紅外光譜儀一般都有記錄儀自動記錄譜圖。新型的儀器還配有微處理機(jī),以控制儀器的操作、譜圖中各種參數(shù)、譜圖的檢索等。
紅外分光光度計(jì)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)來確定的。
1)溴化四氯化對位甲酚的結(jié)構(gòu),過去實(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)體的測定——可鑒定立體異構(gòu)體和同分異構(gòu)體
1)順反異體的測定——順反異構(gòu)體原子團(tuán)排列順序因無對稱中心,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。
如二甲苯三個異構(gòu)體的吸收譜帶很不相同。鄰位在742cm(-1),間位在770cm(-1),對位在800cm(-1),且因?qū)Χ妆綄ΨQ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可以看出。在1375cm(-1)只出現(xiàn)一個吸收帶,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完全相同C2H6O,乙醇有羥基吸收帶在3500cm(-1),C-0伸縮振動在1050~1250cm(-1),羥基彎曲振動在950cm(-1)。甲醚在3500cm(-1)無羥基吸收。它的第一強(qiáng)1150~1250cm(-1),這兩個同分異構(gòu)體很容易區(qū)別。
3、化學(xué)反應(yīng)的檢查——一個化學(xué)反應(yīng)是否已進(jìn)行完全,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,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)行完全。
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)。
紅外分光光度計(jì)由光源發(fā)出的光,被分為能量均等對稱的兩束,一束為樣品光通過樣品,另一束為參考光作為基準(zhǔn)。這兩束光通過樣品室進(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。
紅外分光光度計(jì)基本原理:
分子的紫外可見吸收光譜是由于分子中的某些基團(tuán)吸收了紫外可見輻射光后,發(fā)生了電子能級躍遷而產(chǎn)生的吸收光譜。它是帶狀光譜,反映了分子中某些基團(tuán)的信息。可以用標(biāo)準(zhǔn)光圖譜再結(jié)合其它手段進(jìn)行定性分析。
根據(jù)Lambert-Beer定律:
A=εbc,(A為吸光度,ε為摩爾吸光系數(shù),為液池厚度,c為溶液濃度)可以對溶液進(jìn)行定量分析。
由光源發(fā)出的光,被分為能量均等對稱的兩束,一束為樣品光通過樣品,另一束為參考光作為基準(zhǔn)。這兩束光通過樣品室進(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,然后兩束光和為一束,并交替通過入射狹縫進(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,色散并通過出射狹縫之后,被濾光片濾除高級次光譜,再經(jīng)橢球鏡聚焦在探測器的接收面上。探測器將上述交變的信號轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的電信號,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。
特點(diǎn)和主要用途:
一般的紅外光譜是指2.5-50微米(對應(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。