红外(IR)光谱

• 红外光谱或振动光谱是一种利用分子振动跃迁的分析技术。
• 它是最常见和广泛使用的光谱技术之一，主要由无机和有机化学家使用，因为它在确定化合物的结构和识别它们的有用性。
• 红外线光谱学的方法或技术是由一种叫做红外线分光计的仪器进行的分光光度计)来产生红外光谱。

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红外光谱原理

1. 红外光谱是对红外光与分子相互作用的分析。
2. 对有机化合物分析最有用的红外区域的部分波长范围为2500 ~ 16000 nm，相应的频率范围为1.9*1013 ~ 1.2*1014 Hz。
3. 与这部分红外线相关联的光子能量(从1到15千卡/摩尔)不足以激发电子，但可能诱发共价键原子和基团的振动激发。
4. 众所周知，除了基团围绕单键的轻松旋转外，分子还经历各种各样的振动运动，这是其组成原子的特点。
5. 因此，几乎所有的有机化合物都将吸收与这些振动相应的能量的红外辐射。
6. 红外光谱仪，在原理上类似于其他光谱仪，允许化学家获得化合物的吸收光谱，这是其分子结构的独特反映。
7. 红外光谱中获得的基本测量是红外光谱，它是测量到的红外强度与光的波长(或频率)的关系图。

• 红外光谱可以测量原子的振动，据此可以确定官能团。
• 一般来说，较强的化学键和较轻的原子会以较高的伸缩频率(波数)振动。

红外光谱仪器

红外光谱仪的主要组成部分如下:

1. 辐射源
2. 样品细胞和样品物质
3. 单色仪
4. 探测器
5. 录音机

A.红外辐射源

红外仪器需要一种辐射能源，它发射的红外辐射必须是稳定的，足够强烈的，以便探测，并延伸到所需的波长。

不同的红外辐射源如下。

1. 能斯特怒目而视
2. 白炽灯
3. 汞弧
4. 钨灯
5. 全球来源
6. 镍铬合金线

B.样品细胞和物质取样

红外光谱已被用于固体、液体或气体样品的表征。

i.固体-制备固体样品采用各种技术，如压球法、固溶法、固膜法、mull法等。

2液体-可以使用由碱卤化物制成的液体样品池来保存样品。不能使用水性溶剂，因为它们会溶解碱卤化物。只能使用像氯仿这样的有机溶剂。

3气体——气体的取样类似于液体的取样。

c .单色仪

• 各种类型的单色仪有棱镜、光栅和滤光片。
• 棱镜由溴化钾、氯化钠或碘化铯制成。
• 滤光片由氟化锂组成，衍射光栅由碱卤化物组成。

d .探测器

• 探测器用来测量未吸收的红外辐射强度。
• 探测器如热电偶，辐射热计，热敏电阻，戈莱电池和热释电探测器被使用。

e .录音机

• 记录仪用来记录红外光谱。

红外光谱的应用

它对许多领域的科研人员具有重要意义，如:

• 蛋白质的特性
• 纳米级半导体分析
• 太空探索。
• 分析气体、液体或固体样品
• 化合物的鉴定
• 定量分析
• 从红外光谱中可以推断出分子的官能团和组成
• 来了解分子间的相互作用

参考

1. https://chem.libretexts.org
2. https://en.wikipedia.org/wiki/Infrared_spectroscopy
3. https://www2.chemistry.msu.edu/faculty/reusch/virttxtjml/spectrpy/infrared/infrared.htm
4. http://www.wag.caltech.edu/home/jang/genchem/infrared.htm
5. https://web.vscht.cz/~poustkaj/EN%20ASFA%20AU%20Koplik_Infrared_spectroscopy.pdf
6. https://www.pharmatutor.org/pharma-analysis/analytical-aspects-of-infra-red spectroscopy-ir / instrumentation-of-ir-spectrophotometry