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红外光谱法的应用

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  红外光谱法广泛用于有机化合物的定性鉴定和结构分析。
  一、定性分析
   1 . 已知物的鉴定
     将试样的谱图与标准的谱图进行对照,或者与文献上的谱图进行对照。如果两张谱图各吸收峰的位置和形状完全相同,峰的相对强度一样,就可以认为样品是该种标准物。如果两张谱图不一样,或峰位不一致,则说明两者不为同一化合物,或样品有杂质。如用计算机谱图检索,则采用相似度来判别。使用文献上的谱图应当注意试样的物态、结晶状态、溶剂、测定条件以及所用仪器类型均应与标准谱图相同。
  2 . 未知物结构的测定
    测定未知物的结构,是红外光谱法定性分析的一个重要用途。如果未知物不是新化合物,可以通过两种方式利用标准谱图进行查对:
  (1) 查阅标准谱图的谱带索引,与寻找试样光谱吸收带相同的标准谱图;
  (2) 进行光谱解析,判断试样的可能结构,然后在由化学分类索引查找标准谱图对照核实。
    在对光谱图进行解析之前,应收集样品的有关资料和数据。了解试样的来源、以估计其可能是哪类化合物;测定试样的物理常数,如熔点、沸点、溶解度、折光率等,作为定性分析的旁证;根据元素分析及相对摩尔质量的测定,求出化学式并计算化合物的不饱和度:
                   不饱和度=1+n4+(n3-n1)/2
    式中n4、n3、n1、分别为分子中所含的四价、三价和一价元素
原子的数目。
    当计算得=0时,表示分子是饱和的,应在链状烃及其不含双键的衍生物。
    当=1时,可能有一个双键或脂环;
    当=2时,可能有两个双键和脂环,也可能有一个叁键;
    当=4时,可能有一个苯环等。
    但是,二价原子如S、O等不参加计算。
    谱图解析一般先从基团频率区的最强谱带开始,推测未知物可能含有的基团,判断不可能含有的基团。再从指纹区的谱带进一步验证,找出可能含有基团的相关峰,用一组相关峰确认一个基团的存在。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,然后查对标准谱图核实。
   3.几种标准谱图
  (1)萨特勒(Sadtler)标准红外光谱图
  (2)Aldrich红外谱图库
  (3)Sigma Fourier红外光谱图库

  二、定量分析
    红外光谱定量分析是通过对特征吸收谱带强度的测量来求出组份含量。其理论依据是朗伯-比耳定律。
    由于红外光谱的谱带较多,选择的余地大,所以能方便地对单一组份和多组份进行定量分析。此外,该法不受样品状态的限制,能定量测定气体、液体和固体样品。因此,红外光谱定量分析应用广泛。但红外噶定量灵敏度较低,尚不适用于微量组份的测定。
  (一)基本原理
  1. 选择吸收带的原则
  (1) 必须是被测物质的特征吸收带。例如分析酸、酯、醛、酮时,必须选择>C=O基团的振动有关的特征吸收带。
  (2)所选择的吸收带的吸收强度应与被测物质的浓度有线性关系。
  (3)所选择的吸收带应有较大的吸收系数且周围尽可能没有其它吸收带存在,以免干扰。
  2 .  吸光度的测定
  (1)一点法
    该法不考虑背景吸收,直接从谱图中分析波数处读取谱图纵坐标的透过率,再由公式lg1/T=A计算吸光度。实际上这种背景可以忽略的情况较少,因此多用基线法。
  (2)基线法
     通过谱带两翼透过率最大点作光谱吸收的切线,作为该谱线的基线,则分析波数处的垂线与基线的交点,与最高吸收峰顶点的距离为峰高,其吸光度A=lg(I0/I)。
  (二)定量分析方法
     可用标准曲线法、求解联立方程法等方法进行定量分析。

 

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