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紅外光譜的特征區(qū)的波數(shù)范圍是(紅外光譜的特征區(qū)的波數(shù)范圍是什么)
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本文目錄:
一、紅外的紅外光譜
紅外光譜(IR)是一種吸收光譜,對有機化合物的鑒定和結(jié)構(gòu)分析有鮮明的特征性。任何兩個不同的化合物(除光學異構(gòu)外)一般沒有相同的紅外光譜,因此運用紅外光譜可以確定兩個化合物是否相同。此外,一些官能團,雖然在分子中的地位不同,但也可以在一定的波長范圍內(nèi)發(fā)生吸收。根據(jù)化合物的紅外光譜可以找出分子中含有哪些官能團。在做紅外光譜圖時,所需樣品少,速度快,因而是一種有效和常用的分析方法 。
產(chǎn)生:化合物分子吸收特定波長的紅外光產(chǎn)生分子振動能級的躍遷,從而產(chǎn)生紅外吸收光譜。不同種類的有機化合物,因為具有不同的官能團,因此能夠吸收不同波長的紅外光,在紅外光譜圖中呈現(xiàn)不同的特征吸收峰。根據(jù)紅外光譜圖中特征吸收峰的出現(xiàn)與否,既可判斷有機化合物的結(jié)構(gòu)特征 。
基本原理:紅外光的波長處在0.75μm到300μm的范圍內(nèi),習慣上將紅外光譜進一步分為近紅外(λ=0.75∽3.0μm)中紅外(λ=3.0~30μm)、和遠紅外(λ=30~300μm)三個區(qū)域。一般的紅外吸收光譜,主要指中紅外范圍,波數(shù)在400~4000cm-1之間 。
當有機物分子吸收紅外光譜后,體系能量增加,產(chǎn)生振動能級的躍遷。分子的振動一般包括鍵的伸縮振動和鍵的彎曲振動,伸縮振動是指沿鍵軸的振動,彎曲振動是指鍵角交替地發(fā)生變化的振動。在這些振動中只有那些在振動是發(fā)生偶極矩變化的振動才能吸收紅外光。這是因為振動引起電荷分布的改變所產(chǎn)生的電場,與紅外輻射的電磁場發(fā)生共振而引起吸收。在振動能級發(fā)生改變時,常常伴隨著一系列轉(zhuǎn)動能級的改變,測量有機化合物紅外光譜時,所看到的吸收譜帶是連續(xù)的 峰谷相間的,而不是斷續(xù)的線性紅外光譜。因此,紅外光譜是分子的振動-轉(zhuǎn)動光譜 。
紅外光譜定性分析:
一般采用三種方法:用已知標準物對照、標準譜圖查對法和直接譜圖解析法。1.已知物對照應由標準品和被檢物在完全相同的條件下,分別繪制紅外光譜圖進行對照,譜圖相同則肯定為同一化合物。2.標準譜圖查對法是一種最直接、可靠的方法。在用未知物譜圖查對標準譜圖時,必須注意:測定所用儀器與繪制標準譜圖的在分辨率和精度上的差別,可能導致某些峰細微結(jié)構(gòu)的差別;未知物與標準譜圖的測定條件必須一致,否則譜圖會出現(xiàn)很大差別;必須注意引入雜質(zhì)吸收帶的影響。如KBr壓片可能吸水而引入水吸收帶等。3.對于未知化合物,可按照如下步驟解析譜圖:先從特征頻率區(qū)入手,找出化合物含有的主要官能團;指紋區(qū)分析,進一步找出官能團存在的依據(jù);仔細分析指紋區(qū)譜帶位置、強度和形狀,確定化合物的可能結(jié)構(gòu);對照標準譜圖,配合其他鑒定手段,進一步驗證 。
紅外光譜定量分析:
選取合適的定量吸收峰,測定吸收峰的吸光度,依據(jù)朗佰-比爾定律,計算待測組分含量 。
二、蛋白質(zhì)紅外特征峰的范圍
蛋白質(zhì)紅外特征峰的范圍:1250~4000 CM∧-1。
蛋白質(zhì)紅外特征峰紅外射線(IR)或者單獨成為紅外線是指那些能量在電磁波頻譜范圍內(nèi),頻率比可見光略低的,但是又比無線電波頻率高的射線。相應地,紅外線的頻率高于微波,但是低于可見光。
紅外光的波長在幾個微米(符號μ,1μ=10-6m)或者納米范圍內(nèi)(縮寫為nm,1nm=10-9m=0.001μ)。
蛋白質(zhì)紅外特征峰紅外光譜法(IR):
紅外光譜法又稱“紅外分光光度分析法”。簡稱“IR”,分子吸收光譜的一種。利用物質(zhì)對紅外光區(qū)的電磁輻射的選擇性吸收來進行結(jié)構(gòu)分析及對各種吸收紅外光的化合物的定性和定量分析的一種方法。被測物質(zhì)的分子在紅外線照射下,只吸收與其分子振動、轉(zhuǎn)動頻率相一致的紅外光譜。
對紅外光譜進行剖析,可對物質(zhì)進行定性分析?;衔锓肿又写嬖谥S多原子團,各原子團被激發(fā)后,都會產(chǎn)生特征振動,其振動頻率也必然反映在紅外吸收光譜上。據(jù)此可鑒定化合物中各種原子團,也可進行定量分析。
紅外光譜法的一般特點:特征性強、測定快速、不破壞試樣、試樣用量少、操作簡便、能分析各種狀態(tài)的試樣、分析靈敏度較低、定量分析誤差較大。
三、紅外光譜法的劃分
通常將紅外波譜區(qū)分為近紅外(near-infrared),中紅外(middle-infrared)和遠紅外(far-infrared)。 區(qū)域 波長范圍(um) 波數(shù)范圍(cm-1) 頻率(Hz) 近紅外 0.78-2.5 12800-4000 3.8?10-1.2?10 中紅外 2.5-50 4000-200 1.2?10-6.0?10 遠紅外 50-1000 200-10 6.0?10-3.0?10 常用 2.5-15 4000-670 1.2?10-2.0?10 當樣品受到頻率連續(xù)變化的紅外光照射時,分子吸收某些頻率的輻射,產(chǎn)生分子振動能級和轉(zhuǎn)動能級從基態(tài)到激發(fā)態(tài)的躍遷,使相應于這些吸收區(qū)域的透射光強度減弱。記錄紅外光的百分透射比與波數(shù)或波長關(guān)系曲線,就得到紅外光譜。物質(zhì)的紅外光譜是其分子結(jié)構(gòu)的反映,譜圖中的吸收峰與分子中各基團的振動形式相對應。
通過比較大量已知化合物的紅外光譜,發(fā)現(xiàn):組成分子的各種基團,如O-H、N-H、C-H、C=C、C=O和C?C等,都有自己的特定的紅外吸收區(qū)域,分子的其它部分對其吸收位置影響較小。通常把這種能代表基團存在、并有較高強度的吸收譜帶稱為基團頻率,其所在的位置一般又稱為特征吸收峰。分子吸收紅外輻射后,由基態(tài)振動能級(n=0)躍遷至第一振動激發(fā)態(tài)(n=1)時,所產(chǎn)生的吸收峰稱為基頻峰。因為(振動量子數(shù)的差值) △n=1時,nL=n,所以基頻峰的位置(nL)等于分子的振動頻率。在紅外吸收光譜上除基頻峰外,還有振動能級由基態(tài)(n=0)躍遷至第二激發(fā)態(tài)(n=2)、第三激發(fā)態(tài)(n=3)?,所產(chǎn)生的吸收峰稱為倍頻峰。由n = 0躍遷至n = 2時,△n = 2,則nL = 2n,即吸收的紅外線譜線(nL )是分子振動頻率的二倍,產(chǎn)生的吸收峰稱為二倍頻峰。
下圖是雙原子分子的能級示意圖,圖中EA和EB表示不同能量的電子能級,在每個電子能級中因振動能量不同而分為若干個n = 0、1、2、3……的振動能級,在同一電子能級和同一振動能級中,還因轉(zhuǎn)動能量不同而分為若干個J= 0、1、2、3……的轉(zhuǎn)動能級。
由于分子非諧振性質(zhì),各倍頻峰并非正好是基頻峰的整數(shù)倍,而是略小一些。以HCl為例:
基頻峰(n0→1) 2885.9 cm 最強
二倍頻峰(n0→2 ) 5668.0 cm 較弱
三倍頻峰(n0→3 ) 8346.9 cm 很弱
四倍頻峰(n0→4 ) 10923.1 cm 極弱
五倍頻峰(n0→5 ) 13396.5 cm 極弱
除此之外,還有合頻峰(n1+n2,2n1+n2,?),差頻峰(n1-n2,2n1-n2,?)等,這些峰多數(shù)很弱,一般不容易辨認。倍頻峰、合頻峰和差頻峰統(tǒng)稱為泛頻峰。
四、中紅外波數(shù)范圍
1、4000-400
4000-1300
1300-400
2、H=A+B/u+Cu
H=A+Cmu+Csmu
3、分子離子峰、碎片離子峰、同位素離子峰、亞穩(wěn)離子峰
4、2個
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