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红外已被广泛用作分析表征,如验证珠宝等的真假等。本教程从初学者的角度,详细的给出了解谱指导,为计算机设计更高效的红外分析软件提供指导,有利于让程序员更加了解该软件设计的未来发展方向。
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第六章 红外光谱分析
第六章 红外光谱分析
第一节 概 述
第一节 概 述
分子的振动能量比转动能量大,当发生振动能级跃
迁时,不可避免地伴随有转动能级的跃迁,所以无法测量
纯粹的振动光谱,而只能得到 分子的振动 - 转动光谱,这
种光谱称为红外吸收光谱。
红外吸收光谱也是一种分子吸收光谱。
当样品受到频率连续变化的红外光照射时,分子吸
收了某些频率的辐射,并由其振动或转动运动引起偶极矩
的净变化,产生分子振动和转动能级从基态到激发态的跃
迁 , 使相应于这些吸收区域的透射光强度减弱。记录红外
光的百分透射比与波数或波长关系曲线,就得到红外光谱。
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第一节 概述
第一节 概述
一、红外光区的划分
红外光谱在可见光区和微波光区之间,波长范围约为
0.75 ~ 1000µm ,根据仪器技术和应用不同,习惯上又将红
外光区分为三个区:近红外光区( 0.75 ~ 2.5µm ),中红
外光区( 2.5 ~ 25µm ),远红外光区( 25 ~ 1000µm )。
近红外光区( 0.75 ~ 2.5µm )
近红外光区的吸收带主要是由低能电子跃迁、含氢原
子团(如 O—H 、 N—H 、 C—H )伸缩振动的倍频吸收等
产生的。该区的光谱可用来研究稀土和其它过渡金属离子
的化合物,并适用于水、醇、某些高分子化合物以及
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第一节 概述
第一节 概述
含氢原子团化合物的定量分析。
中红外光区( 2.5 ~ 25µm )
绝大多数有机化合物和无机离子的基频吸收带出现
在该光区。由于基频振动是红外光谱中吸收最强的振动,
所以该区最适于进行红外光谱的定性和定量分析。同时,
由于中红外光谱仪最为成熟、简单,而且目前已积累了
该区大量的数据资料,因此它是应用极为广泛的光谱区。
通常,
中红外光谱法又简称为红外光谱法。
远红外光区 ( 25 ~ 1000µm )
该区的吸收带主要是由气体分子中的纯转动跃迁、
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第一节 概述
第一节 概述
振动
-
转动跃迁
、
液体和固体中重原子的伸缩振动
、某些
变角振动、骨架振动以及晶体中的晶格振动所引起的。
由于低频骨架振动能很灵敏地反映出结构变化,所以对异
构体的研究特别方便。此外,还能用于金属有机化合物
(包括络合物)、氢键、吸附现象的研究。但由于该光区
能量弱,除非其它波长区间内没有合适的分析谱带,一般
不在此范围内进行分析。
红外吸收光谱一般用 T~ 曲线或 T~ 波数曲线表示。
纵坐标为百分透射比 T% ,因而吸收峰向下,向上则为谷;
横坐标是波长(单位为 µm ),或波数(单位为 cm
-1
)。
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第一节 概述
第一节 概述
波长与波数之间的关系为:
波数 / cm
-1
=10
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/ ( / µm )
中红外区的波数范围是 4000 ~ 400 cm
-1
。
二、红外光谱法的特点
紫外、可见吸收光谱常用于研究不饱和有机物,特别
是具有共轭体系的有机化合物,而红外光谱法主要研究在
振动中伴随有偶极矩变化的化合物(没有偶极矩变化的振
动在拉曼光谱中出现)。因此,除了单原子和同核分子如
Ne 、 He 、 O
2
、 H
2
等之外,几乎所有的有机化合物在红
外光谱区均有吸收。除光学异构体,某些高分子
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