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1. 紅外光譜的分區(qū)
通常將紅外光譜分為三個區(qū)域:近紅外區(qū)(0.75~2.5μm)、中紅外區(qū)(2.5~25μm)和遠紅外區(qū)(25~300μm)。一般說來,近紅外光譜是由分子的倍頻、合頻產(chǎn)生的;中紅外光譜屬于分子的基頻振動光譜;遠紅外光譜則屬于分子的轉(zhuǎn)動光譜和某些基團的振動光譜。
由于絕大多數(shù)有機物和無機物的基頻吸收帶都出現(xiàn)在中紅外區(qū),因此中紅外區(qū)是研究和應用zui多的區(qū)域,積累的資料也zui多,儀器技術(shù)zui為成熟。通常所說的紅外光譜即指中紅外光譜。
2. 紅外譜圖的分區(qū)
按吸收峰的來源,可以將2.5~25μm的紅外光譜圖大體上分為特征頻率區(qū)(2.5~7.7μm)以及指紋區(qū)(7.7~16.7μm)兩個區(qū)域。
其中特征頻率區(qū)中的吸收峰基本是由基團的伸縮振動產(chǎn)生,數(shù)目不是很多,但具有很強的特征性,因此在基團鑒定工作上很有價值,主要用于鑒定官能團。如羰基,不論是在酮、酸、酯或酰胺等類化合物中,其伸縮振動總是在5.9μm左右出現(xiàn)一個強吸收峰,如譜圖中5.9μm左右有一個強吸收峰,則大致可以斷定分子中有羰基。
指紋區(qū)的情況不同,該區(qū)峰多而復雜,沒有強的特征性,主要是由一些單鍵C-O、C-N和C-X(鹵素原子)等的伸縮振動及C-H、O-H等含氫基團的彎曲振動以及C-C骨架振動產(chǎn)生。當分子結(jié)構(gòu)稍有不同時,該區(qū)的吸收就有細微的差異。這種情況就像每個人都有不同的指紋一樣,因而稱為指紋區(qū)。指紋區(qū)對于區(qū)別結(jié)構(gòu)類似的化合物很有幫助。
紅外光譜可分為發(fā)射光譜和吸收光譜兩類。
物體的紅外發(fā)射光譜主要決定于物體的溫度和化學組成,由于測試比較困難,紅外發(fā)射光譜只是一種正在發(fā)展的新的實驗技術(shù),如激光誘導熒光。將一束不同波長的紅外射線照射到物質(zhì)的分子上,某些特定波長的紅外射線被吸收,形成這一分子的紅外吸收光譜。每種分子都有由其組成和結(jié)構(gòu)決定的*的紅外吸收光譜,它是一種分子光譜。
例如水分子有較寬的吸收峰,所以分子的紅外吸收光譜屬于帶狀光譜。原子也有紅外發(fā)射和吸收光譜,但都是線狀光譜。
紅外吸收光譜是由分子不停地作振動和轉(zhuǎn)動運動而產(chǎn)生的,分子振動是指分子中各原子在平衡位置附近作相對運動,多原子分子可組成多種振動圖形。當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時,這種振動方式稱簡正振動。
含n個原子的分子應有3n-6個簡正振動方式;如果是線性分子,只有3n-5個簡正振動方式。以非線性三原子分子為例,它的簡正振動方式只有三種。在v1和v3振動中,只是化學鍵的伸長和縮短,稱為伸縮振動,而v2的振動方式改變了分子中化學鍵間的夾角稱為變角振動,它們是分子振動的主要方式。分子振動的能量與紅外射線的光量子能量正好對應,因此,當分子的振動狀態(tài)改變時,就可以發(fā)射紅外光譜,也可以因紅外輻射激發(fā)分子的振動,而產(chǎn)生紅外吸收光譜。
光譜比較杰出的代表是德國斯派克光譜儀和德國布魯克光譜儀,美國熱電光譜分析儀,日本島津直讀光譜儀等廠家。國內(nèi)有無錫杰博直讀光譜分析儀。
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