红外光谱实验
1000
722
石蜡油研磨的好处是: (1)不会使谱带变形
(2)不会使峰位发生位移
对于非极性基团的振动 频率,峰位不会发生位 移;对于极性基团,如 C=O的伸缩振动,峰 -1. 位会位移几个cm
1.0
0.9
0.8
柠檬苦素
0.7
0.6
Ab so r b a n ce
0.5
0.4
0.3
0.2
0.1
0.0 3000 2000 Wavenumbers (cm-1) 1000
1460 1376
618
石蜡油研磨
1134
1131
制样方法
将几毫克样品放在玛瑙研钵中, 滴加半滴石蜡油研磨。石蜡油加 得越少越好。研磨好后,用硬塑 料片将样品刮下,涂在两片溴化 钾晶片之间,不要加垫片。
薄膜法
薄膜法分为: (1)溶液制膜法 (2)热压制膜法
溶液制膜法
• 将样品溶解于适当的溶剂中,然后将溶液 滴在红外晶片(如溴化钾、氯化钠、氟化 钡等)、载波片或平整的铝箔上,待溶剂 完全挥发后即可得到样品的薄膜。 溶液制膜法所选用的溶剂应是容易挥发的 溶剂。溶剂极性比较弱,与样品不发生作 用。样品在溶剂中的溶解度要足够大。所 配制的溶液浓度一般为1-3%。浓度过低, 制得的薄膜会太薄,浓度过高,制得的薄 膜又会太厚。
Ab so r b a n ce
0.0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
1708
0.6
0.7
0.8
0.9
1.0
1759 1708
1.1
1.2
1.3
1.4
1757
1.5
显
石 蜡 油
微
1500
1505 1505 1454 1425 1392 1365 1353 1341 1307 1286 1264 1180 1236 1217 1166 1148 1135 1122 1095 1079 1063 1032 1020
1.1 1.0 0.9 0.8 0.7
A bs orbance
硫酸铵 (NH4)2SO4
位移22cm-1
位移18cm-1
0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0.0 4000
3055
KBr压片 显微
2000 Wavenumbers (cm-1)
618
0.6
3224
1.0
0.9
显微红外法
溴化钾压片法
如果锭片压得又透明又平整,两个侧面非常平行,在测得 的光谱中,靠近400cm-1的低频端会出现干涉条纹,影响谱 带的辨认。
采用溴化钾压片法制样 存在两个致命的缺点
第一个缺点
• 无机和配位化合物通常都含有离子,样品和溴化 钾研磨,尤其是施加压力,会发生离子交换,使 样品的谱带发生位移和变形。严重时会向低频位 移十几个波数。 • 有机物采用溴化钾压片法制样时,在研磨和压力 的作用下,溴化钾与有机物中的极性基团也会发 生相互作用,使红外光谱谱带发生位移和变形。 但与无机物相比,这种位移要小得多,通常只向 低频位移几个波数。
1.0
碳酸钠有0,1,7,10个结晶水之分
0.9 0.8 0.7 0.6
A bs orbance
显微 Na2CO3.10H2O
0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0.0 2000 Wavenumbers (cm-1)
KBr Na2CO3 显微 Na2CO3
光谱中出现水的吸收峰可能有三个 原因: (1) 样品吸附空气中的水,称为 吸附水; (2)溴化钾和样品一起研磨时,溴 化钾吸附空气中的水;
916 892 877 821 812 798 762
1.1 1.0
无水Na2SO4光谱
2924
0.9 0.8 0.7 0.6 0.5
Ab so r b a n ce
0.4 0.3 0.2 0.1 -0.0 -0.1 -0.2 -0.3 -0.4 4000 3000
2856
显微
2000 Wavenumbers (cm-1) 1000
1.4 1.3 1.2 1.1 1.0
Ab so r b a n ce
2924
1.5
0.9 0.8 0.7 0.6
0.4 0.3 0.2 0.1
1464 1377
0.5
2954
2854
石蜡油 ( Mineral oil 或Nujol )的光谱
4000
3000
2000 Wavenumbers (cm-1)
固体样品的制备和测试
固体样品以各种不同的形态存在,有粉末 样品,有粒状、块状样品,也有薄膜,板 材样品。有硬度小的样品,也有硬度大的 样品。有很脆的样品,也有非常坚韧的样 品。因此,应该根据固体样品的形态和测 试目的选用不同的制样方法和测试方法。 固体的常规透射光谱制样方法分为:压片 法,糊状法和薄膜法。
0.5
0.4
0.3
0.2
0.1
0.0 3000 Wavenumbers (cm-1) 2000 1000
2828
1097
用KBr压片法如何 从光谱中消除因KBr吸 附水产生的两个吸收峰?
消除水吸收峰的方法
• 样品和溴化钾研磨后,将研磨好的粉末在红 外灯下烘烤半个小时以上,再进行压片。在 施加压力之前最好先抽真空。压好的片应尽 快测试光谱。这样做只能部分地而不能彻底 消除光谱中水的吸收峰。 • 在相同条件下,用纯KBr粉末研磨压片,测试 光谱,将光谱保存在硬盘中。以后可以用这 张光谱作为参考光谱,从样品光谱中减去水 的吸收峰,参考因子选 1 左右。这样可以得 到较为满意的结果。 • 背景扣除法:用KBr粉末研磨压片作为背景。
(3)样品本身含有结晶水。
对于吸附水,可用低温烘干 的方法,例如,将样品放入40℃ 烘箱中过夜;也可以用真空干燥 的方法。但这两种方法都有可能 使样品中的结晶水脱掉。
0.9
1379
样品名称:C60(OH)n
0.8
1617
1.0
真空干燥后,用显微红 外判断C60是否接上了 OH基团
0.7
0.6
Ab so r b a n ce
压片法
压片法是一种传统的红外光谱 制样方法,是一种简便易行的 方法,现在仍然是红外光谱实 验室常用的制样方法。稀释剂 有溴化钾和氯化钾。溴化钾和 氯化钾都是卤化物,所以又称 为卤化物压片法。通常使用溴 化钾作为样品的稀释剂。
溴化钾压片法
1mg 左右样品和150mg左右 KBr 研磨,施加 8 吨左右的压力,压成透明或半透明的薄片。 为了确保一次压片测试成功,粉末样品最好 使用天平称量。质量为1毫克的粉末样品, 如果不用天平称量,很难估计准确。因为非 结晶状粉末样品很轻,而结晶粒状样品却很 重。光谱的最强吸收峰吸光度在0.5-1.4之 间比较合适。溴化钾粉末用量不需要称量, 大约150毫克即可。
热压制膜法
• 热压制膜法可以将较厚的聚合物薄膜 热压成更薄的薄膜,也可以从粒状、 块状或板材聚合物上取下少许样品热 压成薄膜。 • 热压模具可以购买,也可以自制。购 买的薄膜制样器(Film Maker)可以 将少许聚合物热压成15,25,50,100, 250,500微米厚的薄膜,薄膜直径为 20毫米。
石蜡油研磨法存在两个缺点: (1)石蜡油是饱和碳氢化合物,是 混合物,C 原子的个数约十几个。 由于是碳氢混合物,在样品光谱中 会出现碳氢吸收峰,在3000-2850, 1460,1375,720cm-1区间的碳氢 吸收峰会干扰样品的吸收峰;(2) 样品用量较溴化钾压片法用量多, 至少需要几毫克样品。
• 样品和溴化钾混合物要求研磨到颗粒尺寸小于2.5 微米以下。颗粒尺寸如果在2.5-25微米之间,就 会引起中红外光散射。光散射使光谱基线倾斜。 光的散射与光的波长有关。当颗粒大于光的波长 时,光线照射到颗粒上才会发生散射。 • 用不锈钢小扁铲将研磨好的样品和溴化钾混合物 全部转移到压片模具中,并用小扁铲将混合物铺 平。这一步骤非常重要,如果混合物没有铺平, 压出来的锭片会出现局部透明。 • 混合物装好后,用手指的力量一面旋转压片模具 的压杆,一方面稍加向下的压力使混合物更加平 整。
要严格避免用KBr压片法制备样品。 用这种方法制备无机物样品,在红 外光谱中出现的反常现象已经进行 过广泛的研究。除了和KBr可能发 生阳离子交换外,KBr压片法由于 压力很大,样品的晶型也可能会改 变。用KBr压片法得到的无机化合 物的红外光谱,在解析时要格外小 心。
1134
1122
1.1
无 硫 钠 L0044 溴 钾 片 水 酸 化 压 法 无 硫 钠 L0044M 显 红 法 水 酸 微 外
•
• 滴在载波片上制得的薄膜必须剥离才能测 定。因为载波片在2500cm-1以下不透红外 光。滴在铝箔上制得的薄膜如果剥离不下 来,可以用40℃,3摩尔/升的NaOH溶液将 铝箔溶解掉,薄膜就漂在液面上。取出晾 干既可用于测试。 • 溶液滴在溴化钾晶片上制得的薄膜可以直 接测定。如果测得的样品光谱吸光度太低, 可以往溴化钾晶片上继续滴加溶液;如果 吸光度太高,可以往溴化钾晶片上滴加溶 剂溶解掉部分样品。
0.8
氨基乙酸
0.7
0.6
Ab so r b a n ce
0.5
0.4
0.3
0.2
0.1
0.0 1500 Wavenumbers (cm-1) 1000
第二个缺点
用KBr压片法,在3400和1640cm-1 左右会出现水的吸收峰。这是由于 溴化钾研磨时,吸附空气中的水蒸 气造成的。 研磨之前无论溴化钾 烘得多么干,也会出现这种现象。
如果有机物样品不含 结晶水,用溴化钾压 片法,在3400和 1640cm-1左右也会出 现水的吸收峰。