第一篇：含水物質紅外光譜測試的樣品制備解讀

基金項目:福建省自然科學基金資助項目(C0110024。

作者簡介:謝狄霖,男,研究員,理學碩士,福建省醫學測試重點實驗室主任,主要從事紅外光譜與核磁共振等儀器分析技術的研究與應用。

含水物質紅外光譜測試的樣品制備 謝狄霖1 陳 忠2(1.福建省醫學科學研究所,福州,350001;2.廈門大學物理系和化學系,廈門,361005 摘 要 介紹了含水物質紅外光譜測試中常用的樣品制備技術,包括結晶壓片法、吸附壓片法、蒸發涂片法、蒸發成膜法、液池參比法等。

關鍵詞 含水物質 紅外光譜 樣品制備

自然界中有許多物質,尤其是生物醫學樣品,富

含水分。水對紅外波段有很強的吸收,會產生強烈干擾;水分還會溶解腐蝕溴化鉀、氯化鈉等常用晶片材料,給含水物質的紅外光譜測試帶來很大麻煩。本文介紹日常測試工作中含水物質紅外光譜測試樣品的制備技術。結晶壓片法

如果水溶液樣品中溶質的成分是結晶體,則可以將溶液加熱或在室溫下抽真空,使水分蒸發,余下的溶質就會以固態晶體或粉末狀態析出,稍加干燥后取出,與溴化鉀一起研磨壓片,即可上機測試[1]。這是處理水溶液樣品最簡單的一種方法。但在許多情況下,難于通過蒸發使溶質以晶體或粉末狀態析出,所以本方法的應用受到一定限制。吸附壓片法

取少量待測水溶液樣品注入蒸發皿,摻入適量溴化鉀晶粒,攪拌,使之溶解,然后緩慢加熱蒸發,或放置在真空干燥設備中抽干。取少量析出物,添加適量溴化鉀后研磨壓片,即可上機測試。由于這時樣品在溴化鉀分子間的分布十分均勻,通常可以得到基線平直、質量較高的譜圖。溴化鉀吸附壓片法簡單易行,適用面廣,絕大多數含水樣品均可按此法處理。我們用此法處理人血清、唾液、藥水等樣品,常可得到滿意的譜圖。

有時待測樣品,如脊髓、胃液等生物醫學物質, 干燥后得到的樣品量微少,不足以壓制通常大小的樣片。這時可找一張卡片紙,剪成直徑為13mm 的圓盤,在圓盤中部刻出4mm ×10mm 的矩形孔。將制作好的紙圓盤放在壓模內下墊塊的上方。將按上述方法得到的吸附有樣品的溴化鉀充分研磨后,均勻鋪灑在紙圓盤的矩形孔中,并在紙圓盤的其余部分鋪灑研磨好的空白溴化鉀粉末,一同進行壓片。最后連圓紙片一起上機測試。調整矩形孔的方位,使其與儀器光路狹縫一致,使該處的透過率達到最大,這樣便可得到微量生物醫學樣品的譜圖。蒸發涂片法

許多含水樣品在蒸發后并不析出晶體或粉末,而是析出粘稠的油狀物,不適于壓片制樣。這時可用玻璃棒沾取少量析出物,均勻涂抹在可拆液槽的溴化鉀窗片中央進行測試,也可用自行壓制的溴化鉀小圓片代替可拆液槽窗片,以節省實驗費用。我們在進行中草藥成分研究時,常對樣品溶液使用這種制樣方法。蒸發成膜法

有些樣品溶液溶質的柔韌性較好,在水分蒸干

后能夠成膜,則可以采用蒸發成膜法制樣[2]。為便于揭膜,可將水溶液注入水銀槽的表面,置于真空干燥器中抽干。如果需要,可適當加熱,直至溶液成膜,懸浮在水銀面上。為節省樣品量,水銀槽的開口應盡可能做成狹長形,只要制成的薄膜足夠遮擋入 分析儀器

2003年第4期

射狹縫即可。水銀面上方四壁涂抹少量石蠟油,防止樣品膜粘結在壁上不易揭下。用2cm ×4cm 的卡片紙2張,中央分別刻出4mm ×10mm 的長方形孔洞。將樣品薄膜取出攤平,夾在兩張卡片中央孔洞處,然后將整個卡片靠磁力吸附在樣品架上待測。由于水銀槽的橫截面積是固定的,在相同實驗條件下,只要注入的水溶液量相同,就可得到同樣厚度的薄膜。這樣便可以根據某物質特征吸收峰強度的變化,建立標準曲線,對該物質進行定量分析。用此種方法制樣可以測量血漿中的血藥濃度。液池參比法

采用特制的液池盛裝含水樣品,并在另一個與

樣品液池結構相同的液池中注入適量的水,作為參比,保持兩液池的溫度相同。由于水在250~5000cm-1的整個區域內都有極強的吸收帶,因此水

溶液的透射光譜必須采用溶劑水來補償。氟化鈣不溶于水,與酸堿及大多數無機鹽都不起化學反應,是最常用的液池材料。由于水在紅外波段的吸收很強,池的光程長通常取50mm ,甚至更短[3]。生物醫學系統大多富含水,經過蒸發、結晶、吸附等方法處理后,可能引起系統某些性狀的變化,使紅外光譜發生變異,故有時需要在原系統條件下測定其紅外光譜,而液池參比技術是在不改變系統條

件下獲取紅外光譜的唯一方法。另外,有些無機化合物(如硫酸銅等固態樣品的紅外光譜,由于離子間相互作用的影響,使譜峰復雜化,往往難于解析,而它們在水溶液中的光譜卻要簡單得多,因而也適宜采用液池參比法測定其光譜。

我們利用氟化鈣液池,用水作參比,測量了人血清樣品在室溫下的紅外透射光譜,研究胃癌患者血清的光譜與正常人的差異,得到了較好的結果。但由于參比池中水的用量不易精確控制,參比光束與樣品光束間的強度、溫度、衰減等也不會完全相

同,而且液池參比法總是存在水分的強吸收干擾,無法完全補償,所以液池參比法只是在有特殊要求的情況下才使用。

致謝:感謝張水冰女士為本文所做的大量實驗工作。參考文獻 王宗明等.實用紅外光譜學.北京:石油工業出版社, 1982:141-144 2 鐘海慶.紅外光譜法入門.北京:化學工業出版社,1984: 98 3 Miller R G.紅外光譜學的實驗方法.北京:機械工業出版 社,1985:223-227 收稿日期:2003-01-24 T echniques for preparing hydrous samples for infrared spectrometry.Xie Dili n ,Chen Zhong(1.Fujian Medical Research Instit ute ,Fuz hou ,350001;2.Depart ments of Physics and Chem ist ry ,Xiamen U niversi 2ty ,Xiamen ,361005 Five techniques commonly used for preparing samples of materials containing water for testing by infrared spectrometry are described ,including crystallization wafer pressing ,absorption wafer pressing ,evaporation film coating ,evaporation filming and solution reference techniques.北京北分瑞利分析儀器(集團有限責任公司被評為“2002中國機械行業競爭力之星企業”

中國工業經濟聯合會、中國機械工業聯合會和中國工業報社從2003年年初開始,根據國家統計局授權中國機械工業聯合會統計的2002年機械行業的權威數據,按照機械工業企業核心競爭力評價體系,對機械行業企業開展了企業核心競爭力的測評工作。北京北分瑞利分析儀器(集團有限責任公司被評為“2002中國機械行業競爭力之星企業”。

根據測評結果,有100家企業被評為“2002中國機械工業企業核心競爭力100強”。被評為“2002中國機械行業競爭力之星企業”的共有108家,其中儀器儀表企業9家,屬于分析儀器的企業只有北分瑞利公司一家。其他8家是:佛山普立華科技有限公司、上海美能達光學儀器有限公司、中國四聯儀器儀表集團有限公司、上海海鷗數碼影像股份有限公司、上海橫河電機有限公司、天津市自動化儀表七廠、吳忠儀表集團有限公司、蘇州三光集團公司。52003年第4期

分析儀器

第二篇：傅里葉變換紅外光譜儀樣品測試申請登記表new

嶺南師范學院新材料研究院 傅里葉變換紅外光譜儀樣品測試申請登記表 送樣日期： 年 月 日 送樣單位 送樣人 名稱 地址 聯系電話 研究課題名稱 電子郵件 □國家及省部基金課題 課題類型 □校內基金課題 □研究生課題 □本科畢業論文（人）□其它 樣品編號 課題負責人或指 導老師簽名 電話 樣品數量 樣品狀態 □粉末 □薄膜 □液體（pH=）樣品分子結構式 □毒性 □放射性 □腐蝕性 □含水 □含油脂 □受熱揮發 □致病微生物 其它說明： 樣品物性描述 是否回收 □回收 □代保管7天 □不必回收 新材料研究院意見 設備管理老師意見 測試要求 編號 1 2 3 4 制樣方法 衰減全反射附件選擇 光譜范圍 采樣次數 測試條件 □KBr壓片法 □液膜法 □ZnSe晶體 □Ge晶體 cm-1 次 請填掃描波數范圍 備注 其它特殊說明： 為了檢測工作的順利進行和報告的及時、準確，請用戶詳細填寫以上各欄 注意：

1.樣品可以是粉末、薄膜或者液體，樣品必須充分干燥，否則會影響測試結果。2.如果樣品有毒性或腐蝕性，請事先聲明。

3.測試完成時間：一般為1周內；對于疑難樣品，與用戶協商后分析；遇儀器發生故障，時間推后。4.如果沒有認真閱讀以上條款，并且沒有預先處理好樣品，引起儀器故障，需要承擔相應責任。

收樣人： 收樣時間： 測樣人： 測試時間：

注：此表一式兩份，一份交新材料研究院辦公室存檔，一份交設備管理員。

第三篇：總結紅外光譜頻率與官能團特征吸收峰解讀

紅外波譜

分子被激發后，分子中各個原子或基團（化學鍵）都會產生特征的振動，從而在特點的位置會出現吸收。相同類型的化學鍵的振動都是非常接近的，總是在某一范圍內出現。

常見官能團的紅外吸收頻率

整個紅外譜圖可以分為兩個區，4000~1350區是由伸縮振動所產生的吸收帶，光譜比較簡單但具有強烈的特征性，1350~650處指紋區。

通常，4000~2500處高波數端，有與折合質量小的氫原子相結合的官能團O-H, N-H, C-H, S-H鍵的伸縮振動吸收帶，在2500-1900波數范圍內常常出現力常數大的三件、累積雙鍵如：-C≡C-，-C≡N,-C=C=C-,-C=C=O,-N=C=O等的伸縮振動吸收帶。在1900以下的波數端有-C=C-,-C=O,-C=N-,-C=O等的伸縮振動以及芳環的骨架振動。

1350~650指紋區處，有C-O, C-X的伸縮振動以及C-C的骨架振動，還有力常數較小的彎曲振動產生的吸收峰，因此光譜非常復雜。該區域各峰的吸收位置受整體分子結構的影響較大，分子結構稍有不同，吸收也會有細微的差別，所以指紋區對于用已知物來鑒別未知物十分重 要。

有機化學有機化合物紅外吸收光譜

σ伸縮振動，δ面內彎曲振動，γ面外彎曲振動

一、烷烴

飽和烷烴IR光譜主要由C-H鍵的骨架振動所引起，而其中以C-H鍵的伸縮振動最為有用。在確定分子結構時，也常借助于C-H鍵的變形振動和C-C鍵骨架振動吸收。烷烴有下列四種振動吸收。

1、σC-H在2975—2845 cm-1范圍，包括甲基、亞甲基和次甲基的對稱與不對稱伸縮振動

2、δC-H在1460 cm-1和1380 cm-1處有特征吸收，前者歸因于甲基及亞甲基C-H的σas，后者歸因于甲基 C-H的σs。1380 cm-1峰對結構敏感，對于識別甲基很有用。共存基團的電負性對1380 cm-1峰位置有影響，相鄰基團電負性愈強，愈移向高波數區，例如，在CH3F中此峰移至1475 cm-1。

異丙基 1380 cm-1 裂分為兩個強度幾乎相等的兩個峰 1385 cm-

1、1375 cm-1 叔丁基 1380 cm-1 裂分1395 cm-1、1370cm-1兩個峰，后者強度差不多是前者的兩倍，在1250 cm-

1、1200 cm-1附近出現兩個中等強度的骨架振動。

3、σ

4、γC-C在1250—800 cm-1范圍內，因特征性不強，用處不大。大于或等于4時，在722 cm-1有一個C-H分子中具有—（CH2）n—鏈節，n 弱吸收峰，隨著CH2個數的減少，吸收峰向高波數方向位移，由此可推斷分子鏈的長短。

二、烯烴

烯烴中的特征峰由C=C-H鍵的伸縮振動以及C=C-H鍵的變形振動所引起。烯烴分子主要有三種特征吸收。

1、σC=C-H 烯烴雙鍵上的C-H鍵伸縮振動波數在3000 cm-1以上，末端雙鍵氫 2在3075—3090 cm-1有強峰最易識別。

1670—1620 cm-1。隨著取代基的不同，σC=C2、σC=C 吸收峰的位置在吸收峰 的位置有所不同，強度也發生變化。

3、δC=C-H烯烴雙鍵上的C-H鍵面內彎曲振動在1500—1000 cm-1，對結構不敏感，用途較少；而面外搖擺振動吸收最有用，在1000—700 cm-1范圍內，該振動對結構敏感，其吸收峰特征性明顯，強度也較大，易于識別，可借以判斷雙鍵取

代情況和構型。

RHC=CH2 995~985cm-1（=CH，S）915~905 cm-1（=CH2，S）R1R2C=CH2 895~885 cm-1（S）

（順）-R1CH=CHR2 ~690 cm-1（反）-R1CH=CHR2 980~965 cm-1（S）R1R2C=CHR3 840~790cm-1（m）

三、炔烴

在IR光譜中，炔烴基團很容易識別，它主要有三種特征吸收。

1、σC 該振動吸收非常特征，吸收峰位置在3300—3310 cm-1，中等強度。σN-H值與σC-H 值相同，但前者為寬峰、后者為尖峰，易于識別。

2、σ CC 一般 C 鍵的伸縮振動吸收都較弱。一元取代炔烴 σC C 出現在2140—2100 cm-1，二元取代炔烴在2260—2190 cm-1，當兩個取代基的性質相差太大時，炔化物極性增強，吸收峰的強度增大。當 處于分子的對稱中心時，σ C C

3、σ C H 炔烴變形振動發生在680—610 cm-1。

四、芳烴

芳烴的紅外吸收主要為苯環上的C-H鍵及環骨架中的C=C鍵振動所引起。芳族化合物主要有三種特征吸收。

1、σAr-H 芳環上C-H吸收頻率在3100~3000 cm-1附近，有較弱的三個峰，特征 C=C-H頻率相近，但烯烴的吸收峰只有一個。性不強，與烯烴的σ

2、σC=C 芳環的骨架伸縮振動正常情況下有四條譜帶，約為1600，1585，1500，1450 cm-1，這是鑒定有無苯環的重要標志之一。

3、δAr-H 芳烴的C-H變形振動吸收出現在兩處。1275—960 cm-1為δAr-H，由于吸收較弱，易受干擾，用處較小。另一處是900—650 cm-1的δAr-H吸收較強，是

Ar-H頻率越高，識別苯環上取代基位置和數目的極重要的特征峰。取代基越多，δ

見表3-10。若在1600—2000 cm-1之間有鋸齒壯倍頻吸收（C-H面外和C=C面內彎曲振動的倍頻或組頻吸收），是進一步確定取代苯的重要旁證。

苯 670cm-1（S）單取代苯 770~730 cm-1（VS），710~690 cm-1（S）1,2-二取代苯 770~735 cm-1（VS）

1,3-二取代苯 810~750 cm-1（VS）,725~680 cm-1（m~S）1,4-二取代苯 860~800 cm-1（VS）

五、鹵化物

隨著鹵素原子的增加，σ如C-X降低。C-F（1100~1000 cm-1）；C-Cl（750~700 cm-1）；C-Br（600~500 cm-1）；C-I（500~200 cm-1）。此外，C-X吸收峰的頻率容易受到鄰近基團的影響，吸收峰位置變化較大，尤其是含氟、含氯的化合物

變化更大，而且用溶液法或液膜法測定時，常出現不同構象引起的幾個伸縮吸收帶。因此IR光譜對含鹵素有機化合物的鑒定受到一定限制。

六、醇和酚

醇和酚類化合物有相同的羥基，其特征吸收是O-H和C-O鍵的振動頻率。

1、σO-H 一般在3670~3200 cm-1區域。游離羥基吸收出現在3640~3610 cm-1，峰形尖銳，無干擾，極易識別（溶劑中微量游離水吸收位于3710 cm-1）。OH是個強極性基團，因此羥基化合物的締合現象非常顯著，羥基形成氫鍵的締合峰一般出現在3550~3200 cm-1。1,2-環戊二醇 順式異構體 P47 0.005mol/L(CCl4)3633 cm-1（游離），3572 cm-1（分子內氫鍵）。

0.04 mol/L(CCl4)3633 cm-1（游離），3572 cm-1（分子內氫鍵）~3500cm-1(分子間氫鍵)。

2、σC-O和δO-H C-O鍵伸縮振動和O-H面內彎曲振動在1410—1100 cm-1處有 C-O強吸收，當無其它基團干擾時，可利用σ的頻率來了解羥基的碳鏈取代情況（伯醇在1050cm-1，仲醇在1125cm-1，叔醇在1200cm-1，酚在1250cm-1）。

七、醚和其它化合物

醚的特征吸收帶是C-O-C不對稱伸縮振動，出現在1150~1060cm-1處，強度大，C-C骨架振動吸收也出現在此區域，但強度弱，易于識別。醇、酸、酯、內酯的σC-O吸收在此區域，故很難歸屬。

八、醛和酮

醛和酮的共同特點是分子結構中都含有（C=O），σC=O在1750~1680cm-1范圍內，吸收強度很大，這是鑒別羰基的最明顯的依據。臨近基團的性質不同，吸收峰的位置也有所不同。羰基化合物存在下列共振結構：

-+ A B C=O 鍵有著雙鍵性 強的A結構和單鍵性強的B結構兩種結構。共軛效應將使σ吸電子的誘導效應使σC=O的吸收峰向高波數C=O吸收峰向低波數一端移動，方向移動。α，β不飽和的羰基化合物，由于不飽和鍵與C=O的共軛，因此C=O鍵的吸收峰向低波數移動

σC=O RCH=CHCOR'RCHClCOR' 1685~1665cm-1 1745~1725cm-1 苯乙酮 對氨基苯乙酮 對硝基苯乙酮

σ

σC=O 1691cm-1 1677cm-1 1700cm-1 2700~2900cm-1 區域內，通常在~2820 cm-

1、~2720 cm-1附近各有 一般在

一個中等強度的吸收峰，可以用來區別醛和酮。

九、羧酸

1、σO-H 游離的O-H在~3550 cm-1，締合的O-H在3300~2500 cm-1，峰形寬而散，強度很大。

2、σC=O 游離的C=O一般在~1760 cm-1附近，吸收強度比酮羰基的吸收強度大，但由于羧酸分子中的雙分子締合，使得C=O的吸收峰向低波數方向移動，一般在1725~1700 cm-1，如果發生共軛，則C=O的吸收峰移到1690~1680 cm-1。

3、σ

4、δC-O O-H 一般在1440~1395 cm-1，吸收強度較弱。一般在1250 cm-1附近，是一強吸收峰，有時會和σC-O重合。

十、酯和內酯

1、σC=O 1750~1735 cm-1處出現（飽和酯σC=O 位于1740cm-1處），受相鄰基團的影響，吸收峰的位置會發生變化。

2、σC-O 一般有兩個吸收峰，1300~1150 cm-1，1140~1030 cm-1

十一、酰鹵

σC=O 由于鹵素的吸電子作用，使C=O雙鍵性增強，從而出現在較高波數

C=O變小，處，一般在~1800cm-1處，如果有乙烯基或苯環與C=O共軛，會使σ

一般在1780~1740cm-1處。

十二、酸酐

1、σC=O 由于羰基的振動偶合，導致σ分別處在C=O有兩個吸收，1860~1800 cm-1和1800~1750 cm-1區域，兩個峰相距60 cm-1。

2、σC-O 為一強吸收峰，開鏈酸酐的σC-O 在1175~1045 cm-1處，環狀酸酐1310~1210 cm-1處。

十三、酰胺

1、σC=O 酰胺的第ⅠⅡⅢ譜帶，由于氨基的影響，使得σC=O向低波數位移，伯酰胺1690~1650 cm-1，仲酰胺 1680~1655 cm-1，叔酰胺1670~1630 cm-1。

2、σN-H 一般位于3500~3100 cm-1，伯酰胺 游離位于~3520 cm-1和~3400 cm-1，形成氫鍵而締合的位于~3350 cm-1和~3180 cm-1，均呈雙峰；仲酰胺 游離位于~3440 cm-1，形成氫鍵而締合的位于~3100 cm-1，均呈單峰；叔酰胺無此吸收峰。

3、δN-H 酰胺的第Ⅱ譜帶，伯酰胺δN-H位于1640~1600 cm-1；仲酰胺1500~1530 cm-1，強度大，非常特征；叔酰胺無此吸收峰。

4、σC-N 酰胺的第Ⅲ譜帶，伯酰胺1420~1400 cm-1，仲酰胺 1300~1260 cm-1，叔酰胺無此吸收峰。

十四、胺

1、σN-H 游離位于3500~3300 cm-1處，締合的位于3500~3100 cm-1處。含有氨基的化合物無論是游離的氨基或締合的氨基，其峰強都比締合的OH峰弱，且譜帶稍尖銳一些，由于氨基形成的氫鍵沒有羥基的氫鍵強，因此當氨基締合時，吸收峰的位置的變化不如OH那樣顯著，引起向低波數方向位移一般不大于100cm-1。伯胺 3500~3300 cm-1有兩個中等強度的吸收峰（對稱與不對稱的伸縮振動吸收），仲胺在此區域只有一個吸收峰，叔胺在此區域內無吸收。

2、σ

3、δC-N N-H 脂肪胺位于1230~1030 cm-1處，芳香胺位于1380~1250 cm-1處。位于1650~1500 cm-1處，伯胺的δ仲胺的吸收強度N-H吸收強度中等，較弱。

4、γN-H 位于900~650 cm-1處，峰形較寬，強度中等（只有伯胺有此吸收峰）。主要基團的紅外特征吸收峰