紅外光譜分析,你了解多少?

外光譜分析可用於研究分子的結構和化學鍵，也可以作為表徵和鑑別化學物種的方法。紅外光譜具有高度特徵性，可以採用與標準化合物的紅外光譜對比的方法來做分析鑑定。已有幾種匯集成冊的標準紅外光譜集出版，可將這些圖譜貯存在計算機中，用以對比和檢索，進行分析鑑定。

利用化學鍵的特徵波數來鑑別化合物的類型，並可用於定量測定。由於分子中鄰近基團的相互作用，使同一基團在不同分子中的特徵波數有一定變化範圍。此外，在高聚物的構型、構象、力學性質的研究，以及物理、天文、氣象、遙感、生物、醫學等領域，也廣泛應用紅外光譜。

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紅外光譜概述

(1)紅外光譜圖(表示方法一)

縱坐標為吸收強度，橫坐標為波長λ(mm)和波數1/λ，單位:cm-1 。可以用峰數，峰位，峰形，峰強來描述。縱坐標是：吸光度A

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應用：有機化合物的結構解析;

定性：基團的特徵吸收頻率;

定量：特徵峰的強度;

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表示方法二：

縱坐標：百分透過率T%。百分透過率的定義是輔射光透過樣品物質的百分率，即，T%=I/I0×100%，I是透過強度，I0為入射強度。

橫坐標：上方的橫坐標是波長λ，單位μm;下方的橫坐標是波數(用

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表示，波數大，頻率也大)，單位是cm-1。

波數即波長的倒數，表示單位(cm)長度光中所含光波的數目。波長或波數可以按下式互換：

(cm-1)=1/λ(cm)=104/λ(μm)

在2.5μm處，對應的波數值為：

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=104/2.5 (cm-1)=4000cm-1

一般掃描範圍在4000~400cm-1。

　4.紅外吸收光譜產生的條件：

滿足兩個條件：

(1)輻射應具有能滿足物質產生振動躍遷所需的能量。

(2)輻射與物質間有相互偶合作用。

對稱分子：

沒有偶極矩，輻射不能引起共振，無紅外活性，如，N2、O2、Cl2等。

非對稱分子：

有偶極矩，紅外活性。

分子的振動分為伸縮振動和變形振動兩類。

伸縮振動是沿原子核之間的軸線作振動，鍵長有變化而鍵角不變，用字母υ來表示。

伸縮振動分為不對稱伸縮振動υas和對稱伸縮振動υs。

變形振動是鍵長不變而鍵角改變的振動方式，用字母δ表示。

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5.峰位、峰數與峰強

(1)峰位：化學鍵的力常數K越大，原子折合質量越小，鍵的振動頻率越大，吸收峰將出現在高波數區(短波長區);反之，出現在低波數區(高波長區)

(2)峰數：峰數與分子自由度有關。無瞬間偶基距變化時，無紅外吸收。

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

(4)由基態躍遷到第一激發態，產生一個強的吸收峰，基頻峰;

(5)由基態直接躍遷到第二激發態，產生一個弱的吸收峰，倍頻峰.

紅外光譜儀日常維護時的十大注意事項

紅外光譜儀分為光柵掃與麥可遜幹涉儀掃描兩類。

其中麥可遜幹涉掃描是目前應用最廣泛的，它又被稱為傅立葉變換紅外光譜，被應用在了染織工業、環境科學、生物學、材料科學、高分子化學、催化、煤結構研究、石油工業、生物醫學、生物化學、藥學、無機和配位化學基礎研究、半導體材料、日用化工等研究領域。

紅外光譜儀是利用物質對不同波長的紅外輻射的吸收特性，進行分子結構和化學組成分析的儀器。

紅外光譜儀通常由光源，單色器，探測器和計算機處理信息系統組成。根據分光裝置的不同，分為色散型和幹涉型。對色散型雙光路光學零位平衡紅外分光光度計而言，當樣品吸收了一定頻率的紅外輻射後，分子的振動能級發生躍遷，透過的光束中相應頻率的光被減弱，造成參比光路與樣品光路相應輻射的強度差，從而得到所測樣品的紅外光譜。

紅外光譜儀儀器在日常中使用中保養的注意事項

1.測定時實驗室的溫度應在15-30℃，相對溼度應在65%以下，所用電源應配備有穩壓裝置和接地線。因要嚴格控制室內的相對溼度，因此紅外實驗室的面積不要太大，能放得下必須的儀器設備即可，但室內一定要有除溼裝置。

2.如，所用的是單光朿型傅立葉紅外分光光度計(目前,應用最多)，實驗室裡的CO2含量不能太高，因此實驗室裡的人數應儘量少，無關人員最好不要進入，還要注意適當通風換氣。

3.如供試品為鹽酸鹽，因考慮到在壓片過程中可能出現的離子交換現象，標準規定用氯化鉀(也同溴化鉀一樣預處理後使用)代替溴化鉀進行壓片，但也可比較氯化鉀壓片和溴化鉀壓片後測得的光譜，如二者沒有區別，則可使用溴化鉀進行壓片。

4.為防止儀器受潮而影響使用壽命，紅外實驗室應經常保持乾燥，即使儀器不用，也應每周開機至少兩次，每次半天，同時開除溼機除溼。特別是黴雨季節，最好是能每天開除溼機。

5.紅外光譜測定最常用的試樣製備方法是溴化鉀(KBr)壓片法(藥典收載品種90%以上用此法)，因此為減少對測定的影響，所用KBr最好應為光學試劑級，至少也要分析純級。使用前應適當研細(200目以下)，並在120℃以上烘4小時以上後置乾燥器中備用。如發現結塊，則應重新乾燥。製備好的空KBr片應透明，與空氣相比，透光率應在75%以上。

6.壓片法時取用的供試品量一般為1-2mg，因不可能用天平稱量後加入，並且每種樣品的對紅外光的吸收程度不一致，故常憑經驗取用。一般要求所沒得的光譜圖中絕大多數吸收峰處於10%-80%透光率範圍在內。最強吸收峰的透光率如太大(如，大於30%)，則說明取樣量太少;相反，如最強吸收峰為接近透光率為0%，且為平頭峰，則說明取樣量太多，此時均應調整取樣量後重新測定。

7.測定用樣品應乾燥，否則應在研細後置紅外燈下烘幾分鐘使乾燥。試樣研好並具在模具中裝好後，應與真空泵相連後抽真空至少2分鐘，以使試樣中的水分進一步被抽走，然後再加壓到0.8-1GPa(8-10T/cm2)後維持2-5min。不抽真空將影響片子的透明度。

8.壓片時KBr的取用量一般為200mg左右(也是憑經驗)，應根據製片後的片子厚度來控制KBr的量，一般片子厚度應在0.5mm以下，厚度大於0.5mm時，常可在光譜上觀察到幹涉條紋，對供試品光譜產生幹擾。

9.壓片時，應先取供試品研細後再加入KBr再次研細研勻，這樣比較容易混勻。研磨所用的應為瑪瑙研缽，因玻璃研缽內表面比較粗糙，易粘附樣品。研磨時應按同一方向(順時針或逆時針)均勻用力，如不按同一方向研磨，有可能在研磨過程中使供試品產生轉晶，從而影響測定結果。研磨力度不用太大，研磨到試樣中不再有肉眼可見的小粒子即可。試樣研好後，應通過一小的漏鬥倒入到壓片模具中(因模具口較小，直接倒入較難)，並儘量把試樣鋪均勻，否則壓片後試樣少的地方的透明度要比試樣多的地方的低，並因此對測定產生影響。另外，如壓好的片子上出現不透明的小白點，則說明研好的試樣中有未研細的小粒子，應重新壓片。

10.壓片用模具用後應立即把各部分擦乾淨，必要時用水清洗乾淨並擦乾，置乾燥器中保存，以兔鏽蝕。