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1、第3章红外光谱第1页，共64页，编辑于2022年，星期一n红外光和红外光谱红外光n是一种电磁波，波长介于可见光和微波之间，分为三个区域：0.77-2.5m，近红外4000-13000cm-1；2.5-25m，中红外4000-400cm-1；25-1000m，远红外400-10cm-1。红外光谱图n红外光谱图的获得连续红外光谱与物质相互作用时，若分子中原子间的振动频率与红外光波段的某一频率相等时就会引起吸收，使光的透过强度减弱，用红外分光光度计就可以得到一张以光波波长或波数相对于光的透过率（或吸收率）的图谱，即为红外光谱图。第2页，共64页，编辑于2022年，星期一红外光谱图的特征n谱带的数目首
2、先要分析的项目是谱带数目，如聚苯乙烯在3000cm-1附近有7个吸收谱带，如果仪器性能不好或制样不好，吸收谱带数目会减少。n吸收谱带的位置每个基团都有特征的振动频率，在红外光谱中表现为特定的吸收谱带位置，并以cm-1表示。在鉴定化合物时，谱带的位置是最重要的参数，如水分子在3450cm-1，而OH-则在3650-3700cm-1处。n谱带的形状（指谱带的尖锐、对称性等）分析化合物较纯时，谱带尖锐，对称性好，混合物有时会出现谱带重叠加宽，对称性也遭到破坏。对固态物质，结晶的完整性程度影响谱带的形状。n谱带的强度对于一定的化合物，基频的吸收强度都很大。吸收强度用透过率（T%）或吸收率（A%）表示。
3、第3页，共64页，编辑于2022年，星期一影响红外光谱图的因素n分子振动的自由度数目与红外谱带数目由于分子中非偶极性分子（非红外活性振动）和相同频率振动的简并，使红外谱带数常少于分子振动自由度数目。nN个原子组成分子：有3N个独立运动平动数振动数转动数 N个原子中每个原子都能向X，Y，Z三 个坐标方向独立运动。即N个原子有3N个独立运动。3个平动自由度第4页，共64页，编辑于2022年，星期一转动：非线性：3个转动自由度 线 性：2个转动自由度，键轴为轴的转 动原子的位置没有改变。不形成 转动的自由度。所以 非线性分子的振动自由度3N-3-3=3N-6 线性分子的振动自由度3N-3-2=3N-
4、5 第5页，共64页，编辑于2022年，星期一影响谱带位置（位移）因素n诱导效应原子电负性的影响：一定极性的共价键中，不同电负性原子取代产生振动频率发生变化。无机化合物中，相同阴离子团与不同阳离子结合时，阴离子团的基本频率受到影响。n键应力的影响Si-O结合时，Si位于正四面体的中心，键角为10928，但Si-O四面体结合时，Si-O键角改变，引起键能变化，产生振动频率的位移。孤立的Si-O结构中，伸缩振动频率小于1000cm-1，当两个Si-O四面体结合时，形成Si-O-Si键，伸缩振动频率增大至1080cm-1。n氢键N、O、S、F、P等都能形成氢键，R-X-H+R-YR-X-HY-R。形
5、成氢键后：对伸缩振动：频率向低频方向移动，氢键越强，位移越多，同时谱带变得越宽，吸收强度增大。对弯曲振动：频率向高频方向移动，氢键越强，谱带越窄。n物质状态的影响相态：结晶态和非晶态。第6页，共64页，编辑于2022年，星期一分子振动和红外吸收谱带强度 红外吸收谱带强度（简称峰强度）一般分为强(T%60,s)，中(T%：80 60,m)，弱(T%80,w)，可变(v)和肩峰(sh)等。强度与分子振动的对称性 对称性偶极矩变化强度 例如，芳香族化合物在1600cm-1附近有1 2条吸收谱带，属于苯环的骨架伸缩振动。完全对称的苯分子，吸收极弱，但如果苯环上有一个氢原子被其它基团所取代，对称性被破坏
6、，吸收强度增强。第7页，共64页，编辑于2022年，星期一 强度与基团极性强度与基团极性极性极性偶极矩变化偶极矩变化强度强度例如：羟基、羰基、氨基、硝基和醚键等极例如：羟基、羰基、氨基、硝基和醚键等极性基团均有很强的红外吸收谱带，而性基团均有很强的红外吸收谱带，而CC、SS、N=N等非极性基团的红外吸收谱带就很弱。等非极性基团的红外吸收谱带就很弱。强度与分子振动能级跃迁几率强度与分子振动能级跃迁几率跃迁几率跃迁几率强度强度 例如：基频跃迁的几率高于倍频跃迁，例如：基频跃迁的几率高于倍频跃迁，其吸收谱带强度就大于倍频。其吸收谱带强度就大于倍频。强度与样品浓度强度与样品浓度 样品浓度样品浓度强度强
7、度第8页，共64页，编辑于2022年，星期一红外光谱谱带的划分n常见红外光谱的谱带可分为两个区：（1）特征谱带区：最有分析价值的基团频率在4000cm-1-1300cm-1之间，这一区域称为基团频率区、官能团区或特征区。区内的谱带是由伸缩振动产生的吸收带，比较稀疏，容易辨认，常用于鉴定官能团。多为X-H键（X为N、O、C）和有机物中的C=O、C=C、CC、C=N等重要官能团才在该范围内有振动。（2）指纹谱带区：1300-600cm-1之间的振动吸收，除单键的伸缩振动外，还有因变形振动产生的谱带。这种振动基团频率和特征吸收峰与整个分子的结构有关。当分子结构稍有不同时，该区的吸收就有细微的差异，并
8、显示出分子特征。这种情况就像人的指纹一样，因此称为指纹区。指纹区对于指认结构类似的化合物很有帮助，而且可以作为化合物存在某种基团的旁证。无机化合物的基团振动大多产生在这一波长范围内。第9页，共64页，编辑于2022年，星期一虽然指纹区谱带短数目多，一般难以分清各个谱带的归属，但谱带的形状受分子结构的影响很大，可以反映出分子结构上的微小差别，除对映异构外，每种化合物都会有些不同，就如同人的指纹一样。这对用已知物鉴别未知物非常重要。第10页，共64页，编辑于2022年，星期一（3）相关峰 每个官能团都有几种振动方式，能产生红外吸收光谱的每种振动一般产生一个相应的吸收峰。习惯上把这些相互依存又可相互
9、佐证的吸收峰，称为相关峰。例如CH3的相关峰为伸缩振动：as 2960cm-1 s 2870cm-1面内弯曲振动：1470cm-1 和1380cm-1 第11页，共64页，编辑于2022年，星期一基团频率区可分为三个区域：n(1)4000-2500cm-1,X-H伸缩振动区，X可以是0、N、C或S等原子。O-H基的伸缩振动出现在3650-3200cm-1范围内，它可以作为判断有无醇类、酚类和有机酸类的重要依据。当醇和酚溶于非极性溶剂（如CC14)，浓度于0.01mol.dm-3时，在3650-3580cm-1处出现游离O-H基的伸缩振动吸收，峰形尖锐，且没有其它吸收峰干扰，易于识别。当试样浓度
10、增加时，经基化合物产生缔合现象，0-H基的伸缩振动吸收峰向低波数方向位移，在3400-3200cm-1出现一个宽而强的吸收峰。胺和酞胺的N-H伸缩振动也出现在3500-3100cm-1，因此，可能会对O-H伸缩振动有干扰。第12页，共64页，编辑于2022年，星期一C-H的伸缩振动可分为饱和和不饱和的两种。饱和的C-H伸缩振动出现在3000cm-1以下，约30002800cm-1，取代基对它们影响很小。不饱和的双键=C-H的吸收出现在30103040cm-1范围内，末端=CH2的吸收出现在3085cm-1附近。叁键CH上的C-H伸缩振动出现在更高的区域（3300cm-1）附近。n（2）2500
11、1900为叁键和累积双键区。主要包括-CC、-CN等叁键的伸缩振动，以及-C=C=C、-C=C=O等 累 积 双 键 的 不 对 称 性 伸 缩 振 动。n（3）19001200cm-1为双键伸缩振动区包括C=O伸缩振动（19001650cm-1）、C=C伸缩振动和苯的衍生物的泛频谱带（出现在20001650cm-1）指纹区n1800（1300）cm-1900cm-1区域是C-O、C-N、C-F、C-P、C-S、P-O、Si-O等单键的伸缩振动和C=S、S=O、P=O等双键的伸缩振动吸收。第13页，共64页，编辑于2022年，星期一n红外光谱法的特点特征性高。很少有两个不同化合物具有相同的红外
12、光谱图。不受物质的物理状态的限制，气液固都可测测定所需样品少，只需几毫克甚至几微克操作方面，测定速度快，重复性好已有的标准图谱多，便于查阅灵敏度和精度不够高，含量少于1%就难于测出，大多为定性分析解谱困难，谱带重叠严重第14页，共64页，编辑于2022年，星期一n红外光谱实验技术发展历史n19世纪初发现红外线n20世纪初，单光束手动式仪器n1947，第一代以棱镜做色散元件的双光束红外光谱仪问世n1960，第二代以光栅做色散元件的双光束红外光谱仪投入使用n1978，第三代干涉型傅立叶变换红外光谱仪投入使用n近年，第四代激光红外光谱仪问世第15页，共64页，编辑于2022年，星期一红外光谱仪n测绘
13、物质红外光谱的仪器称为红外光谱仪，又称红外分光光度计，主要包括红外辐射源、色散元件、检测器、放大器和记录系统。色散元件大致演变过程为棱镜、光栅、干涉型傅立叶变换、激光器等阶段。第16页，共64页，编辑于2022年，星期一目前主要有两类红外光谱仪：色散型红外光谱仪和Fourier（傅立叶）变换红外光谱仪。n色散型红外光谱仪色散型红外光谱仪1.光源光源红外光谱仪中所用的光源通常是一种惰性固体，用电加热使之发射高强度的连续红外辐射。常用的是Nernst灯或硅碳棒。Nernst灯是用氧化锆、氧化钇和氧化钍烧结而成的中空棒和实心棒。工作温度约为1700，在此高温下导电并发射红外线。但在室温下是非导体，因
14、此，在工在工作之前要预热作之前要预热。它的特点是发射强度高，使用寿命长，稳定性较好。缺点是价格比硅碳棒贵，机械强度差，操作不如硅碳棒方便。硅碳棒是由碳化硅烧结而成，工作温度在1200-1500左右。第17页，共64页，编辑于2022年，星期一2.吸收池吸收池因玻璃、石英等材料不能透过红外光，红外吸收池要用可透过红外光的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。固体试样常与纯KBr混匀压片，然后直接进行测定。3.单色器单色器单色器由色散元件、准直镜和狭缝构成。色散元件常用复制的闪耀光栅。由于闪耀光栅存
15、在次级光谱的干扰，因此，需要将光栅和用来分离次光谱的滤光器或前置棱镜结合起来使用。第18页，共64页，编辑于2022年，星期一4.检测器检测器常用的红外检测器有高真空热电偶、热释电检测器和碲镉汞检测器。高真空热电偶高真空热电偶是利用不同导体构成回路时的温差电现象，将温差转变为电位差。热释电检测器热释电检测器是利用硫酸三苷肽的单晶片作为检测元件。硫酸三苷肽（TGS）是铁电体，在一定的温度以下，能产生很大的极化反应，其极化强度与温度有关，温度升高，极化强度降低。将TGS薄片正面真空渡铬（半透明），背面镀金，形成两电极。第19页，共64页，编辑于2022年，星期一当红外辐射光照射到薄片上时，引起温度
16、升高，TGS极化度改变，表面电荷减少，相当于“释放”了部分电荷，经放大，转变成电压或电流方式进行测量。碲镉汞检测器碲镉汞检测器（MCT检测器）是由宽频带的半导体碲化镉和半金属化合物碲化汞混合形成，其组成为Hg1-xCdx Te，x0.2，改变x值，可获得测量波段不同灵敏度各异的各种MCT检测器。5.5.记录系统记录系统第20页，共64页，编辑于2022年，星期一傅立叶变换红外光谱仪nFourier变换红外光谱仪没有色散元件，主要由光源（硅碳棒、高压汞灯）、Michelson干涉仪、检测器、计算机和记录仪组成。核心部分为Michelson干涉仪，它将光源来的信号以干涉图的形式送往计算机进行Fou
17、rier变换的数学处理，最后将干涉图还原成光谱图。它与色散型红外光度计的主要区别在于干涉仪和电子计算机两部分。nFourier变换红外光谱仪工作原理；仪器中的Michelson干涉仪的作用是将光源发出的光分成两光束后，再以不同的光程差重新组合，发生干涉现象。当两束光的光程差为/2的偶数倍时，则落在检测器上的相干光相互叠加，产生明线，其相干光强度有极大值；相反，当两束光的光程差为/2的奇数倍时，则落在检测器上的相干光相互抵消，产生暗线，相干光强度有极小值。由于多色光的干涉图等于所有各单色光干涉图的加合，故得到的是具有中心极大，并向两边迅速衰减的对称干涉图。第21页，共64页，编辑于2022年，星
18、期一n干涉图包含光源的全部频率和与该频率相对应的强度信息，所以如有一个有红外吸收的样品放在干涉仪的光路中，由于样品能吸收特征波数的能量，结果所得到的干涉图强度曲线就会相应地产生一些变化。包括每个频率强度信息的干涉图，可借数学上的Fourier变换技术对每个频率的光强进行计算，从而得到吸收强度或透过率和波数变化的普通光谱图。第22页，共64页，编辑于2022年，星期一n其特点为：信噪比高、扫描速度快，几秒钟就能获得质量良好的光谱图；干涉仪没有狭缝装置，能量输出大，可测透射比较低的样品；分辨能力高，波数精度高，重现性好；测定光谱范围宽，可研究整个红外区的光谱。n性能分辨率：普通的为0.5cm-1，
19、最高可达0.2cm-1，傅立叶红外可达0.1cm-1或更少0.005cm-1。测量准确度影响因素：仪器本身的光学因素、噪音、杂散光、仪器动态响应、制样等。扫描速度第23页，共64页，编辑于2022年，星期一制样n红外光谱法对试样的要求红外光谱的试样可以是液体、固体或气体，一般应要求：试样应该是单一组份的纯物质，纯度应98%或符合商业规格，才便于与纯物质的标准光谱进行对照。多组份试样应在测定前尽量预先用分馏、萃取、重结晶或色谱法进行分离提纯，否则各组份光谱相互重叠，难于判断。试样中不应含有游离水。水本身有红外吸收，会严重干扰样品谱，而且会侵蚀吸收池的盐窗。试样的浓度和测试厚度应选择适当，以使光谱
20、图中的大多数吸收峰的透射比处于10%80%范围内。第24页，共64页，编辑于2022年，星期一n制样的方法气体样品气态样品可在玻璃气槽内进行测定，它的两端粘有红外透光的NaCl或KBr窗片。先将气槽抽真空，再将试样注入。液体和溶液试样液体池法沸点较低，挥发性较大的试样，可注入封闭液体池中，液层厚度一般为0.011mm。液膜法沸点较高的试样，直接滴在两片盐片之间，形成液膜。对于一些吸收很强的液体，当用调整厚度的方法仍然得不到满意的谱图时，可用适当的溶剂配成稀溶液进行测定。一些固体也可以溶液的形式进行测定。常用的红外光谱溶剂应在所测光谱区内本身没有强烈的吸收，不侵蚀盐窗，对试样没有强烈的溶剂化效应
21、等。第25页，共64页，编辑于2022年，星期一固体试样压片法将12mg试样与200mg纯KBr研细均匀，置于模具中，用510107Pa压力在油压机上压成透明薄片，即可用于测定。试样和KBr都应经干燥处理，研磨到粒度小于2m，以免散射光影响。石蜡糊法将干燥处理后的试样研细，与液体石蜡或全氟代烃混合，调成糊状，夹在盐片中测定。薄膜法主要用于高分子化合物的测定。可将它们直接加热熔融后涂制或压制成膜。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别小时，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
22、系统进行测量。块状样品要求有一定的透明度，或带有反射附件。粉末法研磨至2m以下，悬浮在易挥发的液体中，移到盐窗上。第26页，共64页，编辑于2022年，星期一n红外光谱的应用(分析方法)定性分析n1.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。n2.未知物结构的测定测定未
23、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。第27页，共64页，编辑于2022年，星期一图76是聚苯乙烯的红外光谱。由于其吸收峰很尖锐，聚苯乙烯谱图常作为标准谱团。3000cm-1附近有丰富的谱带。可分辨出2849、2923、3000、3025、3060和3082cm-1等锐峰。28003000cm-1的谱带是饱和C-H或CH2的伸缩振动峰，而3000一3100cm1的强峰是苯环的C
24、-H伸缩振动。1600cm-1的强峰是苯环的骨架振动。700和760cm-1是苯环上氢的面外弯曲振动。它们的倍频和组频出现在1670、1740、1800、1870和1940cm-1，都有力地证明了存在单取代苯。第28页，共64页，编辑于2022年，星期一定量分析n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。n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。n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。但红外光谱法定量灵敏度较低，尚不适用于微量组份的测定。n可用标准曲线法、
25、求解联立方程法等方法进行定量分析。第29页，共64页，编辑于2022年，星期一n基本原理选择吸收带的原则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。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。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。吸光度的测定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。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
26、）。第30页，共64页，编辑于2022年，星期一n红外光谱的应用领域红外光谱法广泛应用于高分子材料、矿物、食品、环境、纤维、染料、粘合剂、油漆、毒物、药物等诸多方面，在未知化合物剖析方面具有独到之处。对有机物、CH化合物及一些轻元素N、H、C、B和水等的分析十分有效，尤其是有机化合物的定性鉴定和结构分析。对无机化合物和矿物的分析鉴定起步较晚，着重于阴离子团的振动频率。宝石鉴定方面：区分宝石的不同类型、改善宝石的识别、人工宝石与天然及改善品的鉴别等。第31页，共64页，编辑于2022年，星期一在无机材料方面n水的红外光谱O-H伸缩振动弯曲振动游离水3756cm-11595cm-1吸附水3435c
27、m-11630cm-1结晶水3200-3250cm-11670-1685cm-1结构水（羟基水）3640cm-11350-1260cm-1第32页，共64页，编辑于2022年，星期一碳酸盐(CO32-)的基团振动n相同的结构具有相似的红外光谱图n方解石结构(方解石、菱锰矿、菱铁矿等）n白云石结构n霰石结构氧化物nMO：MgO、NiO、CoO分别在400、465、400cm-1有吸收谱带（一个三重简并）nM2O3：Al2O3、Cr2O3、Fe2O3振动频率低且谱带宽，在700-200cm-1之间nAB2O4：700-400cm-1有两个大而宽的吸收谱带，是B3+-O的振动引起第33页，共64页，
28、编辑于2022年，星期一RSO42-n有四种振动模式：对称伸缩振动、非对称伸缩振动、弯曲振动，983、1150、450、611cm-1；n与金属元素化合时，各特征吸收谱带的位置会受到影响。硅酸盐和铝硅酸盐n比较复杂Si-O伸缩振动：岛状Si-O四面体800-1000cm-1；链状800-1100cm-1；层状900-1150cm-1；架状950-1200cm-1。除水外，这些无机材料的图谱比有机化合物的图谱简单，大部分在1500cm-1以下的低频区，650-400cm-1最多。第34页，共64页，编辑于2022年，星期一n高分子材料的研究分析和鉴别高聚物n不同类型的高聚物，及结构相近的高聚物定
29、量测定聚合物的链结构聚合物反应的研究高聚物结晶过程的研究高聚物物理老化的研究高分子共混相溶性研究高聚物取向研究n材料表面的研究红外附件技术第35页，共64页，编辑于2022年，星期一 有机物方面有机物方面有机物方面有机物方面红外光谱红外光谱红外光谱红外光谱8 8个重要区段与有机物官能团特征频率个重要区段与有机物官能团特征频率个重要区段与有机物官能团特征频率个重要区段与有机物官能团特征频率 特征频率区特征频率区 区区 段段 波数波数/cm/cm-1-1 振动类型振动类型(1)NH OH OH 37503000 NH 伸缩振动区 (2)不饱和CH 33003010CH 伸缩振动区 =CH(烯烃和芳
30、环)(3)饱和CH 伸缩振动区 30002800 CH第36页，共64页，编辑于2022年，星期一区区区区 段段段段 波数波数波数波数/cm/cm-1-1振动类型振动类型振动类型振动类型(4)三键和三键和2400 2100 C C累积双键累积双键 C N伸缩振动区伸缩振动区 C=C=C(5)羰基羰基1900 1650 C=O伸缩振动区伸缩振动区(6)双键双键1675 1500 C=C(烯烃和芳环烯烃和芳环)伸缩振动区伸缩振动区(7)饱和饱和CH1475 1300 CH(面内面内)面内弯曲面内弯曲振动区振动区第37页，共64页，编辑于2022年，星期一 指纹区指纹区指纹区指纹区 区区区区 段段段
31、段 波数波数波数波数/cm/cm/cm/cm-1-1-1-1 振动类型振动类型振动类型振动类型 (8)(8)不饱和不饱和CH CH 面外弯曲面外弯曲 振动区振动区 10001000 650 650 =CH(=CH(面外面外)CH(CH(面面外外)第38页，共64页，编辑于2022年，星期一FTIR在高聚物研究中的应用在高聚物研究中的应用1定性分析定性分析 1.六个区：六个区：区区18001700cm-1：聚酯、聚碳酸酯和聚酰亚胺等；：聚酯、聚碳酸酯和聚酰亚胺等；区区17001500cm-1：聚酰胺、三聚氰胺：聚酰胺、三聚氰胺-甲醛树脂；甲醛树脂；区区15001300cm-1：饱和聚烃、极性基团
32、取代的聚烃；：饱和聚烃、极性基团取代的聚烃；区区13001200cm-1：芳香族聚密、含氯聚合物；：芳香族聚密、含氯聚合物；区区12001000cm-1：聚醚、醇类、含氯、含氮聚合物；：聚醚、醇类、含氯、含氮聚合物；区区1000600cm-1：取代苯、不饱和双键和含氯聚合物：取代苯、不饱和双键和含氯聚合物以及含有硅和卤素的聚合物。以及含有硅和卤素的聚合物。第39页，共64页，编辑于2022年，星期一1.否定法 如果某个基团的特征频率吸收区，找不到吸收峰，我们就判断样品中部不存在该基团。图图1对应与否定法认别光谱的特征基团频率对应与否定法认别光谱的特征基团频率第40页，共64页，编辑于2022年
33、，星期一图图2未知聚合物的未知聚合物的IR谱图谱图（否定法）（否定法）第41页，共64页，编辑于2022年，星期一在在1300cm1300cm-1-1波数以上，从高波数检查起，可知不存波数以上，从高波数检查起，可知不存在羟基、胺基、不饱和烃、氰基、异腈酸酯基和在羟基、胺基、不饱和烃、氰基、异腈酸酯基和羰基，在羰基，在1000cm1000cm-1-1以下，仅有一对双峰（以下，仅有一对双峰（731cm731cm-1-1和和720cm720cm-1-1），由于不存在芳香族和烯类，因此只可能是），由于不存在芳香族和烯类，因此只可能是n n4 4的长链的长链-(CH2)-(CH2)-n n的吸收，由于在
34、的吸收，由于在1000-1300cm1000-1300cm-1-1也没也没有吸收，因此醚键也可以排除，这样，最后，可能确定有吸收，因此醚键也可以排除，这样，最后，可能确定该未知聚合物可能是聚乙烯。该未知聚合物可能是聚乙烯。第42页，共64页，编辑于2022年，星期一图图3未知聚合物的未知聚合物的IR谱图谱图（肯定法）（肯定法）第43页，共64页，编辑于2022年，星期一2肯定法肯定法 在在3100-3000 cm-1区域的谱带是由芳环或烯类的区域的谱带是由芳环或烯类的CH 伸缩振动产生的。伸缩振动产生的。在在3000-2800 cm-1区域的谱带是饱和烃化合物的吸收。区域的谱带是饱和烃化合物的
35、吸收。2000-1668 cm-1区域的一系列弱谱带是对应芳环区域的一系列弱谱带是对应芳环 Ar-H 的倍频和组频的吸收。这些谱带的位置和数的倍频和组频的吸收。这些谱带的位置和数目表明化合物中有单取代芳环的存在。目表明化合物中有单取代芳环的存在。760 cm-1是芳环上的是芳环上的5个相邻的质子个相邻的质子 Ar-H，进一步证实有单取代芳环的存在。，进一步证实有单取代芳环的存在。芳环的结构还可由芳环的结构还可由1600，1580，1500和和1450cm-1谱带证实。谱带证实。在在1500-1400 cm-1区域的谱带与区域的谱带与CH2或或CH变形有关。变形有关。965 cm-1的谱带归属与
36、反式不饱和基团的面外弯曲振动。的谱带归属与反式不饱和基团的面外弯曲振动。990-910 cm-1的谱带是和末端乙烯基有关，进一步证实不饱和性。的谱带是和末端乙烯基有关，进一步证实不饱和性。1640 cm-1的谱带是归属与的谱带是归属与C=C伸缩振动，其强度较弱，说明不饱和双键的含量不太高。伸缩振动，其强度较弱，说明不饱和双键的含量不太高。由上可知，化合物中包含单取代苯环，同时有反式双键和末端双键。样品是聚合物，由上可知，化合物中包含单取代苯环，同时有反式双键和末端双键。样品是聚合物，因此只要用少数标准谱图进行核对，证明未知物为苯乙烯因此只要用少数标准谱图进行核对，证明未知物为苯乙烯-丁二烯共聚
37、物。丁二烯共聚物。第44页，共64页，编辑于2022年，星期一图图4未知聚合物的未知聚合物的IR谱图谱图（肯定法与否定法相结合）（肯定法与否定法相结合）第45页，共64页，编辑于2022年，星期一3 3肯定法与否定法相结合肯定法与否定法相结合 在审视一张未知高聚物的样品谱图时，往往同时采用肯定法和否定法，即根据谱带，一在审视一张未知高聚物的样品谱图时，往往同时采用肯定法和否定法，即根据谱带，一方面肯定某些官能团的存在，一方面又排除某些结构存在的可能。方面肯定某些官能团的存在，一方面又排除某些结构存在的可能。根据基团频率的肯定法分析，看出存在着甲基、亚甲基及可能存在的次甲基，以根据基团频率的肯定
38、法分析，看出存在着甲基、亚甲基及可能存在的次甲基，以及酯基官能团。否定法发现，样品中不存在胺、芳香烃、氰基、醇、酰胺、环及亚胺等结构。及酯基官能团。否定法发现，样品中不存在胺、芳香烃、氰基、醇、酰胺、环及亚胺等结构。查对烷烃酯类聚合物谱图，证明该材料为聚丙烯酸丁酯。查对烷烃酯类聚合物谱图，证明该材料为聚丙烯酸丁酯。1 1PolyethylenePolyethylene 低压聚乙烯为线型结构，一般含有烯类端基，在低压聚乙烯为线型结构，一般含有烯类端基，在990990和和909 cm909 cm-1-1出有两条弱谱带，分出有两条弱谱带，分别归属与别归属与RCH=CHRCH=CH2 2中中CHCH反
39、式面外弯曲振动及反式面外弯曲振动及CHCH2 2面外弯曲振动。面外弯曲振动。线型聚乙烯结晶度较高，在图中还可看到其分裂较为明显的双峰。线型聚乙烯结晶度较高，在图中还可看到其分裂较为明显的双峰。高压聚乙烯有较多的支链，主要是乙基和丁基侧链，在高压聚乙烯有较多的支链，主要是乙基和丁基侧链，在1379 cm1379 cm-1-1处有甲基的对称变形，处有甲基的对称变形，振动谱带，同时在振动谱带，同时在890890和和1080 cm1080 cm-1-1处也有弱谱带。处也有弱谱带。第46页，共64页，编辑于2022年，星期一第47页，共64页，编辑于2022年，星期一2.2.Polypropylene
40、Polypropylene 3000-2800 cm-13000-2800 cm-1区域区域 多重叠合的多重叠合的CH2CH2，CHCH，CH3CH3中的中的CH CH 伸伸 缩振动；缩振动；1462 cm-11462 cm-1附近的附近的CH2CH2和和CH3CH3的弯曲振动；的弯曲振动；1380 cm-11380 cm-1附近的附近的CH3CH3弯曲振动。弯曲振动。12301230、11991199、1131 cm-1 1131 cm-1 间规间规PPPP非晶带。非晶带。第48页，共64页，编辑于2022年，星期一第49页，共64页，编辑于2022年，星期一3Polystyrene 310
41、3-3000cm-1区域的谱带是由芳环的区域的谱带是由芳环的CH伸缩伸缩振动产生的特征带。振动产生的特征带。3000-2800cm-1区域的谱带是由区域的谱带是由CH2或或CH上的上的C-H伸缩振动。伸缩振动。2000-1680cm-1区区域域是是PS特特有有的的一一系系列列较较弱弱谱谱带带，它它们们是是对对应应芳芳环环 Ar-H的的倍倍频频和和组组频频的的吸吸收收。这这些些谱谱带带的的位位置置和和数目表明化合物中有单取代芳环的存在。数目表明化合物中有单取代芳环的存在。1601cm-1-1是是苯苯环环的的骨骨架架伸伸缩缩振振动动，由由于于一一个个氢氢被被取取代代，原原有有的的苯苯的的对对称称性
42、性被被破破坏坏，振振动动时时分分子子偶偶极极距距变变化化增增大大，所以谱带很强。所以谱带很强。757757及及699cm699cm-1-1处的谱带，归属与苯环的处的谱带，归属与苯环的5 5个相邻碳上质个相邻碳上质子的面外伸缩振动，是典型的单取代苯的特征谱带。子的面外伸缩振动，是典型的单取代苯的特征谱带。第50页，共64页，编辑于2022年，星期一第51页，共64页，编辑于2022年，星期一4 4肯定法与否定法相结合肯定法与否定法相结合 在审视一张在审视一张4 4PolyPoly（vinyl acetatevinyl acetate）1740cm-11740cm-1的最强谱带，是羰基伸缩振动的的
43、最强谱带，是羰基伸缩振动的吸收；吸收；12401240和和1020cm-11020cm-1的两条谱带是的两条谱带是PVAcPVAc最特征最特征的吸收谱带，归属与的吸收谱带，归属与-COOH3-COOH3，中的，中的-COO-COO-和和-O-CH-O-CH-的伸缩振动；的伸缩振动；1370cm-11370cm-1的谱带归属于甲基的变形振动。由的谱带归属于甲基的变形振动。由于相连羰基的加强，使得它比亚甲基的变形振动谱于相连羰基的加强，使得它比亚甲基的变形振动谱带强得多。带强得多。第52页，共64页，编辑于2022年，星期一第53页，共64页，编辑于2022年，星期一5.5.PVCPVC 1250
44、 1250和和1340 cm1340 cm-1-1的较强谱带，归属于的较强谱带，归属于CHCH弯曲振动，由弯曲振动，由于它与氯原子连接在同一碳原子上，使其吸收强度大大增于它与氯原子连接在同一碳原子上，使其吸收强度大大增强；强；1430 cm1430 cm-1-1的强谱带归属于的强谱带归属于CHCH2 2的变形振动，和正常的变形振动，和正常CHCH2 2的变的变形振动频率（形振动频率（1475 cm1475 cm-1-1）比较，谱带向低频方向位移了约）比较，谱带向低频方向位移了约45 cm45 cm-1-1，同时强度显着增加，这也是受氯原子的影响所造成，同时强度显着增加，这也是受氯原子的影响所造
45、成的；的；800-600 cm800-600 cm-1-1区域有一些较宽、较强的谱带，彼此重叠区域有一些较宽、较强的谱带，彼此重叠在一起，它们是在一起，它们是CClCCl伸缩振动的吸收；伸缩振动的吸收；1100cm1100cm-1-1处的谱带是处的谱带是CCCC伸缩振动的吸收；伸缩振动的吸收；960cm960cm-1-1处的谱带是处的谱带是CHCH2 2面内摇摆振动吸收。面内摇摆振动吸收。第54页，共64页，编辑于2022年，星期一第55页，共64页，编辑于2022年，星期一图图10PMMA、PAN、PVA 第56页，共64页，编辑于2022年，星期一6MMA、PAN、PVA 在审视一张在审视
46、一张4Poly（vinylacetate）1740cm-1的的最最强强谱谱带带，是是羰羰基基伸伸缩缩振振动动的的吸吸收收；1240和和1020cm-1的的两两条条谱谱带带是是PVAc最最特特征征的的吸吸收收谱谱带带，归归属属与与-COOH3，中中的的-COO-和和-O-CH-的的伸缩振动；伸缩振动；1370cm-1的的谱谱带带归归属属于于甲甲基基的的变变形形振振动动。由由于于相相连连羰羰基基的的加加强强，使使得得它它比比亚亚甲甲基基的的变变形形振振动动谱谱带带强强得得多。多。第57页，共64页，编辑于2022年，星期一7PET1730cm-1的最强谱带，是羰基伸缩振动的吸收；的最强谱带，是羰基
47、伸缩振动的吸收；1265和和1110cm-1的的两两条条谱谱带带归归属属于于-COOC-上上C-O的的伸伸缩振动。上述谱带证明该聚合物为聚酯；缩振动。上述谱带证明该聚合物为聚酯；30002800cm-1及及14501350cm-1区域的谱带是由区域的谱带是由CH2振动引起的；振动引起的；31003000cm-1区区域域的的谱谱带带是是由由芳芳环环上上的的C-H伸伸缩缩振振动动引引起的；起的；730cm-1处的谱带是面外弯曲振动吸收；处的谱带是面外弯曲振动吸收；873cm-1处的谱带归属于芳环上两个相邻的处的谱带归属于芳环上两个相邻的CH变形振动；变形振动；16201450cm-1间的谱带较弱，
48、可能与分子对称性有关；间的谱带较弱，可能与分子对称性有关；3540cm-1处的谱带是未反应羟基处的谱带是未反应羟基OH伸缩振动引起的。伸缩振动引起的。第58页，共64页，编辑于2022年，星期一第59页，共64页，编辑于2022年，星期一8.PU1735cm-1的最强谱带，归属于酯的羰基伸缩振动；的最强谱带，归属于酯的羰基伸缩振动；1275cm-1的的CO伸缩振动证实酯基存在；伸缩振动证实酯基存在；31003000cm-1的谱带为不饱和的谱带为不饱和=C-H伸缩振动；伸缩振动；1460cm-1谱带为直链谱带为直链C=C伸缩振动；伸缩振动；1600，1500和和1490cm-1谱带为芳环的谱带为
49、芳环的C=C伸缩振动吸收引起的；伸缩振动吸收引起的；740cm-1为邻二取代的四个相邻氢面外弯曲振动谱带；为邻二取代的四个相邻氢面外弯曲振动谱带；710cm-1的为芳环骨架弯曲振动谱带；的为芳环骨架弯曲振动谱带；750790cm-1之间的谱带，加上上述两个谱带，构成典型的之间的谱带，加上上述两个谱带，构成典型的邻苯二酯的光谱特征；邻苯二酯的光谱特征；第60页，共64页，编辑于2022年，星期一第61页，共64页，编辑于2022年，星期一9.PA1640cm-1的最强谱带，是酰胺基的羰基伸缩振动的吸收，的最强谱带，是酰胺基的羰基伸缩振动的吸收，即酰胺即酰胺带；带；1560cm-1次强谱带，是次强
50、谱带，是NH弯曲振动和弯曲振动和CN伸缩振动的伸缩振动的组合吸收，即酰胺组合吸收，即酰胺带；带；3090cm-1谱带是酰胺谱带是酰胺带的倍频；带的倍频；1260cm-1区域的谱带也是由区域的谱带也是由CNH振动产生的，酰胺振动产生的，酰胺带；带；690cm-1谱带归属于谱带归属于N-H面外摇摆振动。面外摇摆振动。第62页，共64页，编辑于2022年，星期一-=extPart_01第63页，共64页，编辑于2022年，星期一1010EpoxEpox830 cm830 cm-1-1谱带是对位取代苯环上两个相邻氢原子的面外弯曲谱带是对位取代苯环上两个相邻氢原子的面外弯曲振动吸收。振动吸收。915 c