傅里叶变换红外光谱分析共118页文档
傅里叶红外光谱分析
•3.5 其它样品 •对于一些特殊样品，如:金属表面镀 膜，无机涂料板的漫反射率和反射 率的测试等，则要采用特殊附件， 如：ATR，DR，SR等附件。
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•红外光谱实验操作要点 •1、红外压平时，所有模具应该用酒精棉洗干净。 •2、取用KBr时，不能将KBr污染，避免影响其他学生 做实验。 •3、红外压片时，样品量不能加得太多，样品量和KBr 的比例大约在1：100 •4、用压片机压片时，应该严格按操作规定操作： •进口压片模具的不锈钢小垫片应该套在中心轴上，压 片过程中移动模具时应小心以免小垫片移位。压片机使 用时压力不能过大，以免损坏模具。 •5、压出来的片应该较为透明。 •6、采集背景信息时应将将品从样品室中拿出。 •7、用ATR附件时，尽量缩短使用时间。 •8、实验室应该保持干燥，大门不能长期敞开。
傅里叶红外光谱分析
德国布鲁克TENSOR27
程德军
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•时间安排 总共1小时
•理论25分钟 •操作讲解10分钟 •学生实验25分钟
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1 傅里叶红外光谱原理 2 德国布鲁克TENSOR27 3 红外制样 4 结构分析初步知识
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1 傅里叶红外光谱原理
应用：有机化合物的结构解析。 定性：基团的特征吸收频率； 定量：特征峰的强度；
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1.2、红外吸收光谱产生的条件
condition of Infrared absorption spectroscopy
满足两个条件： (1)辐射应具有能满足物质产生振动跃迁所需的能量； (2)辐射与物质间有相互偶合作用。
(4)1200 670 cm-1 X—Y伸缩， X—H变形振动区
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傅里叶变换红外光谱分析
一、FTIR概述 1. IR光谱在化学领域中的应用：
红外吸收光谱分析
分子结构基础研究: 应用IR测定分子的键长、键
角，以此推断出分子的立体构型；
(1) 根据所得的力常数可以知道化学键的强弱，由
简正频率来计算热力学函数等。
(2) 化学组成分析：根据光谱中吸收峰的位置和形
状来推断未知物结构，依照特征吸收峰的强度
分子振动的形式与谱带
红外吸收光谱分析
图6-17 直线型分子的运动状态 （a）、（b）、（c）平移运动（d）、（e）转动运动 （f）在z轴上反方向运动，使分子变形，产生振动运动
分子振动的形式与谱带
红外吸收光谱分析
如水分子的基本振动数为3×3-6 = 3，故水分子由 三种振动形式(图6-18)。O-H键长度改变的振动称为 伸缩振动。伸缩振动可分为两种，对称伸缩振动(用符
图6-16 双原子分子振动的弹簧球模型
Hook‘s Law 的讨论
红外吸收光谱分析
虎克定律（ ~ (k /m)1/2）得出频率与质量及键
能的关系有如下关系：
（1）m 增大时， 减小亦即重的原子将有低的振
动频率。
例如CH的伸缩振动频率出现在3300～
2700cm-1，CO的伸缩振动频率出现在1300～
红外吸收光谱分析
4. 分子振动的形式与谱带
双原子的振动是最简单的，它的振动只能发生在连结 两个原子的直线方向上，并且只有一种振动形式，即两原 子的相对伸缩振动。多原子分子的振动可分解为许多简单 的基本振动。
4. 分子振动的形式与谱带
红外吸收光谱分析
设分子由 n 个原子组成，每个原子在空间都有三个自 由度，原子在空间的位置可以用直角坐标系中的三个坐标
傅里叶红外光谱分析
不对称δ as(CH3)1460㎝-1
２．峰位、峰数与峰强
（1）峰位 化学键的力常数K越大，原子折合质量越小， 键的振动频率越大，吸收峰将出现在高波数区（短波长区）； 反之，出现在低波数区（高波长区）。 例１ 水分子 （非对称分子）
(动画)
（2）峰数 峰数与分子自由度有关。无瞬间偶基距变 化时，无红外吸收。
•3.5 其它样品 •对于一些特殊样品，如:金属表面镀 膜，无机涂料板的漫反射率和反射 率的测试等，则要采用特殊附件， 如：ATR，DR，SR等附件。
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•红外光谱实验操作要点 •1、红外压平时，所有模具应该用酒精棉洗干净。 •2、取用KBr时，不能将KBr污染，避免影响其他学生 做实验。 •3、红外压片时，样品量不能加得太多，样品量和KBr 的比例大约在1：100 •4、用压片机压片时，应该严格按操作规定操作： •进口压片模具的不锈钢小垫片应该套在中心轴上，压 片过程中移动模具时应小心以免小垫片移位。压片机使 用时压力不能过大，以免损坏模具。 •5、压出来的片应该较为透明。 •6、采集背景信息时应将将品从样品室中拿出。 •7、用ATR附件时，尽量缩短使用时间。 •8、实验室应该保持干燥，大门不能长期敞开。
成膜。也可将试样溶解在低沸点的易挥发溶剂 中，涂在盐片上，待溶剂挥发后成膜测定。
当样品量特别少或样品面积特小时，采用光 束聚光器，并配有微量液体池、微量固体池和 微量气体池，采用全反射系统或用带有卤化碱 透镜的反射系统进行测量
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3.2 液体样品
•3.2.1 液膜法 •油状或粘稠液体，直接涂于KBr晶片上测试。流 动性大，沸点低（≤100℃）的液体 ，可夹在两 块溴化钾晶片之间或直接注入厚度适当的液体池 内测试。对极性样品的清洗剂一般用CHCl3，非 极性样品清洗剂一般用CCl4。 •3. 2 .2 水溶液样品 •可用有机溶剂萃取水中的有机物，然后将溶剂挥 发干，所留下的液体涂于KBr晶片上测试；固体 则用KBr压片法测试。应特别注意含水的样品不 能直接注入KBr或NaCl液体池内测试。
傅里叶变换红外光谱仪解析
仪器分析综述系别：生物科学与技术系班级：09食品2 姓名：欧阳凡学号：091304251傅里叶变换红外光谱仪前言随着计算方法和计算技术的发展，20世纪70年代出现新一代的红外光谱测量技术及仪器--傅里叶变换红外光谱仪（Fourier Transform Infrared Spectrometer，简写为FTIR ,简称为傅里叶红外光谱仪。
它不同于色散型红外分光的原理，是基于对干涉后的红外光进行傅里叶变换的原理而开发的红外光谱仪，主要由红外光源、光阑、干涉仪（分束器、动镜、定镜）、样品室、检测器以及各种红外反射镜、激光器、控制电路板和电源组成。
可以对样品进行定性和定量分析，广泛应用于医药化工、地矿、石油、煤炭、环保、海关、宝石鉴定、刑侦鉴定等领域。
正文傅里叶变换红外光谱仪分光光度计由光学检测系统、计算机书籍处理系统、计算机接口、电子线路系统组成。
光源发出的光被分束器（类似半透半反镜）分为两束，一束经反射到达动镜，另一束经透射到达定镜。
两束光分别经定镜和动镜反射再回到分束器，动镜以一恒定速度作直线运动，因而经分束器分束后的两束光形成光程差，产生干涉。
干涉光在分束器会合后通过样品池，通过样品后含有样品信息的干涉光到达检测器，然后通过傅里叶变换对信号进行处理，最终得到透过率或吸光度随波数或波长的红外吸收光谱图。
光学检测系统由迈克逊干涉仪、光源、检测器组成、迈克逊干涉仪内有两个相垂直的平面反射镜M1、M2和一个与两镜成45度角的分束器，M1可沿镜轴方向前后移动。
自光源发出的红外光经准直镜M3反射后变为平行光束，照在分束器上后变成两束光。
其中一束被反射到可动镜头M1后又被M1反射回分束器，并在分束器上再次分城反射光和透射光，透射光部分照在举聚光镜M4上，然后到到达探测器，另一束光透过分束器，射在固定镜M2上，并被M2反射回分束器，在分束器上再次发生反射和透射，反射部分照在聚光镜M4上，最后也到达探测器。
因而这两束到达探测器的光油了光程差，成了相干光，移动可动镜M1可改变两束光程差。
傅里叶变换红外光谱分析
红外吸收光谱分析
2. IR光谱的产生条件 只有发生偶极距变化的振动才能引起可观测 的红外吸收谱带，我们称这种振动活性为红外活 性的，反之为非红外活性的。 当一定频率的红外光照射分子时，如果分子 中某个基团的振动频率和它一样，二者就会产生 共振，此时光的能量通过分子偶极距的变化而传 递给分子，这个基团就吸收一定频率的红外光， 产生振动跃迁；反之，红外光就不会被吸收。
对称分子由于正负电荷中心重叠，d=0，故=0。
红外吸收光谱分析
二硫化碳的振动及其极化度的变化
红外吸收光谱分析
2. IR光谱的产生条件
上述物质吸收辐射的第二个条件，实质上是外 界辐射迁移它的能量到分子中去。而这种能量的 转移是通过偶极距的变化来实现的。 这可用图6-14的示意简图来说明。
红外吸收光谱分析
这是由于双键比单键强，即双键的 k 比单键的 k 大。 同样，炔烃要比双键强。这个规律也适用于碳氧键上。 另外，由于伸缩振动力常数比弯曲振动的力常数大，所 以伸缩振动的吸收出现在较高的频率区而弯曲振动的吸收 则在较低的频率区。 根据式（6-6）可以计算其基频峰的位置，而且某些计 算与实测值很接近，如甲烷的C-H基频计算值为2920cm-1， 而实测值为2915cm-1，但这种计算只适用于双原子分子或 多原子分子中影响因素小的谐振子。 实际上，在一个分子中，基团与基团的化学键之间都相 互有影响，因此基团振动频率除决定于化学键两端的原子 质量，化学键的力常数外，还与内部因素（结构因素）及 外部因素（化学环境）有关。
红外吸收光谱分析
2. IR光谱的产生条件
通常用分子的偶极矩 来描述分子极性的大小:
= q ·d
图6-13 HCl、H2O的偶极矩
红外吸收光谱分析
傅里叶变换红外光谱.
FTIR
（Fourier Translation Infrared spectroscopy)
傅里叶变换红外光谱分析
红外吸收光谱分析
FTIR是由于物质吸收电磁辐射后，分子振动
-转动能级的跃迁而产生的，称为分子振动转
动光谱，简称振转光谱。
红外吸收光谱分析
分子光谱的种类 有机分子同其他物质一样始终处于不停的运动 之中。分子在空间自由移动需要的能量为移动
对称分子由于正负电荷中心重叠，d=0，故=0。
红外吸收光谱分析
二硫化碳的振动及其极化度的变化
红外吸收光谱分析
2. IR光谱的产生条件
上述物质吸收辐射的第二个条件，实质上是外 界辐射迁移它的能量到分子中去。而这种能量的 转移是通过偶极距的变化来实现的。 这可用图6-14的示意简图来说明。
红外吸收光谱分析
2. IR光谱的产生条件
红外吸收光谱分析
当一定频率（一定能量）的红外光照射分子时，
如果分子中某个基团的振动频率和外界红外辐射
的频率一致，就满足了第一个条件。为满足第二 个条件，分子必须有偶极矩的改变。 已知任何分子就其整个分子而言，是呈电中性 的，但由于构成分子的各原子因价电子得失的难 易，而表现出不同的电负性，分子也因此而显示 不同的极性。
红外吸收光谱分析
1-己烯
红外吸收光谱分析
3. 分子振动方程式 (Hook's Law)
分子中的原子以平衡点为中心，以非常小的振幅作周期性 的振动，即所谓简谐振动。最简单的分子是双原子分子。可 用一个弹簧两端联着两个小球来模拟。mA和mB分别代表两 小球的质量（原子质量），弹簧的长度r就是分子化学键的长 度。用经典力学(虎克定律)可导出这个体系的振动频率（以 波数表示): 1 k 2c mAmB /(mA mB ) （6-6） 式中 k 为力常数，mA、mB分别为A、B原子的质量，
傅立叶红外光谱定性分析资料课件
THANKS
谢谢
医药领域
用于药物研发、药物分析和疾病诊断。
傅立叶红外光谱定性分析的基本原理
物质对红外光的选择性吸收
不同化学键或官能团在特定波长范围内对红外光有选择性吸收。
傅立叶变换
通过傅立叶变换将干涉图转换为光谱图，便于分析和解析。
谱图解析
对比已知的红外光谱标准谱图，确定被测物质的化学结构和组成。
02
CHAPTER
数据处理
在进行数据处理时，应选择合适的处理方法 ，避免引入误差。
仪器维护
定期对傅立叶红外光谱仪进行维护和保养， 确保仪器的稳定性和准确性。
安全操作
在实验过程中，应遵循实验室安全操作规程 ，确保实验安全。
03
CHAPTER
傅立叶红外光谱定性分析结 果解读
结果判读方法
特征峰分析
通过对比已知的红外光谱特征峰，确定样品 中可能存在的官能团或物质。
谱图匹配
将未知样品的红外光谱与标准谱图库进行比 对，找出匹配度最高的物质。
峰强分析
根据峰强的大小，判断样品中各组分的相对 含量。
峰形分析
通过观察峰形的变化，判断样品中是否存在 杂质或污染物。
结果解读实例
1 2
实例一
通过傅立叶红外光谱定性分析，确定某未知样品 为聚乙烯塑料，并进一步通过特征峰分析，确定 其中含有一定量的增塑剂。
03
与计算机视觉、人工智能等技术结合，提高傅立叶红
外光谱定性分析的智能化水平。
傅立叶红外光谱定性分析在未来的应用前景
在环保领域，傅立叶红外光谱定性分析将用于 检测空气、水和土壤中的有害物质，为环境监 测和治理提供有力支持。
傅立叶红外图谱详细分析方法大全
傅立叶红外光谱图详细解析一、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）。