聚乙烯和聚苯乙烯膜的紅外吸收光譜的測(cè)繪第一頁，共二十三頁，2022年，8月28日一、目的要求學(xué)習(xí)聚乙烯和聚苯乙烯膜的紅外吸收光譜的測(cè)繪方法；(2)學(xué)習(xí)對(duì)該圖譜的解釋，學(xué)習(xí)紅外吸收光譜分析基本原理；(3)學(xué)習(xí)紅外分光光度計(jì)的工作原理及其使用方法。第二頁，共二十三頁，2022年，8月28日1、紅外光的區(qū)劃紅外線：波長在0.76~500μm(1000μm)范圍內(nèi)的電磁波2、紅外吸收過程近紅外區(qū)：0.76~2.5μm—OH和—NH倍頻吸收區(qū)中紅外區(qū)：2.5~25μm振動(dòng)、伴隨轉(zhuǎn)動(dòng)光譜遠(yuǎn)紅外區(qū)：25~500μm純轉(zhuǎn)動(dòng)光譜UV——分子外層價(jià)電子能級(jí)的躍遷（電子光譜）IR——分子振動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)的躍遷（振轉(zhuǎn)光譜）第三頁，共二十三頁，2022年，8月28日3、紅外光譜的作用1．可以確定化合物的類別（芳香類）2．確定官能團(tuán)：例：—CO—，—C＝C—，—C≡C—3．推測(cè)分子結(jié)構(gòu)（簡單化合物）4．定量分析第四頁，共二十三頁，2022年，8月28日4、紅外光譜的表示方法T~σ曲線→前疏后密T~λ曲線→前密后疏第五頁，共二十三頁，2022年，8月28日二、振動(dòng)形式（多原子分子）

（一）伸縮振動(dòng)指鍵長沿鍵軸方向發(fā)生周期性變化的振動(dòng)1．對(duì)稱伸縮振動(dòng)：鍵長沿鍵軸方向的運(yùn)動(dòng)同時(shí)發(fā)生2．反稱伸縮振動(dòng)：鍵長沿鍵軸方向的運(yùn)動(dòng)交替發(fā)生第六頁，共二十三頁，2022年，8月28日（二）彎曲振動(dòng)（變形振動(dòng)，變角振動(dòng)）：指鍵角發(fā)生周期性變化、而鍵長不變的振動(dòng)1．面內(nèi)彎曲振動(dòng)β：彎曲振動(dòng)發(fā)生在由幾個(gè)原子構(gòu)成的平面內(nèi)1）剪式振動(dòng)δ：振動(dòng)中鍵角的變化類似剪刀的開閉

2）面內(nèi)搖擺ρ：基團(tuán)作為一個(gè)整體在平面內(nèi)搖動(dòng)第七頁，共二十三頁，2022年，8月28日

2．面外彎曲γ：彎曲振動(dòng)垂直幾個(gè)原子構(gòu)成的平面

1）面外搖擺ω：兩個(gè)X原子同時(shí)向面下或面上的振動(dòng)

2）蜷曲τ：一個(gè)X原子在面上一個(gè)X原子在面下的振動(dòng)第八頁，共二十三頁，2022年，8月28日(三)變形振動(dòng)：

1）對(duì)稱的變形振動(dòng)δs：三個(gè)AX鍵與軸線的夾角同時(shí)變大

2）不對(duì)稱的變形振動(dòng)δas：三個(gè)AX鍵與軸線的夾角不同時(shí)變大或減小第九頁，共二十三頁，2022年，8月28日色散型紅外光譜儀色散型紅外光譜儀的組成部件與紫外-可見分光光度計(jì)相似，但對(duì)每一個(gè)部件的結(jié)構(gòu)、所用的材料及性能與紫外--可見分光光度計(jì)不同。它們的排列順序也略有不同，紅外光譜儀的樣品是放在光源和單色器之間；而紫外--可見分光光度計(jì)是放在單色器之后。色散型紅外光譜儀原理示意圖如下圖所示。第十頁，共二十三頁，2022年，8月28日第十一頁，共二十三頁，2022年，8月28日

色散型紅外光譜儀一般均采用雙光束。將光源發(fā)射的紅外光分成兩束，一束通過試樣，另一束通過參比，利用半圓扇形鏡使試樣光束和參比光束交替通過單色器，然后被檢測(cè)器檢測(cè)。當(dāng)試樣光束與參比光束強(qiáng)度相等時(shí)，檢測(cè)器不產(chǎn)生交流信號(hào)；當(dāng)試樣有吸收，兩光束強(qiáng)度不等時(shí)，檢測(cè)器產(chǎn)生與光強(qiáng)差成正比的交流信號(hào)，從而獲得吸收光譜。第十二頁，共二十三頁，2022年，8月28日1.光源

紅外光譜儀中所用的光源通常是一種惰性固體，用電加熱使之發(fā)射高強(qiáng)度的連續(xù)紅外輻射。常用的是Nernst燈或硅碳棒。１.Nernst燈：用氧化鋯、氧化釔和氧化釷燒結(jié)而成的中空棒和實(shí)心棒。工作溫度約為1700℃，在此高溫下導(dǎo)電并發(fā)射紅外線。但在室溫下是非導(dǎo)體，因此，

在工作之前要預(yù)熱。其特點(diǎn)是發(fā)射強(qiáng)度高，使用壽命長，穩(wěn)定性較好。缺點(diǎn)是價(jià)格比硅碳棒貴，機(jī)械強(qiáng)度差，操作不如硅碳棒方便。２.硅碳棒：由碳化硅燒結(jié)而成，工作溫度在1200-1500℃左右。第十三頁，共二十三頁，2022年，8月28日2.吸收池因玻璃、石英等材料不能透過紅外光，紅外吸收池要用可透過紅外光的NaCl、KBr、CsI、KRS-5（TlI58%，TlBr42%）等材料制成窗片。用NaCl、KBr、CsI等材料制成的窗片需注意防潮。固體試樣常與純KBr混勻壓片，然后直接進(jìn)行測(cè)定。3.單色器單色器由色散元件、準(zhǔn)直鏡和狹縫構(gòu)成。色散元件常用復(fù)制的閃耀光柵。由于閃耀光柵存在次級(jí)光譜的干擾，因此，需要將光柵和用來分離次光譜的濾光器或前置棱鏡結(jié)合起來使用。

第十四頁，共二十三頁，2022年，8月28日4.檢測(cè)器常用的紅外檢測(cè)器有高真空熱電偶、熱釋電檢測(cè)器和碲鎘汞檢測(cè)器。5.記錄系統(tǒng)

第十五頁，共二十三頁，2022年，8月28日試樣的處理和制備要獲得一張高質(zhì)量紅外光譜圖，除了儀器本身的因素外，還必須有合適的樣品制備方法。一、紅外光譜法對(duì)試樣的要求紅外光譜試樣可以是液體、固體或氣體，一般應(yīng)要求：（1）試樣應(yīng)該是單一組份的純物質(zhì)，純度應(yīng)>98%或符合商業(yè)規(guī)格，才便于與純物質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)光譜進(jìn)行對(duì)照。多組份試樣應(yīng)在測(cè)定前盡量預(yù)先用分餾、萃取、重結(jié)晶或色譜法進(jìn)行分離提純，否則各組份光譜相互重疊，難于判斷。（2）試樣中不應(yīng)含有游離水。水本身有紅外吸收，會(huì)嚴(yán)重干擾樣品譜，而且會(huì)侵蝕吸收池的鹽窗。（3）試樣的濃度和測(cè)試厚度應(yīng)選擇適當(dāng)，以使光譜圖中的大多數(shù)吸收峰的透射比處于10%~80%范圍內(nèi)。第十六頁，共二十三頁，2022年，8月28日二、制樣的方法

1.氣體樣品

氣態(tài)樣品可在玻璃氣槽內(nèi)進(jìn)行測(cè)定，它的兩端粘有紅外透光的NaCl或KBr窗片。先將氣槽抽真空，再將試樣注入。第十七頁，共二十三頁，2022年，8月28日2.液體和溶液試樣（1）液體池法沸點(diǎn)較低，揮發(fā)性較大的試樣，可注入封閉液體池中，液層厚度一般為0.01~1mm。（2）液膜法沸點(diǎn)較高的試樣，直接滴在兩片鹽片之間，形成液膜。對(duì)于一些吸收很強(qiáng)的液體，當(dāng)用調(diào)整厚度的方法仍然得不到滿意的譜圖時(shí)，可用適當(dāng)?shù)娜軇┡涑上∪芤哼M(jìn)行測(cè)定。一些固體也可以溶液的形式進(jìn)行測(cè)定。常用的紅外光譜溶劑應(yīng)在所測(cè)光譜區(qū)內(nèi)本身沒有強(qiáng)烈的吸收，不侵蝕鹽窗，對(duì)試樣沒有強(qiáng)烈的溶劑化效應(yīng)等。第十八頁，共二十三頁，2022年，8月28日3.固體試樣（1）壓片法將1~2mg試樣與200mg純KBr研細(xì)均勻，置于模具中，用（5~10）107Pa壓力在油壓機(jī)上壓成透明薄片，即可用于測(cè)定。試樣和KBr都應(yīng)經(jīng)干燥處理，研磨到粒度小于2微米，以免散射光影響。第十九頁，共二十三頁，2022年，8月28日（2）石蠟糊法將干燥處理后的試樣研細(xì)，與液體石蠟或全氟代烴混合，調(diào)成糊狀，夾在鹽片中測(cè)定。（3）薄膜法主要用于高分子化合物的測(cè)定?？蓪⑺鼈冎苯蛹訜崛廴诤笸恐苹驂褐瞥赡?。也可將試樣溶解在低沸點(diǎn)的易揮發(fā)溶劑中，涂在鹽片上，待溶劑揮發(fā)后成膜測(cè)定。

當(dāng)樣品量特別少或樣品面積特別小時(shí)，采用光束聚光器，并配有微量液體池、微量固體池和微量氣體池，采用全反射系統(tǒng)或用帶有鹵化堿透鏡的反射系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)量。第二十頁，共二十三頁，2022年，8月28日三、實(shí)驗(yàn)步驟1．將聚乙烯膜試樣卡片置于試樣窗口前。2．根據(jù)實(shí)驗(yàn)條件，將紅外分光光度計(jì)按儀器操作步驟進(jìn)行調(diào)節(jié)，然后測(cè)繪聚乙烯膜的紅外吸收光譜。3．在同樣的實(shí)驗(yàn)條件下，測(cè)繪聚苯乙烯膜的紅外吸收光譜。第二十一頁，共二十三頁，2022年，8月28日四、數(shù)據(jù)及處理1．記錄實(shí)驗(yàn)條件。2．