也称作消光系数(extinction coeffieient),是物质在单位浓度和单位厚度下的吸光度,不同物质有不同的吸收系数a值。且同一物质的不同谱带其a值也不相同,即a值是与被测物质及所选波数相关的一个系数。因此在测定或描述吸收系数时,一定要注意它的波数位置。当浓度c选用mol·L-1为单位,槽厚b以厘米为单位时,则a值的单位为:L·cn-1·mol-1,称为摩尔吸收系数,并常用ε表示。吸收系数是物质具有的特定数值,文献中的数值理应可以通用。但是,由于所用仪器的精度和操作条件的不同,所得数值常有差别,因此在实际工作中,为保证分析的准确度,所用吸收系数还得借助纯物质重新测定。 在定量分析中须注意下面两点: 1)吸光度和透过率是不同的两个概念、透过率和样品浓度没有正比关系,但吸光度与浓度成正比。 2)吸光度的另一可贵性使它具有加和性。若二元和多元混合物的各组分在某波数处都有吸收,则在该波数处的总吸光度等于各级分吸光度的算术和:但是样品在该波数处的总透过率并不等于各组分透过率的和; 2.定量分析方法的介绍 红外光谱定量方法主要有测定谱带强度和测量谱带面积购两种。此外也有采用谱带的一阶导数和二阶导数的计算方法,这种方法能准确地测量重叠的谱带,甚至包括强峰斜坡上的肩峰。 红外光谱定量分忻可以采用的方沦很多,下面我们介绍几种常用的测定方法。 (1)直接计算法 这种方法适用于组分简单、特征吸收带不重叠、且浓度与吸收度呈线性关系的样品。 应用(4-35)式,从谱图上读取透过率数值,按A=ln(I0/I)(I0为入射光强度,I为透射光强度)的关系计算出A值,再按(4-35)式算出组分含量c,从而推算出质量分数。这一方法的前提是需用标准样品测得a值。分析精度要求不高时,可用文献报导的a值。 (2)工作曲线法 这种方法适用于组分简单.特征吸收谱带重叠较少,而浓度与吸收度不完全呈线性关系的样品。 将一系列浓度的标准样品的湾液.在同一吸收池内测出需要的谱带,计算出吸收度值作为纵坐标,再以浓度为横坐标,作出徊应的工作曲线。由于是在同一吸收池内测量,故可获得A~c的实际变化曲线。

红外谱图分析方法总结

红外谱图分析方法总结 (1)首先依据谱图推出化合物碳架类型:根据分子式计算不饱和度,公式:不饱和度=F+1+(T-O)/2其中: F:化合价为4价的原子个数(主要是C原子),T:化合价为3价的原子个数(主要是N原子),O:化合价为1价的原子个数(主要是H原子),例如:比如苯:C6H6,不饱和度=6+1+(0-6)/2=4,3个双键加一个环,正好为4个不饱和度;(2)分析3300-2800cm-1区域C-H伸缩振动吸收;以3000cm-1为界:高于3000cm-1为不饱和碳C-H伸缩振动吸收,有可能为烯、炔、芳香化合物,而低于3000cm-1一般为饱和C-H伸缩振动吸收; (3)若在稍高于3000cm-1有吸收,则应在2250-1450cm-1频区,分析不饱和碳碳键的伸缩振动吸收特征峰,其中:炔2200-2100cm-1、烯1680-1640cm-1、芳环1600,1580,1500,1450cm-1。若已确定为烯或芳香化合物,则应进一步解析指纹区,即1000-650cm-1的频区,以确定取代基个数和位置(顺反,邻、间、对);(4)碳骨架类型确定后,再依据其他官能团,如C=O,O-H,C-N等特征吸收来判定化合物的官能团; (5)解析时应注意把描述各官能团的相关峰联系起来,以准确判定官能团的存在,如2820,2720和1750-1700cm-1的三个峰,说明醛基的存在。 至此,分析基本搞定,剩下的就是背一些常见常用的健值了! 1.烷烃:C-H伸缩振动(3000-2850cm-1)C-H弯曲振动(1465-1340cm-1)一般饱和烃C-H伸缩均在3000cm-1以下,接近3000cm-1的频率吸收。 2.烯烃:烯烃C-H伸缩(3100-3010cm-1)C=C伸缩(1675-1640cm-1)烯烃C-H面外弯曲振动(1000-675cm1)。 3.炔烃:伸缩振动(2250-2100cm-1)炔烃C-H伸缩振动(3300cm-1附近)。 4.芳烃:3100-3000cm-1芳环上C-H伸缩振动、1600-1450cm-1C=C骨架振动、880-680cm-1C-H面外弯曲振动、芳香化合物重要特征:一般在1600、1580、1500和1450cm-1可能出现强度不等的4个峰。 880-680cm-1,C-H面外弯曲振动吸收,依苯环上取代基个数和位置不同而发生变化,在芳香化合物红外谱图分析中,常常用此频区的吸收判别异构体。 5.醇和酚:主要特征吸收是O-H和C-O的伸缩振动吸收,O-H自由羟基O-H的伸缩振动:3650-3600cm-1,为尖锐的吸收峰,分子间氢键O-H伸缩振动:3500-3200cm-1,为宽的吸收峰;C-O伸缩振动:1300-1000cm-1O-H面外弯曲:769-659cm-1 6.醚:特征吸收:1300-1000cm-1的伸缩振动,脂肪醚:1150-1060cm-1一个强的吸收峰;芳香醚:两个C-O伸缩振动吸收:1270-1230cm-1(为Ar-O伸缩) 1050-1000cm-1(为R-O伸缩) 7.醛和酮:醛的主要特征吸收:1750-1700cm-1(C=O伸缩)2820,2720cm-1(醛基C-H伸缩);脂肪酮:1715cm-1,强的C=O伸缩振动吸收,如果羰基与烯键或芳环共轭会使吸收频率降低 8.羧酸:羧酸二聚体:3300-2500cm-1宽,强的O-H伸缩吸收1720-1706cm-1,C=O 吸收1320-1210cm-1C-O伸缩,920cm-1成键的O-H键的面外弯曲振动。 9.酯:饱和脂肪族酯(除甲酸酯外)的C=O吸收谱带:1750-1735cm-1区域饱和酯C-C(=O)-O谱带:1210-1163cm-1区域,为强吸收 10.胺:3500-3100cm-1,N-H伸缩振动吸收,1350-1000cm-1,C-N伸缩振动吸收。

如何解析红外光谱图解读.doc

1 如何解析红外光谱图一、预备知识 (1)根据分子式计算不饱和度公式: 不饱和度Ω=n4+1+(n3-n1)/2其中: n4:化合价为4价的原子个数(主要是C原子), n3:化合价为3价的原子个数(主要是N原子), n1:化合价为1价的原子个数(主要是H,X原子) (2)分析3300~2800cm-1区域C-H伸缩振动吸收;以3000 cm-1为界:高于3000cm-1为不饱和碳C-H伸缩振动吸收,有可能为烯,炔,芳香化合物;而低于3000cm-1一般为饱和C-H伸缩振动吸收; (3)若在稍高于3000cm-1有吸收,则应在 2250~1450cm-1频区,分析不饱和碳碳键的伸缩振动吸收特征峰,其中炔 2200~2100 cm-1,烯 1680~1640 cm-1 芳环 1600,1580,1500,1450 cm-1若已确定为烯或芳香化合物,则应进一步解析指纹区,即1000~650cm-1的频区,以确定取代基个数和位置(顺、反,邻、间、对); (4)碳骨架类型确定后,再依据官能团特征吸收,判定化合物的官能团; (5)解析时应注意把描述各官能团的相关峰联系起来,以准确判定官能团的存在,如2820,2720和1750~1700cm-1的三个峰,说明醛基的存在。 二、熟记健值 1.烷烃:C-H伸缩振动(3000-2850cm-1)C-H弯曲振动(1465-1340cm-

1) 一般饱和烃C-H伸缩均在3000cm-1以下,接近3000cm-1的频率吸收。 2.烯烃:烯烃C-H伸缩(3100~3010cm-1),C=C伸缩(1675~1640 cm-1),烯烃C-H面外弯曲振动(1000~675cm-1)。 3.炔烃:炔烃C-H伸缩振动(3300cm-1附近),三键伸缩振动 (2250~2100cm-1)。 4.芳烃:芳环上C-H伸缩振动3100~3000cm-1, C=C 骨架振动 1600~1450cm-1, C-H面外弯曲振动880~680cm-1。 芳烃重要特征:在1600,1580,1500和1450cm-1可能出现强度不等的4个峰。 C-H面外弯曲振动吸收880~680cm-1,依苯环上取代基个数和位置不同而发生变化,在芳香化合物红外谱图分析中,常用判别异构体。 2 5.醇和酚:主要特征吸收是O-H和C-O的伸缩振动吸收, 自由羟基O-H的伸缩振动:3650~3600cm-1,为尖锐的吸收峰, 分子间氢键O-H伸缩振动:3500~3200cm-1,为宽的吸收峰; C-O 伸缩振动:1300~1000cm-1,O-H 面外弯曲:769-659cm-1 6. 醚特征吸收:1300~1000cm-1 的伸缩振动, 脂肪醚:1150~1060cm-1 一个强的吸收峰 芳香醚:1270~1230cm-1(为Ar-O伸缩),1050~1000cm-1(为R-O伸缩) 7.醛和酮: 醛的特征吸收:1750~1700cm-1(C=O伸缩),2820,2720cm-1(醛基C-H

红外谱图解析基本知识

红外谱图解析基本知识-CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN

红外谱图解析基本知识 基团频率区 中红外光谱区可分成4000 cm-1 ~1300(1800) cm-1和1800 (1300 ) cm-1 ~ 600 cm-1两个区域。最有分析价值的基团频率在4000 cm-1 ~ 1300 cm-1之间,这一区域称为基团频率区、官能团区或特征区。区内的峰是由伸缩振动产生的吸收带,比较稀疏,容易辨认,常用于鉴定官能团。 在1800 cm-1(1300 cm-1)~600 cm-1区域内,除单键的伸缩振动外,还有因变形振动产生的谱带。这种振动基团频率和特征吸收峰与整个分子的结构有关。当分子结构稍有不同时,该区的吸收就有细微的差异,并显示出分子特征。这种情况就像人的指纹一样,因此称为指纹区。指纹区对于指认结构类似的化合物很有帮助,而且可以作为化合物存在某种基团的旁证。 基团频率区可分为三个区域 (1) 4000 ~2500 cm-1 X-H伸缩振动区,X可以是O、N、C或S等原子。 O-H基的伸缩振动出现在3650 ~3200 cm-1范围内,它可以作为判断有无醇类、酚类和有机酸类的重要依据。 当醇和酚溶于非极性溶剂(如CCl4),浓度于. dm-3时,在3650 ~3580 cm-1处出现游离O-H基的伸缩振动吸收,峰形尖锐,且没有其它吸收峰干扰,易于识别。当试样浓度增加时,羟基化合物产生缔合现象,O-H基的伸缩振动吸收峰向低波数方向位移,在3400 ~3200 cm-1出现一个宽而强的吸收峰。 胺和酰胺的N-H伸缩振动也出现在3500~3100 cm-1,因此,可能会对O-H伸缩振动有干扰。 C-H的伸缩振动可分为饱和和不饱和的两种: 饱和的C-H伸缩振动出现在3000 cm-1以下,约3000~2800 cm-1,取代基对它们影响很小。如-CH3基的伸缩吸收出现在2960 cm-1和2876 cm-1附近;R2CH2基的吸收在2930 cm-1和2850 cm-1附近;R3CH基的吸收基出现在2890 cm-1附近,但强度很弱。

红外光谱分析法习题(含答案)

红外光谱分析法试题 一、简答题 1.产生红外吸收的条件是什么?是否所有的分子振动都会产生红外吸收光谱?为什么? 2.以亚甲基为例说明分子的基本振动模式. 3.何谓基团频率?它有什么重要用途? 4.红外光谱定性分析的基本依据是什么?简要叙述红外定性分析的过程. 5.影响基团频率的因素有哪些? 6.何谓指纹区?它有什么特点和用途? 二、选择题 1.在红外光谱分析中,用 KBr制作为试样池,这是因为 ( ) A KBr晶体在 4000~ 400cm -1 范围内不会散射红外光 B KBr在 4000~ 400 cm -1 范围内有良好的红外光吸收特性 C KBr在 4000~ 400 cm -1 范围内无红外光吸收 D 在 4000~ 400 cm -1 范围内,KBr 对红外无反射 2.一种能作为色散型红外光谱仪色散元件的材料为 ( ) A 玻璃 B 石英 C 卤化物晶体 D 有机玻璃 3.并不是所有的分子振动形式其相应的红外谱带都能被观察到,这是因为 ( ) A 分子既有振动运动,又有转动运动,太复杂 B 分子中有些振动能量是简并的 C 因为分子中有 C、H、O以外的原子存在 D 分子某些振动能量相互抵消了 4.下列四种化合物中,羰基化合物频率出现最低者为 ( ) A I B II C III D IV 5.在下列不同溶剂中,测定羧酸的红外光谱时,C=O伸缩振动频率出现最高者为 ( ) A 气体 B 正构烷烃 C 乙醚 D 乙醇 6.水分子有几个红外谱带,波数最高的谱带对应于何种振动? ( )

A 2个,不对称伸缩 B 4个,弯曲 C 3个,不对称伸缩 D 2个,对称伸缩 7.苯分子的振动自由度为( ) A 18 B 12 C 30 D 31 8.在以下三种分子式中C=C双键的红外吸收哪一种最强? (1) CH3-CH = CH2(2) CH3-CH = CH-CH3(顺式)(3) CH3-CH = CH-CH3(反式)( ) A(1)最强 B (2)最强 C (3)最强 D 强度相同 9.在含羰基的分子中,增加羰基的极性会使分子中该键的红外吸收带( ) A 向高波数方向移动 B 向低波数方向移动 C 不移动 D 稍有振动 10.以下四种气体不吸收红外光的是( ) A H2O B CO 2 C HCl D N2 11.某化合物的相对分子质量Mr=72,红外光谱指出,该化合物含羰基,则该化合物可能的分子式为( ) A C4H8O B C3H4O 2 C C3H6NO D (1) 或(2) 12.红外吸收光谱的产生是由于( ) A 分子外层电子、振动、转动能级的跃迁 B 原子外层电子、振动、转动能级的跃迁 C 分子振动-转动能级的跃迁 D 分子外层电子的能级跃迁 13. Cl2分子在红外光谱图上基频吸收峰的数目为( ) A 0 B 1 C 2 D 3 14.红外光谱法试样可以是( ) A 水溶液 B 含游离水 C 含结晶水 D 不含水 15.能与气相色谱仪联用的红外光谱仪为( ) A 色散型红外分光光度计 B 双光束红外分光光度计 C 傅里叶变换红外分光光度计 D 快扫描红外分光光度计 16.试比较同一周期内下列情况的伸缩振动(不考虑费米共振与生成氢键)产生的红外吸收峰,频率最小的是( ) A C-H B N-H C O-H D F-H 17.已知下列单键伸缩振动中C-C C-N C-O键力常数k/(N?cm-1) 4.5 5.8 5.0吸收峰波长 λ/μm 6 6.46 6.85问C-C, C-N, C-O键振动能级之差⊿E顺序为( ) A C-C > C-N > C-O B C-N > C-O > C-C C C-C > C-O > C-N D C-O > C-N > C-C 18.一个含氧化合物的红外光谱图在3600~3200cm -1有吸收峰,下列化合物最可能的是( )

红外图谱分析方法

红外图谱分析方法 红外光谱图解析 一、分析红外谱图 (1)首先依据谱图推出化合物碳架类型,根据分子式计算不饱和度。 公式:不饱和度,F+1+(T-O)/2 其中: F:化合价为4价的原子个数(主要是C原子); T:化合价为3价的原子个数(主要是N原子); O:化合价为1价的原子个数(主要是H原子)。 F、T、O分别是英文4,3 1的首字母,这样记起来就不会忘了 举个例子:例如苯(C6H6),不饱和度,6+1+(0-6)/2,4,3个双键加一个环,正好为4个不饱和度。 (2)分析3300~2800cm^-1区域C-H伸缩振动吸收,以3000 cm^-1为界,高于3000cm^-1为不饱和碳C-H伸缩振动吸收,有可能为烯、炔、芳香化合物吗,而低于3000cm^-1一般为饱和C-H伸缩振动吸收。 (3)若在稍高于3000cm^-1有吸收,则应在2250~1450cm^-1频区,分析不饱和碳碳键的伸缩振动吸收特征峰,其中: 炔— 2200~2100 cm^-1 烯— 1680~1640 cm^-1 芳环— 1600、1580、1500、1450 cm^-1 若已确定为烯或芳香化合物,则应进一步解析指纹区,即1000~650cm^-1的频区,以确定取代基个数和位置(顺反,邻、间、对)。

(4)碳骨架类型确定后,再依据其他官能团,如 C=O,O-H,C-N 等特征吸收来判定化合物的官能团。 (5)解析时应注意把描述各官能团的相关峰联系起来,以准确判定官能团的存在,如2820、2720和1750~1700cm^-1的三个峰,说明醛基的存在。解析的过程基本就是这样吧,至于制样以及红外谱图软件的使用,一般的有机实验书上都有比较详细的介绍的。二、记住常见常用的健值 1.烷烃 -13000-2850 cm C-H伸缩振动 -11465-1340 cm C-H弯曲振动 -1-1一般饱和烃C-H伸缩均在3000 cm 以下,接近3000 cm 的频率吸收。 2.烯烃 -13100~3010 cm 烯烃C-H伸缩 -11675~1640 cm C=C伸缩 烯烃C-H面外弯曲振动(1000~675cm^1)。 3.炔烃 -12250~2100 cm C?C伸缩振动 -13300 cm 附近炔烃C-H伸缩振动 4.芳烃 -13100~3000 cm 芳环上C-H伸缩振动 -11600~1450 cm C=C 骨架振动 -1880~680 cm C-H面外弯曲振动) -1芳香化合物重要特征:一般在1600,1580,1500和1450 cm 可能出现强度不等的4 个峰。

红外光图谱分析

红外光图谱分析 (1)首先依据谱图推出化合物碳架类型:根据分子式计算不饱和度,公式:不饱和度=F+1+(T-O)/2其中: F:化合价为4价的原子个数(主要是C原子),T:化合价为3价的原子个数(主要是N原子),O:化合价为1价的原子个数(主要是H原子),例如:比如苯:C6H6,不饱和度=6+1+(0-6)/2=4,3个双键加一个环,正好为4个不饱和度;(2)分析3300-2800cm-1区域C-H伸缩振动吸收;以3000cm-1为界:高于3000cm-1为不饱和碳C-H伸缩振动吸收,有可能为烯、炔、芳香化合物,而低于3000cm-1一般为饱和C-H伸缩振动吸收; (3)若在稍高于3000cm-1有吸收,则应在2250-1450cm-1频区,分析不饱和碳碳键的伸缩振动吸收特征峰,其中:炔2200-2100cm-1、烯1680-1640cm-1、芳环1600,1580,1500,1450cm-1。若已确定为烯或芳香化合物,则应进一步解析指纹区,即1000-650cm-1的频区,以确定取代基个数和位置(顺反,邻、间、对);(4)碳骨架类型确定后,再依据其他官能团,如C=O,O-H,C-N等特征吸收来判定化合物的官能团; (5)解析时应注意把描述各官能团的相关峰联系起来,以准确判定官能团的存在,如2820,2720和1750-1700cm-1的三个峰,说明醛基的存在。 至此,分析基本搞定,剩下的就是背一些常见常用的健值了! 1.烷烃:C-H伸缩振动(3000-2850cm-1)C-H弯曲振动(1465-1340cm-1)一般饱和烃C-H伸缩均在3000cm-1以下,接近3000cm-1的频率吸收。 2.烯烃:烯烃C-H伸缩(3100-3010cm-1)C=C伸缩(1675-1640cm-1)烯烃C-H面外弯曲振动(1000-675cm1)。 3.炔烃:伸缩振动(2250-2100cm-1)炔烃C-H伸缩振动(3300cm-1附近)。 4.芳烃:3100-3000cm-1芳环上C-H伸缩振动、1600-1450cm-1C=C骨架振动、880-680cm-1C-H面外弯曲振动、芳香化合物重要特征:一般在1600、1580、1500和1450cm-1可能出现强度不等的4个峰。 880-680cm-1,C-H面外弯曲振动吸收,依苯环上取代基个数和位置不同而发生变化,在芳香化合物红外谱图分析中,常常用此频区的吸收判别异构体。

红外光谱峰值分析的方法修订稿

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傅里叶红外光谱分析 第一节?一般原理 电子能级跃迁所产生的吸收光谱,主要在近紫外区和可见区,称为可见-紫外光谱;键振动能级跃迁所产生的吸收光谱,主要在中红外区,称为红外光谱;自旋的原子核在外加磁场中可吸收无线电波而引起能级的跃迁,所产生的吸收光谱称为核磁共振谱。 第二节紫外光谱 一、紫外光谱的基本原理 用波长范围200 nm~800 nm的光照射含有共轭体系的的不饱和化合物的稀溶液时,部分波长的光被吸收,被吸收光的波长和强度取决于不饱和化合物的结构。以波长l为横座标,吸收度A为纵座标作图,得紫外光谱,或称电子光谱。 是化合物紫外光谱的特征常数。 紫外光谱中化合物的最大吸收波长λ max 可见-紫外光谱适用于分析分子中具有π键不饱和结构的化合物。 二、紫外光谱在有机结构分析中的应用 随着共轭体系的延长,紫外吸收向长波方向移动,且强度增大(π→π*),因此可判断分子中共轭的程度。 利用紫外光谱可以测定化合物的纯度或含量。 第三节红外光谱 一、红外光谱的基本原理 用不断改变波长的红外光照射样品,当某一波长的频率刚好与分子中某一化学键的振动频率相同时,分子就会吸收红外光,产生吸收峰。用波长(λ)或波长的倒数—波数(cm-1)为横坐标,百分透光率(T%)或吸收度(A)为纵坐标

做图,得到红外吸收光谱图(IR)。分子振动所需能量对应波数范围在400 cm-1~4000 cm-1。 二、红外吸收峰的位置和强度 分子中的一个化学键可有几种不同的振动形式,而产生不同的红外吸收峰,键的振动分为两大类。 伸缩振动,用n表示,原子间沿键轴方向伸长或缩短。 弯曲振动用δ表示,形成化学键的两个原子之一与键轴垂直方向作上下或左右弯曲。 组成化学键的原子的质量越小,键能越高,键长越短,振动所需能量越大,吸收峰所在的波数就越高。 红外光谱的吸收峰分为两大区域: 4000 cm-1~1330 cm-1区域:特征谱带区,是红外光谱分析的主要依据。 1330 cm-1~650 cm-1区域:指纹区。每一化合物在指纹区都有它自己的特征光谱,对分子结构的鉴定能提供重要信息。 红外吸收峰的强弱用下列符号表示:v (很强);s(强);m(中强);w s (很弱);b(宽峰)。 (弱);v w 凡能使键增强的因素,引起峰位向高波数方向移动,反之,则向低波数方向移动。 三、各类化合物的红外光谱举例 (一)烃类化合物 注:烷烃,即饱和烃,是只有碳碳和碳氢键的链烃。烷烃的为CnH2n+2。

近红外光谱分析技术的数据处理方法

引言 近红外是指波长在780nm~2526nm范围内的光线,是人们认识最早的非可见光区域。习惯上又将近红外光划分为近红外短波(780nm~1100nm)和长波(1100 nm~2526 nm)两个区域.近红外光谱(Near Infrared Reflectance Spectroscopy,简称NIRS)分析技术是一项新的无损检测技术,能够高效、快速、准确地对固体、液体、粉末状等有机物样品的物理、力学和化学性质等进行无损检测。它综合运用了现代计算机技术、光谱分析技术、数理统计以及化学计量学等多个学科的最新研究果,并使之融为一体,以其独有的特点在很多领域如农业、石油、食品、生物化工、制药及临床医学等得到了广泛应用,在产品质量分析、在线检测、工艺控制等方面也获得了较大成功。近红外光谱分析技术的数据处理主要涉及两个方面的内容:一是光谱预处理方法的研究,目的是针对特定的样品体系,通过对光谱的适当处理,减弱和消除各种非目标因素对光谱的影响,净化谱图信息,为校正模型的建立和未知样品组成或性质的预测奠定基础;二是近红外光谱定性和定量方法的研究,目的在于建立稳定、可靠的定性或定量分析模型,并最终确定未知样品和对其定量。 1工作原理 近红外光谱区主要为含氢基团X-H(X=O,N,S,单健C,双健C,三健C等)的倍频和合频吸收区,物质的近红外光谱是其各基团振动的倍频和合频的综合吸收表现,包含了大多数类型有机化合物的组成和分子结构的信息。因为不同的有机物含有不同的基团,而不同的基团在不同化学环境中对近红外光的吸收波长不同,因此近红外光谱可以作为获取信息的一种有效载体。近红外光谱分析技术是利用被测物质在其近红外光谱区内的光学特性快速估测一项或多项化学成分含量。被测样品的光谱特征是多种组分的反射光谱的综合表现,各组分含量的测定基于各组分最佳波长的选择,按照式(1)回归方程自动测定结果:组分含量=C0+C1(Dp)1+C2(Dp)2+…+Ck(Dp)k(1)式中:C0~k为多元线性回归系数;(Dp)1~k为各组分最佳波长的反射光密度值(D=-lgp,p为反射比)。该方程准确的反映了定标范围内一系列样品的测定结果,与实验室常规测定法之间的标准偏差SE为:SE=[Σ(y-x)2/(n-1)]1/2(2)式中:x表示实验室常规法测定值,y表示近红外光 谱法测值,n为样品数。 2光谱数据的预处理 仪器采集的原始光谱中除包含与样品组成有关的信息外,同时也包含来自各方面因素所产生的噪音信号。这些噪音信号会对谱图信息产生干扰,有些情况下还非常严重,从而影响校正模型的建立和对未知样品组成或性质的预测。因此,光谱数据预处理主要解决光谱噪音的滤除、数据的筛选、光谱范围的优化及消除其他因素对数据信息的影响,为下步校正模型的建立和未知样品的准确预测打下基础。常用的数据预处理方法有光谱数据的平滑、基线校正、求导、归一化处理等。 2.1数据平滑处理 信号平滑是消除噪声最常用的一种方法,其基本假设是光谱含有的噪声为零均随机白噪声,若多次测量取平均值可降低噪声提高信噪比。平滑处理常用方法有邻近点比较法、移动平均法、指数平均法等。 2.1.1邻近点比较法 对于许多干扰性的脉冲信号,将每一个数据点和它旁边邻近的数据点的值

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