红外光谱法

互联网2013-11-14

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一定频率的红外光辐照能导致被照射物质分子在振动、转动能级上的跃迁。当分子中某些化学键或基团（具有偶极特性）的振动频率与红外辐射的频率一致时，分子便吸收此红外辐射（一种共振吸收）。若以频率连续改变的红外光辐照试样，由于试样对不同频率的红外光的吸收不同，便得到以吸光度 A 或透光率 T 为纵坐标，红外辐射波数或波长为横坐标的红外光谱图。

一个分子的振动涉及到多个原子的共同运动，它分为延着化学键的伸缩和弯曲两类振动方式。其振动频率主要决定于原子的质量与化学键的强度。质量越小，化学键越强，则振动频率越高。因此不同官能团或基团将有其特征频率区。例如，— OH 基团在 3650 ～ 3200cm ^{－} ^{1} 区间有强宽峰，同时，在 1400 ～ 1260cm ^{-1} 出现弱峰；— NH 基团在 3500 ～ 3100cm ^{－} ^{1} 处有强峰，还在 1650 ～ 1550cm ^{－} ^{1} 处出现弱峰； _{ <img height="30" src="http://img.dxycdn.com/trademd/upload/asset/meeting/2013/11/14/A1384410332.gif" width="58" /> } 基团在 1700cm ^{－} ^{1} 左右有强峰，— CH _{3} ，— CH _{2} ，基团在 2960cm ^{－} ^{1} ， 2850cm ^{－} ^{1} 有强峰，同时在 1450cm ^{-1} ， 1375cm ^{－} ^{1} 有强峰等。图 14 － 12 是戊酮的红外光谱图。图中从 1300 ～ 4000cm ^{－} ^{1} 的频率范围内可以清楚地看到— CH _{3} ，— CH _{2} —与 _{ <img height="30" src="http://img.dxycdn.com/trademd/upload/asset/meeting/2013/11/14/A1384410331.gif" width="58" /> } 基团的 C — H ， CO 键的伸缩 振动的吸收峰。人们通常将此范围内的谱峰称为官能团区的谱峰，它对于了解所测定的化合物内的官能团十分重要。而在 1300 ～ 600cm ^{－} ^{1} 范围内的谱峰特征性更强，由于此区的谱峰犹如人手的指纹，故称为指纹区谱带。指纹区谱带比较复杂，辨认起来比较困难。结构分析时就是利用确定了的、所存在的化学基团来推测鉴定未知物的结构组成。

红外光谱仪常用硅碳棒等在高温下作为红外光源。它所发生的红外光透过样品池（常用 NaCl 晶片做成）进入光学单色器和检测器，最后用记录器记录下红外光谱。目前傅里叶变换红外（ FT － IR ）光谱仪已相当普及，可使测量快速，灵敏度提高。

红外光谱法的 特点与应用范围是：

（ 1 ） FT － IR 谱仪的广泛使用使 IR 光谱法灵敏度大大提高，检测限可达 10 -9 ～ 10 － 12 g ；分辨率高，精度可达 0.01cm － 1 。

（ 2 ）操作方便、快速。

（ 3 ）广泛用作定性分析。因为化合物分子的微小的结构差异常常可直接反映在 IR 谱图上，所以可应用于有机物及无机物的结构分析，尤其常应用于鉴定有机分子中的官能团。也可把红外与其它仪器分析法配合起来使用进行结构分析。