天津博精:分享紅外光譜圖解析知識集合希望對大家有幫助!
???????隨著紅外光譜應用范圍的擴大,幾乎每個實驗室都配備了紅外光譜。因此,我們仔細整理了紅外吸收光譜圖的分析實例,希望能幫助您分析紅外吸收光譜。
有機化合物定性分析采用紅外吸收光譜可分為兩個方面:
一是官能團定性分析,主要根據紅外吸收光譜的特征頻率來確定其中所含的官能團,以確定未知化合物的類別;
二是結構分析,即利用紅外吸收光譜提供的信息,結合紫外吸收光譜、核磁共振波譜、質譜等結構分析方法(如紫外吸收光譜、核磁共振波譜、質譜)提供的。?
當樣品受到頻率不斷變化的紅外光照射時,分子吸收一些頻率的輻射,分子振動或旋轉引起偶極矩的凈變化,即振動-轉能級從基態向激發態跳躍,相應于這些區域的透射光強度減弱T波數或波長的曲線為紅外光譜。
影響紅外光譜吸收峰的外部因素
(1)外部因素對官能組吸收頻率的影響通常是由內部因素引起的。溫度對物質的紅外吸收光譜有明顯的影響。低溫下,物質吸收帶尖銳;溫度越高,帶寬增加,帶數減少。?
(2)由于同一物質的狀態不同,分子之間的相互作用力不同,測得的光譜也不同。一般來說,氣態下測得的譜帶波數最高,振動譜帶的旋轉精細結構可以觀察到。
(3)當液體樣品或固體樣品溶解在有機溶劑中時,樣品分子與樣品分子和溶劑分子相互作用,導致樣品分子的紅外振動頻率發生變化。如果樣品分子含有極性基團,溶劑的極性越強,兩者的相互作用越強,樣品的紅外光譜變化越大。?
(4)由于各種外部因素會影響官能組的吸收頻率,當將未知物紅外譜與已知樣品或標準譜圖進行比較時,應注意圖紙條件,最好在大致相同條件下比較光譜圖。
1.振動自由度
振動自由度是分子獨立振動的數量。N每個原子在空間上有三個自由度F=3N-(非線性分子);F=3N-5(線性分子)。
振動自由度的計算非常重要,因為它反映了吸收峰的數量,光譜簡化或紅外非活性振動使吸收峰的數量低于振動自由度。
U=0→無雙鍵或環狀結構
U=1→雙鍵或環形結構
U=2→兩個雙鍵,兩個換,雙鍵 環,三鍵
U=4→苯環可能含有分子
U=5→可能含有苯環的分子 一個雙鍵
2、紅外光譜峰的類型
基頻峰:分子吸收一定頻率的紅外線,振動能級從基態轉移到第一振動激發態產生的吸收峰?;l峰等于分子或基團的振動頻率,強度高,是紅外線的主要吸收峰。
泛頻峰:當分子的振動能水平從基態轉移到第二振動激發態、第三振動激發態等高能態時,產生的吸收峰強度較弱,難以識別,但增加了光譜的特性。
特征峰和指紋峰:特征峰可用于識別官能組的吸收峰,對應于分子中某個化學鍵或基團的振動形式,同一基團的振動頻率總是出現在某個區域;指紋區具有較強的吸收峰,對分子結構的變化非常敏感,可以區分不同化合物結構的小差異。
影響峰位的因素
誘導效應使振動頻率向高波數移動;共軛效應使振動頻率向低波數移動;氫鍵效應降低膨脹頻率,分子內氫鍵對峰值影響較大,不受濃度影響,分子間氫鍵受濃度影響較大,濃度稀釋,吸收峰位置發生變化;碳原子雜化軌道中的s成分增加,鍵能增加,膨脹振動頻率增加;溶劑極性增加,極性基團的膨脹振動頻率降低。
4.譜圖分析實例
紅外譜圖分析步驟
先特征,后指紋;先強峰,后強峰;尋找一組相關峰;→佐證。
首先識別特征區域的第一強峰,找出其相關峰,進行歸屬。
若飽和度>=4,優先考慮苯環結構。
下圖為分子式C9H7NO紅外吸收光譜,確定其分子式。
不飽和度U=(2 2*9 1-7)/2=7→可能含苯環
1、CO2在ZnO上的活化
CO將活化轉化為有價值的有機化合物是催化領域的熱點和難點。Noei等人通過超高真空傅里葉紅外光譜(UHV-FTIRS)研究羥基化ZnO納米顆粒CO2活化。他們會干凈的ZnO暴露在粉末樣品中CO在紅外譜圖中觀察到碳酸鹽相關振動帶的形成并使用C18O2同位素置換實驗證明了這一點ZnO納米顆粒在CO高活性激活。
2、CO在銳鈦礦相中吸附TiO2上
Setvin人們用紅外反射吸收光譜(IRRAS)結合程序升溫脫附(TPD),掃描隧道顯微鏡(STM)和DFT研究了一氧化碳在銳鈦礦的理論計算TiO2(101)晶面吸附。IRRAS譜圖顯示在2181cm-1處僅有一個CO帶,結合TPD,分離分子的吸附能量估計為0.37±0.03eV,吸收峰在較高的覆蓋率下移動到較小的值。又結合STM成像和樣品的控制退火證實TPD估計的吸附能與輕微排斥分子相互作用。CO在稍高的溫度下,分子從富電子的外部供體缺陷位點解吸,與金紅石TiO2(110)表面CO吸附的比較表明,銳鈦礦型TiO2中電子定域的趨勢比金紅石好TiO2中弱得多。
3、CO與ZnO其他吸附物的相互作用
在實際催化過程中,催化劑表面往往不吸附單一吸附物種,但催化劑表面同時存在多種吸附物。Noei在超高真空條件下等待人(UHV-FTIRS),通過FTIR光譜研究了CO不同改性的多晶ZnO相互作用。在110K清潔無吸附質ZnO暴露于納米顆粒CO后,在2187cm-1處有強振動帶,是CO與ZnO上的Zn2 位點結合所致。在210K下將CO2預處理后的ZnO暴露于納米顆粒CO后,在2215cm-一處觀察新的CO振動帶是吸附在三齒碳酸鹽結構中的游離帶Zn位點上的CO所致。記錄在不同溫度下UHV-FTIRS數據顯示,預吸附CO2時,CO在多晶ZnO上面的組合可以顯著增加,在ZnO存在于粉末顆粒上的羥基物質不會導致UHV條件下CO振動帶的顯著變化。
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