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红外吸收光谱简说
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天津市能谱科技有限公司

时间: 2018-08-10 浏览量: 498

红外吸收光谱

       红外光谱又称分子振动转动光谱,属分子吸收光谱。

       样品受到频率连续变化的红外光照射时,分子吸收其中一些频率的辐射,分子振动或转动引起偶极矩的净变化,使振-转能级从基态跃迁到激发态,相应于这些区域的透射光强度减弱,记录百分透过率T%对波数或波长的曲线,即为红外光谱。主要用于化合物鉴定及分子结构官能团表征,亦可定量分析。

注:波数=1/波长

       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(例如伸缩振动和变角振动)。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,就可以发射红外光谱,也可以因红外辐射激发分子而振动而产生红外吸收光谱。

       能谱科技作为国内先进的红外光谱仪制造商,生产的iCAN9傅立叶红外光谱仪具有先进的红外光源系统、稳定的光学系统、高性能的电子系统、人性化的操作系统、极强的防潮处理、丰富的扩展性等特点广泛应用于医药、化工、高校、环保等领域,得到了广大用户的好评。使用iCAN9傅里叶变换红外光谱仪,搭载ATR附件,轻松满足企业检测要求,我们的产品可以成为企业实验室的得力帮手。

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波谱范围及定性依据

红外光谱的波谱范围

红外分为三个区域

    (1)近红外(NIR)  0.76~2.5 μm 13158~4000 cm-1

       为O-H、N-H、C-H键的倍频及组合频振动吸收

    (2)中红外(MIR ) 2.5~25 μm  4000~400 cm-1

       为分子振动-转动光谱的基频吸收

    (3)远红外(FIR) 25~1000 μm  400~10 cm-1

       为纯转动光谱及晶格振动光谱、气体分子纯振动光谱、重原子成键的振动吸收、氢键伸缩振动、弯曲振动等,以及一些配合物的振动光谱。

       中红外适用于研究大部分有机化合物的振动基频,一般所说的IR即指中红外光谱。一般商品仪器的波数范围:4000~650或4000~400 cm-1。傅里叶红外光谱仪(FTIR)的波数范围可达4000~40 cm-1。

红外的定性、定量依据

       基于物质对光的选择性吸收而建立起来的分析方法。原理为朗伯比尔定律(光化学第三定律):光被透明介质吸收的比例与入射光的强度无关,在光程上每等厚层介质吸收相同比例值的光。适用于所有的电磁辐射和所有的吸光物质,包括气体、固体、液体、分子、原子和离子。比尔-朗伯定律是吸光光度法、比色分析法和光电比色法的定量基础。光被吸收的量正比于光程中产生光吸收的分子数目 。

       以吸收峰强度定量:

A=εCL=lg(Io/I)=lgT (A正比于浓度C)

A:吸光度,ε:摩尔吸收系数,C:物质浓度,L:吸收层厚度,Io:入射光强度,I:透射光强度,T:透光率。



特点及产生条件

红外光谱特点

       (1)红外吸收只有振转跃迁,能量低;

       (2)应用范围广:除单原子分子及单核分子外,几乎所有有机物均有红外吸收,振动过程中有偶极矩变化者,在红外区都有吸收,无偶极矩变化的振动可知拉曼光谱中出现吸收。

       注----偶极矩:正、负电荷中心间的距离r和电荷中心所带电量q的乘积,叫做偶极矩μ=r×q。它是一个矢量,方向规定为从正电荷中心指向负电荷中心。根据讨论的对象不同,偶极矩可以指键偶极矩,也可以是分子偶极矩。分子偶极矩可由键偶极矩经矢量加法后得到。实验测得的偶极矩可以用来判断分子的空间构型。例如,同属于AB2型分子,CO2的μ=0,可以判断它是直线型的;H2S的μ≠0,可判断它是折线型的。可以用偶极矩表示极性大小。键偶极矩越大,表示键的极性越大;分子的偶极矩越大,表示分子的极性越大。

        (3)特征性强(指纹):

       吸收峰位置------基团振动(除光学异构体,没有完全相同的谱图)

       峰数目、频率、形状、强度-------化合物结构、聚集状态;

       特征吸收峰显示官能团类型,指纹区特征提供确定化合物结构的依据,对于复杂分子结构的最终确定,需要结合紫外、核磁、质谱及其他理化数据综合判断。

       (4)固液气态样均可用,且用量少、不破坏样品,分析速度快,重复性好;

       (5)与色谱等联用(GC-FTIR)具有强大的定性功能。

       (6)局限性:

       灵敏度低(样品需要提纯);

       定量准确性低;

       不同键型、不同振动类型的ε值不同;

红外光谱产生的条件

       满足两个条件:

       (1)辐射应具有能满足物质产生振动跃迁所需的能量,即化学键的振动频率与红外光的辐射频率相符合;

       (2)辐射与物质间有相互偶合作用,即分子正负电荷中心不重叠,且分子的偶极矩产生变化。

注:对称分子:没有偶极矩,辐射不能引起共振,无红外活性,如氮气、氧气、氯气等;

       非对称分子:有偶极矩,外活性。

       峰位:化学键的力常数K越大,原子折合质量越小,键的振动频率越大,吸收峰将在高波数区出现;反之,出现在低波数区

       峰数:峰数与分子自由度有关,无瞬间偶极矩变化,无红外吸收。

瞬间偶极矩大,吸收峰强;键两端原子电负性相差越大(极性越大),吸收峰越强;

      基频峰: 由基态跃迁到第一激发态,产生一个强的吸收峰;

      倍频峰:由基态直接跃迁到第二激发态,产生一个弱的吸收峰。

能谱科技致力于傅立叶红外光谱仪,红外测油仪粉尘游离二氧化硅分析仪的研发生产销售多元化高新技术企业;无论是常规检查,还是用于前沿科学研究,在这您一定能找到合适您的理想工具。


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