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紅外光譜相關知識有哪些?
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天津市能譜科技有限公司

时间: 2018-06-13 浏览量: 2990

紅外光譜



紅外光譜是分子能選擇性吸收某些波長的紅外線,而引起分子中振動能級和轉動能級的躍遷,檢測紅外線被吸收的情況可得到物質的紅外吸收光譜,又稱分子振動光譜或振轉光譜。


1紅外光譜的分区

通常将紅外光譜分为三个区域:近红外区(0.75~2.5μm)、中红外区(2.5~25μm)和远红外区(25~300μm)。一般说来,近紅外光譜是由分子的倍频、合频产生的;中紅外光譜属于分子的基频振动光谱;远紅外光譜则属于分子的转动光谱和某些基团的振动光谱。由于绝大多数有机物和无机物的基频吸收带都出现在中红外区,因此中红外区是研究和应用最多的区域,积累的资料也最多,仪器技术最为成熟。通常所说的红]外光谱即指中紅外光譜。

2紅外譜圖的分區

按吸收峰的来源,可以将2.5~25μm的紅外光譜图大体上分为特征频率区(2.5~7.7μm)以及指纹区(7.7~16.7μm)两个区域。

特征頻率區中的吸收峰基本是由基團的伸縮振動産生,數目不是很多,但具有很強的特征性,因此在基團鑒定工作上很有價值,主要用于鑒定官能團。如羰基,不論是在酮、酸、酯或酰胺等類化合物中,其伸縮振動總是在5.9μm左右出現一個強吸收峰,如譜圖中5.9μm左右有一個強吸收峰,則大致可以斷定分子中有羰基。

指紋區的情況不同,該區峰多而複雜,沒有強的特征性,主要是由一些單鍵C-O、C-N和C-X(鹵素原子)等的伸縮振動及C-H、O-H等含氫基團的彎曲振動以及C-C骨架振動産生。當分子結構稍有不同時,該區的吸收就有細微的差異。

3紅外光譜的分类

紅外光譜可分为发射光谱和吸收光谱两类。

物體的紅外發射光譜主要決定于物體的溫度和化學組成,由于測試比較困難,紅外發射光譜只是一種正在發展的新的實驗技術,如激光誘導熒光。將一束不同波長的紅外射線照射到物質的分子上,某些特定波長的紅外射線被吸收,形成這一分子的紅外吸收光譜。每種分子都有由其組成和結構決定的獨有的紅外吸收光譜,是一種分子光譜。

红外吸收光谱是由分子不停地作振动和转动运动而产生的,分子振动是指分子中各原子在平衡位置附近作相对运动,多原子分子可组成多种振动图形。当分子中各原子以同一频率、同一相位在平衡位置附近作简谐振动时,这种振动方式称简正振动。含n个原子的分子应有3n-6个简正振动方式;如果是线性分子,只有3n-5个简正振动方式。以非线性三原子分子为例,它的简正振动方式只有三种。在v1和v3振动中,只是化学键的伸长和缩短,称为伸缩振动,而v2的振动方式改变了分子中化学键间的夹角称为变角振动,它们是分子振动的主要方式。分子振动的能量与红外射线的光量子能量正好对应,因此,当分子的振动状态改变时,就可以发射紅外光譜,也可以因红外辐射激发分子的振动,而产生红外吸收光谱。


应用1.定量分析紅外光譜定量分析法的依据是朗伯--比尔定律。紅外光譜定量分析法与其它定量分析方法相比,存在一些缺点,因此只在特殊的情况下使用。它要求所选择的定量分析峰应有足够的强度,即摩尔吸光系数大的峰,且不与其它峰相重叠。紅外光譜的定量方法主要有直接计算法、工作曲线法、吸收度比法和内标法等,常常用于异构体的分析。


2.定性分析

紅外光譜是物质定性的重要的方法之一。它的解析能够提供许多关于官能团的信息,可以帮助确定部分乃至全部分子类型及结构。其定性分析有特征性高、分析时间短、需要的试样量少、不破坏试样、测定方便等优点。传统的利用紅外光譜法鑒定物質通常采用比較法,即與標准物質對照和查閱標准譜圖的方法,但是該方法對于樣品的要求較高並且依賴于譜圖庫的大小。


3.輔助解析

有机化合物的结构鉴定在有机化学、生物化学、药物学、环境科学等许多领域越来越显示出它的重要性,而在各种鉴定手段中紅外光譜以其方便灵敏的特性成为有机物结构鉴定的重要手段,除了它对分析结构特征反应灵敏这一特点外,紅外光譜儀與計算機直接聯機,也爲引進一些與計算機科學有關的智能手段創造了條件。各種現代化的分析儀器的出現和廣泛應用,使得在短時間內獲得物質體系大量信息成爲可能,這爲化學計量學的數據挖掘研究提供了機遇。

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