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红外吸取光谱简说
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时间: 2018-08-10 ju111net手机版登录: 495

红外吸取光谱

       红外光谱又称分子振动转动光谱,属分子吸取光谱。

       样品受到频率连续变化的红外光照射时,分子吸取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

       红外吸取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取光谱。

       ju111net免费影城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,大家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取

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

       为分子振动-转动光谱的基频吸取

    (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取、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取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):光被透明介质吸取的比例与入射光的强度无关,在光程上每等厚层介质吸取相同比例值的光。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。光被吸取的量正比于光程中产生光吸取的分子数目 。

       以吸取峰强度定量:

A=εCL=lg(Io/I)=lgT (A正比于浓度C)

A:吸光度,ε:摩尔吸取系数,C:物质浓度,L:吸取层厚度,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)红外吸取只有振转跃迁,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取,振动过程中有偶极矩变化者,在红外区都有吸取,无偶极矩变化的振动可知拉曼光谱中出现吸取。

       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):

       吸取峰位置------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;

       特征吸取峰显示官能团类型,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,吸取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,无红外吸取。

瞬间偶极矩大,吸取峰强;键两端原子电负性相差越大(极性越大),吸取峰越强;

      基频峰: 由基态跃迁到第一激发态,产生一个强的吸取峰;

      倍频峰:由基态直接跃迁到第二激发态,产生一个弱的吸取峰。

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