紅外吸收光譜

       紅外光譜又稱分子振動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)光譜，屬分子吸收光譜。

       樣品受到頻率連續(xù)變化的紅外光照射時(shí)，分子吸收其中一些頻率的輻射，分子振動(dòng)或轉(zhuǎn)動(dòng)引起偶極矩的凈變化，使振-轉(zhuǎn)能級(jí)從基態(tài)躍遷到激發(fā)態(tài)，相應(yīng)于這些區(qū)域的透射光強(qiáng)度減弱，記錄百分透過率T%對(duì)波數(shù)或波長的曲線，即為紅外光譜。主要用于化合物鑒定及分子結(jié)構(gòu)官能團(tuán)表征，亦可定量分析。

注：波數(shù)=1/波長

       紅外吸收光譜是由分子不停地作振動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的，分子振動(dòng)是指分子中各原子在平衡位置附近作相對(duì)運(yùn)動(dòng)，多原子分子可組成多種振動(dòng)圖形。當(dāng)分子中各原子以同一頻率、同一相位在平衡位置附近作簡諧振動(dòng)時(shí)，這種振動(dòng)方式稱簡正振動(dòng)(例如伸縮振動(dòng)和變角振動(dòng))。分子振動(dòng)的能量與紅外射線的光量子能量正好對(duì)應(yīng)，因此當(dāng)分子的振動(dòng)狀態(tài)改變時(shí)，就可以發(fā)射紅外光譜，也可以因紅外輻射激發(fā)分子而振動(dòng)而產(chǎn)生紅外吸收光譜。

       能譜科技作為國內(nèi)先進(jìn)的紅外光譜儀制造商，生產(chǎn)的iCAN9傅立葉紅外光譜儀具有先進(jìn)的紅外光源系統(tǒng)、穩(wěn)定的光學(xué)系統(tǒng)、高性能的電子系統(tǒng)、人性化的操作系統(tǒng)、極強(qiáng)的防潮處理、豐富的擴(kuò)展性等特點(diǎn)廣泛應(yīng)用于醫(yī)藥、化工、高校、環(huán)保等領(lǐng)域，得到了廣大用戶的好評(píng)。使用iCAN9傅里葉變換紅外光譜儀，搭載ATR附件，輕松滿足企業(yè)檢測(cè)要求，我們的產(chǎn)品可以成為企業(yè)實(shí)驗(yàn)室的得力幫手。

波譜范圍及定性依據(jù)

紅外光譜的波譜范圍

紅外分為三個(gè)區(qū)域

    (1)近紅外(NIR)  0.76~2.5 μm 13158~4000 cm-1

       為O-H、N-H、C-H鍵的倍頻及組合頻振動(dòng)吸收

    (2)中紅外(MIR ) 2.5~25 μm  4000~400 cm-1

       為分子振動(dòng)-轉(zhuǎn)動(dòng)光譜的基頻吸收

    (3)遠(yuǎn)紅外(FIR) 25~1000 μm  400~10 cm-1

       為純轉(zhuǎn)動(dòng)光譜及晶格振動(dòng)光譜、氣體分子純振動(dòng)光譜、重原子成鍵的振動(dòng)吸收、氫鍵伸縮振動(dòng)、彎曲振動(dòng)等，以及一些配合物的振動(dòng)光譜。

       中紅外適用于研究大部分有機(jī)化合物的振動(dòng)基頻，一般所說的IR即指中紅外光譜。一般商品儀器的波數(shù)范圍：4000~650或4000~400 cm-1。傅里葉紅外光譜儀(FTIR)的波數(shù)范圍可達(dá)4000~40 cm-1。

紅外的定性、定量依據(jù)

       基于物質(zhì)對(duì)光的選擇性吸收而建立起來的分析方法。原理為朗伯比爾定律(光化學(xué)第三定律)：光被透明介質(zhì)吸收的比例與入射光的強(qiáng)度無關(guān)，在光程上每等厚層介質(zhì)吸收相同比例值的光。適用于所有的電磁輻射和所有的吸光物質(zhì)，包括氣體、固體、液體、分子、原子和離子。比爾-朗伯定律是吸光光度法、比色分析法和光電比色法的定量基礎(chǔ)。光被吸收的量正比于光程中產(chǎn)生光吸收的分子數(shù)目 。

       以吸收峰強(qiáng)度定量：

A=εCL=lg(Io/I)=lgT (A正比于濃度C)

A：吸光度，ε：摩爾吸收系數(shù)，C：物質(zhì)濃度，L：吸收層厚度，Io：入射光強(qiáng)度，I：透射光強(qiáng)度，T：透光率。

特點(diǎn)及產(chǎn)生條件

紅外光譜特點(diǎn)

       (1)紅外吸收只有振轉(zhuǎn)躍遷，能量低；

       (2)應(yīng)用范圍廣：除單原子分子及單核分子外，幾乎所有有機(jī)物均有紅外吸收，振動(dòng)過程中有偶極矩變化者，在紅外區(qū)都有吸收，無偶極矩變化的振動(dòng)可知拉曼光譜中出現(xiàn)吸收。

       注----偶極矩：正、負(fù)電荷中心間的距離r和電荷中心所帶電量q的乘積，叫做偶極矩μ＝r×q。它是一個(gè)矢量，方向規(guī)定為從正電荷中心指向負(fù)電荷中心。根據(jù)討論的對(duì)象不同，偶極矩可以指鍵偶極矩，也可以是分子偶極矩。分子偶極矩可由鍵偶極矩經(jīng)矢量加法后得到。實(shí)驗(yàn)測(cè)得的偶極矩可以用來判斷分子的空間構(gòu)型。例如，同屬于AB2型分子，CO2的μ=0，可以判斷它是直線型的；H2S的μ≠0，可判斷它是折線型的。可以用偶極矩表示極性大小。鍵偶極矩越大，表示鍵的極性越大；分子的偶極矩越大，表示分子的極性越大。

        (3)特征性強(qiáng)(指紋)：

       吸收峰位置------基團(tuán)振動(dòng)(除光學(xué)異構(gòu)體，沒有完全相同的譜圖)

       峰數(shù)目、頻率、形狀、強(qiáng)度-------化合物結(jié)構(gòu)、聚集狀態(tài)；

       特征吸收峰顯示官能團(tuán)類型，指紋區(qū)特征提供確定化合物結(jié)構(gòu)的依據(jù)，對(duì)于復(fù)雜分子結(jié)構(gòu)的最終確定，需要結(jié)合紫外、核磁、質(zhì)譜及其他理化數(shù)據(jù)綜合判斷。

       (4)固液氣態(tài)樣均可用，且用量少、不破壞樣品，分析速度快，重復(fù)性好；

       (5)與色譜等聯(lián)用(GC-FTIR)具有強(qiáng)大的定性功能。

       (6)局限性：

       靈敏度低(樣品需要提純)；

       定量準(zhǔn)確性低；

       不同鍵型、不同振動(dòng)類型的ε值不同；

紅外光譜產(chǎn)生的條件

       滿足兩個(gè)條件：

       (1)輻射應(yīng)具有能滿足物質(zhì)產(chǎn)生振動(dòng)躍遷所需的能量，即化學(xué)鍵的振動(dòng)頻率與紅外光的輻射頻率相符合；

       (2)輻射與物質(zhì)間有相互偶合作用，即分子正負(fù)電荷中心不重疊，且分子的偶極矩產(chǎn)生變化。

注：對(duì)稱分子：沒有偶極矩，輻射不能引起共振，無紅外活性，如氮?dú)?、氧氣、氯氣等?/p>

       非對(duì)稱分子：有偶極矩，外活性。

       峰位：化學(xué)鍵的力常數(shù)K越大，原子折合質(zhì)量越小，鍵的振動(dòng)頻率越大，吸收峰將在高波數(shù)區(qū)出現(xiàn)；反之，出現(xiàn)在低波數(shù)區(qū)

       峰數(shù)：峰數(shù)與分子自由度有關(guān)，無瞬間偶極矩變化，無紅外吸收。

瞬間偶極矩大，吸收峰強(qiáng)；鍵兩端原子電負(fù)性相差越大(極性越大)，吸收峰越強(qiáng)；

      基頻峰： 由基態(tài)躍遷到第一激發(fā)態(tài)，產(chǎn)生一個(gè)強(qiáng)的吸收峰；

      倍頻峰：由基態(tài)直接躍遷到第二激發(fā)態(tài)，產(chǎn)生一個(gè)弱的吸收峰。