仪器分析课件第二章分子吸光分析法-课件.ppt

第二章 分子吸光分析法 第一节 紫外可见吸收光谱法 第二节 红外吸收光谱法 可进行分子的定性和定量分析 可用于一些物理化学常数的测定（如平衡常数等） 仪器结构简单、价格便宜 应用范围广泛（无机离子、有机化合物、生物大分子分析等） 3、红外吸收光谱与分子结构的关系 红外光谱源于分子振动产生的吸收，其吸收频率对应于分子的振动频率。大量实验结果表明，一定的官能团总是对应于一定的特征吸收频率，即有机分子的官能团具有特征红外吸收频率。这对于利用红外谱图进行分子结构鉴定具有重要意义。　　 红外谱图有两个重要区域： 高波数段： 4000-1300cm-1（官能团区） 含氢官能团(折合质量小)、含双键或叁键的官能团(键力常数大)在官能团区有吸收，如OH，NH以及C=O等重要官能团在该区域有吸收，它们的振动受分子中剩余部分的影响小。 低波数段： 1300cm-1以下（指纹区） 不含氢的单键(折合质量大)、各键的弯曲振动(键力常数小)出现在1300cm-1以下的低波数区。该区域的吸收特点是振动频率相差不大，振动的耦合作用较强，因此易受邻近基团的影响。同时吸收峰数目较多，代表了有机分子的具体特征。大部分吸收峰都不能找到归属，犹如人的指纹。因此，指纹区的谱图解析不易，但与标准谱图对照可以进行最终确认。 SERS基质 金属 Ag,Au,Cu Ni,Al,Li,Na,K,Pt 半导体 CdS,Fe2O3,TiO2 SERS活性物质 先决条件：能吸附在金属基体表面 吡啶等杂环化合物 苯甲酸衍生物 氰基衍生物 一些染料，金属络合物，生物分子，无机分子 红外光谱解析的三要素　　 在解析红外光谱时，要同时注意吸收峰的位置、强度和峰形。以羰基为例。羰基的吸收一般为最强峰或次强峰。如果在1680-1780 cm-1有吸收峰，但其强度低，这表明该化合物并不存在羰基，而是该样品中存在少量的羰基化合物，它以杂质形式存在。吸收峰的形状也决定于官能团的种类，从峰形可以辅助判断官能团。以缔合羟基、缔合伯胺基及炔氢为例，它们的吸收峰位只略有差别，但主要差别在于峰形：缔合羟基峰宽、圆滑而钝；缔合伯胺基吸收峰有一个小小的分叉；炔氢则显示尖锐的峰形。 4、红外光谱解析举例 同一基团的几种振动相关峰应同时存在　　 任一官能团由于存在伸缩振动（某些官能团同时存在对称和反对称伸缩振动）和多种弯曲振动，因此，会在红外谱图的不同区域显示出几个相关吸收峰。所以，只有当几处应该出现吸收峰的地方都显示吸收峰时，方能得出该官能团存在的结论。以甲基为例，在2960、2870、1460、1380 cm-1处都应有C-H的吸收峰出现。以长链CH2为例，2920、2850、1470、720 cm-1处都应出现吸收峰。 谱图解析顺序 （1）根据质谱、元素分析结果得到分子式。 （2）由分子式计算不饱和度U。　　 U=四价元素数 -（一价元素数/2）+（三价元素数/2）+ 1　　如苯，U=6-6/2+1=4 （3）可以先观察官能团区，找出存在的官能团，再看指纹区。如果是芳香族化合物，应定出苯环取代位置。 根据官能团及化学合理性，拼凑可能的结构。 （4）进一步的确认需与标样、标准谱图对照及结合其它仪器分析手段得出的结论。　　 （5）标准红外谱图集最常见的是萨特勒(Sadtler)红外谱图集。目前已建立有红外谱图的数据库方便检索。 C12H24 1、不饱和度=1+12+1/2（0-24）=1 2、3075 —说明有不饱和烃，可能是烯 3、1640 —有C=C，肯定是烯 4、3000-2800—大量饱和烃 5、2920、2850—CH2多于CH3 6、1460—CH2 7、980、915—烯的C-H振动，有端乙基 1640 3070 1460 980 915 3000-2800 [例题1] [例题2] 某未知物的分子式为C12H24O2，试从其红外谱图推测它的结构。　　 　　[解] （1）由其分子式可计算出该化合物的不饱和度为1，即该分子含有一个双键或一个环。　　 （2）1700cm-1的强吸收表明分子中含有羰基，正好占去一个不饱和度。　　 （3）3300-2500cm-1的强而宽的吸收表明分子中含有羟基，且形成氢键。吸收峰延续到2500cm-1附近，且峰形强而宽，说明是羧酸。　　 （4）叠加在羟基峰上2920cm-1，2850cm-1为CH2的吸收，而2960cm-1为CH3的吸收峰。从两者峰的强度看，CH2的数目应远大于CH3数。 （5）720cm-1的C-H弯曲振动吸收说明CH2的数目应大于4，表明该分子为长链烷基羧酸。　　 综上所述，该未知物的结构为：CH3(CH2)10COOH。