聚乙烯和聚苯乙烯膜的红外吸收光谱的测绘

聚乙烯和聚苯乙烯膜的红外吸 收光谱的测绘薄膜法制样仪器分析实验一、目的要求 学习聚乙烯和聚苯乙烯膜的红外吸收光谱的测绘方法； (2) 学习对该图谱的解释，学习红外吸收光谱 分析基本原理； (3) 学习红外分光光度计的工作原理及其使用 方法。1 1、红外光的区划、红外光的区划红外线：波长在0.76500m (1000m) 范围内的电 磁波2、红外吸收过程近红外区：近红外区：0.762.5m OH0.762.5m OH和和NHNH倍频吸收区倍频吸收区 中红外区：2.525m 振动、伴随转动光谱 远红外区：远红外区：25500m 25500m 纯转动光谱纯转动光谱 UVUV分子外层价电子能级的跃迁（电子光谱）分子外层价电子能级的跃迁（电子光谱）IR分子振动和转动能级的跃迁 （振转光谱）3、红外光谱的作用1可以确定化合物的类别（芳香类） 2确定官能团：例：CO，CC，CC 3推测分子结构（简单化合物） 4定量分析4 4、红外光谱的表示方法、红外光谱的表示方法T 曲线 前疏后密T曲线 前密后疏二、振动形式（多原子分子） （一）伸缩振动指键长沿键轴方向发生周期性变化的振动 1对称伸缩振动：键长沿键轴方向的运动同时发生2反称伸缩振动：键长沿键轴方向的运动交替发生（二）弯曲振动（变形振动，变角振动）：指键角发生周期性变化、而键长不变的振动1面内弯曲振动：弯曲振动发生在由几个原子构成的平面内 1）剪式振动：振动中键角的变化类似剪刀的开闭2）面内摇摆：基团作为一个整体在平面内摇动 2面外弯曲：弯曲振动垂直几个原子构成的平面1）面外摇摆：两个X原子同时向面下或面上的振动2）蜷曲：一个X原子在面上一个X原子在面下的振动(三)变形振动： 1）对称的变形振动s：三个AX键与轴线的夹角同时变大2）不对称的变形振动as：三个AX键与轴线的夹角不同时变大或减小色散型红外光谱仪色散型红外光谱仪的组成部件与紫外-可 见分光光度计相似，但对每一个部件的结构 、所用的材料及性能与 紫外- -可见分光光度 计不同。它们的排列顺序也略有不同，红外 光谱仪的样品是放在光源和单色器之间；而 紫外- -可见分光光度计是放在单色器之后。色散型红外光谱仪原理示意图如下图所 示。 色散型红外光谱仪一般均采用双光束。将 光源发射的红外光分成两束，一束通过试样，另 一束通过参比，利用半圆扇形镜使试样光束和参 比光束交替通过单色器，然后被检测器检测。当 试样光束与参比光束强度相等时，检测器不产生 交流信号；当试样有吸收，两光束强度不等时， 检测器产生与光强差成正比的交流信号，从而获 得吸收光谱。1 . 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：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，因此，在工作之前要预热。其特点是发射强度高，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：由碳化硅烧结而成，工作温度在1200-1500左右。2 . 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 （TlI 58%，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。 4 . 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。5.记录系统 试样的处理和制备要获得一张高质量红外光谱图，除了仪器本身的因素 外，还必须有合适的样品制备方法。 一、红外光谱法对试样的要求红外光谱试样可以是液体、固体或气体，一般应要求： （1）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。 （2）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。 （3）试样的浓度和测试厚度应选择适当，以使光谱图中的 大多数吸收峰的透射比处于10%80%范围内。二、制样的方法1 .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。2 . 液体和溶液试样 （1）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。 （2）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等。3 . 固体试样 （1）压片法将12mg试样与200mg纯KBr研细均匀，置于模具中，用 （510）107Pa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2微米，以 免散射光影响。（2）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。 （3）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 射系统进行测量。三、实验步骤1将聚乙烯膜试样卡片置于试样窗口前。 2根据实验条件，将红外分光光度计按仪器操作步骤进行调节，然后测绘聚乙烯 膜的红外吸收光谱。 3在同样的实验条件下，测绘聚苯乙烯膜的红外吸收光谱。四、数据及处理1记录实验条件。 2在获得的红外吸收光谱图上，从高波数到 低波数，标出特征吸收峰的频率，并指出各 特征吸收峰属于何种基团的什么形式的振动 。 在解释红外吸收光谱时，一般从高波 数到低波数，但不必对光谱图的每一个吸 收峰都进行解释，只需指出各基团的特征 吸收峰即可。Thats all!