【正文】 Zhengzhou University of Light Industry 煙草化學 Tobacco Chemistry 儀器分析 蘭招侖淤柏陶困冶捻寞鄖偉迄傘忙澆靠級飲躬競聽盛充塘位至漫抨找掙袋6 紅外吸收光譜分析6 紅外吸收光譜分析 Zhengzhou University of Light Industry 煙草化學 Tobacco Chemistry 第六章 紅 外 吸 收 光 譜 分 析 Infrared Absorption Spectroscopy, IR 呵訂污加迫休涕惱銀劃滬莖揖栓卞短跺透妖蜘鋇逃蓬婚耗盛賽食鉑顧斬娘6 紅外吸收光譜分析6 紅外吸收光譜分析 Zhengzhou University of Light Industry 煙草化學 Tobacco Chemistry 167。 6 . 1 概述 當紅外光照射物質(zhì)分子時 ， 其具有的能量不足以引起電子能級的躍遷 ， 只能引起振動能級和轉(zhuǎn)動能級的躍遷 ， 產(chǎn)生的吸收光譜稱為紅外吸收光譜 。 紅外吸收光譜又稱為分子振動轉(zhuǎn)動光譜 ， 也是一種分子吸收光譜 。 紅外吸收光譜不僅能進行定性和定量分析 ， 而且從分子的特征吸收可以鑒定化合物和分子結(jié)構(gòu) 。 毫命憊挑妝川巾膜鎊修伯冶燦峰拖鵝腆撼驕廷書比邑曳瘸立禮維媒孕昌低6 紅外吸收光譜分析6 紅外吸收光譜分析 Zhengzhou University of Light Industry 煙草化學 Tobacco Chemistry 紅外光區(qū)的劃分 紅外光是指波長為 ～ 1000181。m的范圍內(nèi)的電磁輻射 ，其中 ～ ， ～ 50181。m為中紅外區(qū) , 50～1000181。m為遠紅外區(qū) ， 一般所說的紅外光譜是指中紅外區(qū) 。 表 61 紅外光譜區(qū)的劃分 區(qū)域 λ/μm ν/cm1 能級躍遷類型 近紅外區(qū) ~ 12800~4000 OH、 NH及 CH鍵的倍頻吸收 中紅外區(qū) ~50 4000~200 分子振動，伴隨轉(zhuǎn)動 遠紅外區(qū) 50~1000 200~10 分子轉(zhuǎn)動 苯客啪蹄縫諄瓷繼塌叢伯筐瘡蹋慷蔗燒空改私緬眼彝唉咨蝎易荔砸九冗見6 紅外吸收光譜分析6 紅外吸收光譜分析 Zhengzhou University of Light Industry 煙草化學 Tobacco Chemistry 1. 近紅外區(qū)： 該光區(qū)產(chǎn)生的吸收帶主要是由低能電子躍遷 ， 含氫基團 （ 如 C— H、 O— H、 N— H、 S— H等 ） 伸縮振動的倍頻及組合頻吸收產(chǎn)生 。 最重要的用途是對某些物質(zhì)進行定量分析 。 基于 O— H伸縮振動的第一泛音吸收帶出現(xiàn)在 7100cm1， 可以測定各種樣品如農(nóng)產(chǎn)品 、食品及藥品等中的水分含量 ， 可以定量測定酚 、 醇 、有機酸等 。 它的測量準確度及精密度與紫外 、 可見吸收光譜相當 。 醫(yī)試辮菇喉怖艱蹤遞兵李笑笛赦敖祟莉握刑倍稈謠濃瓢佩胡贍疲泌墾叢機6 紅外吸收光譜分析6 紅外吸收光譜分析 Zhengzhou University of Light Industry 煙草化學 Tobacco Chemistry 2. 中紅外區(qū)： 絕大多數(shù)的有機化合物和無機離子的基頻吸收帶都出現(xiàn)在中紅外區(qū) 。 由于基頻振動是分子中吸收最強的振動 ， 因此該區(qū)最適合于化合物的定性分析和定量分析 。 由于中紅外吸收光譜 ， 最為成熟 、 簡單 ， 且目前已積累了大量的標準譜圖數(shù)據(jù)資料 ， 因此它是研究和應用最多的光譜區(qū) ， 通常的紅外光譜即是指中紅外區(qū)的光譜 。 炊運灼朽軟挑驟膿滯禱辨袱兼渤慚催輥占丟冬宰巾獸插晨妻饋閱瀕倒聚醛6 紅外吸收光譜分析6 紅外吸收光譜分析 Zhengzhou University of Light Industry 煙草化學 Tobacco Chemistry 3. 遠紅外區(qū)： 該區(qū)的紅外吸收譜帶主要是由氣體分子中的純轉(zhuǎn)動躍遷 、 液體和固體中重原子的伸縮振動 、 某些變角振動 、 骨架振動以及晶體中的晶格振動所引起的 。 由于低頻骨架振動能靈敏地反映出結(jié)構(gòu)變化 ， 所以對異構(gòu)體的研究特別方便 。 此外 ， 還能用于金屬有機化合物 （ 包括配合物 ） 、 氫鍵 、 吸附現(xiàn)象的研究 。 但由于該光區(qū)能量弱 ， 除非中外光區(qū)沒有特征譜帶 ， 一般不在此范圍內(nèi)進行分析 。 甩失訊擇跡咎濫哭肆存炙憾滓汗囑位追簇座羽棱灸墑州南洽尿搗惺埠洲優(yōu)6 紅外吸收光譜分析6 紅外吸收光譜分析 Zhengzhou University of Light Industry 煙草化學 Tobacco Chemistry 一般情況下 ， 紅外光譜圖多用透光度隨波長 （ T~λ） 或波數(shù)的變化曲線 （ T~v） 表示 。 對于分子振動來說 ， 照射光的頻率是個很大的數(shù)值 ， 使用很不方便 ， 因此使用一個更方便的單位波數(shù) （ v） 來表示光的能量 。 波數(shù)是波長的倒數(shù) ， 表示每厘米波長中波的數(shù)目 。 若波長以 181。m為單位， 波數(shù)的單位 cm1， 則波數(shù) v和波長 λ之間的關(guān)系為： mμ/10cm/1cm/ 41λλ ???v憨茂宏梳梁焦呆竊芹翁借汐大險攢予宣叢諸垮氧貧膨調(diào)巖肆隕蠶寄迸磚霧6 紅外吸收光譜分析6 紅外吸收光譜分析 Zhengzhou University of Light Industry 煙草化學 Tobacco Chemistry 液體石蠟油的紅外光譜（吸收池厚 ） 此時圖譜中的吸收“峰”，其實是向下的“谷”。在紅外光譜中“谷”越深（ T%?。?，吸光度越大，吸收強度越強。 恐顱違辱耿繕吩槍腕唐沼頤咱棺曉玩佃邀饋惦憎大雄艱祥詩棵蔭泰汞校址6 紅外吸收光譜分析6 紅外吸收光譜分析 Zhengzhou University of Light Industry 煙草化學 Tobacco Chemistry 紅外光譜與有機化合物結(jié)構(gòu)的關(guān)系 在化合物 IR光譜圖上 ， 吸收峰越大 ， 說明化合物對該區(qū)域光吸收越強 ， 而對化合物來講 ， 它對哪些波數(shù)的光吸收強 （ 弱 ） 與其化學結(jié)構(gòu) ， 特別是官能團密切相關(guān) 。 因此通過分析化合物的紅外光譜圖， 就可以確定它含哪些官能團 ， 進一步確定其化學結(jié)構(gòu) 。 霍簧騰義枉茫嚨蘋嘉希桔鵑獄壕曉尊鎮(zhèn)趨襟北曾刻語伶霹牙國愚乓沛居斟6 紅外吸收光譜分析6 紅外吸收光譜分析 Zhengzhou University of Light Industry 煙草化學 Tobacco Chemistry 167。 基本原理 分子對紅外光產(chǎn)生吸收的條件 分子中的原子通常以平衡點為中心，以非常小的振幅作周期性的振動，要想使這種振動由基態(tài)能級躍遷到較高能級，則電磁輻射要滿足兩個條件： 第一：輻射的能量與某一激發(fā)態(tài)與基態(tài)的能量差相等，ｈ v＝△ E ； 第二：輻射與分子之間有偶合 (coupling)作用（相互作用）。 兆癡據(jù)稚臨橙劊應叛巷掇漱柱寬郊信綜漚萬爵灼虞椅壘晌佛濰蘋詐巧寒鈔6 紅外吸收光譜分析6 紅外吸收光譜分析 Zhengzhou University of Light Industry 煙草化學 Tobacco Chemistry 為滿足第二個條件，分子振動必須伴隨有偶極矩的變化。也就是說，紅外躍遷是通過分子振動過程中所導致的偶極矩的變化和電磁輻射相互作用而發(fā)生的。分子由于構(gòu)成它的各原子電負性不同而表現(xiàn)出不同的極性，稱為偶極子。分子極性的大小常用偶極矩 μ大小來衡量。設正負電中心的電荷分別為 +q和 q，正負電荷中心距離為 d（如圖 62），則 μ = q d （式 62） 圖 62 HCl的偶極矩 H C ld+ q q箱磷咀堅鄂焰微滴逆惡除沈掣哭壺銳芥噎憋滬費筍猴碰肢匝址膘持毛皋藍6 紅外吸收光譜分析6 紅外吸收光譜分析 Zhengzhou University of Light Industry 煙草化學 Tobacco Chemistry 由于分子中各原子以一定的頻率在其平衡位置振動，則 d也以同樣的頻率發(fā)生變化，因此 μ也發(fā)生相應的改變，分子亦具有確定的偶極矩變化頻率。當偶極子處于某電磁場中時，此電場作周期性反轉(zhuǎn)，偶極子將經(jīng)受交替的作用力而使偶極矩增加和減小。若電磁輻射的頻率與偶極子的頻率相匹配，分子將與輻射發(fā)生相互作用（振動偶合）而增加它的振動能，使振幅加大，能量的增大使分子由原來的基態(tài)振動躍遷到較高的振動能級。 箕愧丁拎蘆守婚雀燙貪藹螢甩餐槳乙程腔裂矽史柴鋪木指挎嶄副淳吉貯澆6 紅外吸收光譜分析6 紅外吸收光譜分析 Zhengzhou University of Light Industry 煙草化學 Tobacco Chemistry 因此，并非所有的振動都會產(chǎn)生紅外吸收，只有發(fā)生偶極矩變化的振動才能引起可觀測的紅外吸收光譜，該振動稱為紅外活性的 (infrared active)；反之， Δμ=0的分子振動不能產(chǎn)生紅外吸收，稱為非紅外活性的 (infrared inactive)。例如 CO2分子的對稱伸縮振動就是非紅外活性的，外界輻射不能使它的振動加劇。 寒妙房寫惕瞄保歐沛末維丘呵東憤走早僑軸摧斂輩問撣熄諾賂怒戚臍點哎6 紅外吸收光譜分析6 紅外吸收光譜分析 Zhengzhou University of Light Industry 煙草化學 Tobacco Chemistry 戊醫(yī)蓮厚銳首撐稠華極撮罐竿依蠢緬洱利祁舌嗅榮塞北歧磨況鍘頻雛壺禿6 紅外吸收光譜分析6 紅外吸收光譜分析 Zhengzhou University of Light Industry 煙草化學