红外光谱分析及FTIR基础知识
第一章 红外光谱的基本原理
l—1 光的性质
光是一种电磁波，它在电场和磁场二个正交面内波动前进．二个波峰或波谷之间的距离为波长，以“ λ”表示。
电磁波包括波长短至0.1纳米的x射线到长达106厘米的无线电波．其中波长为0.75微米到200微米，即从可见光区外延到微波区的一段电磁波称红外光．红外光通常以微米为单位(μm)．1微米等于10-4厘米(1μm＝10-4cm)，因此，红外光波长以厘米为单位时，其倒数就是1厘米内的波数(ν)，所以波数的单位ν是厘米-1（cm-1）．红外光既可以波长(λ)，也可以波数(cm-1)表示，二者关系如(1-1)式所示：
ν（cm-1）=104/λ(μm) (1-1)
由于光的能量与频率有关，因此红外光也可以频率为单位．频率(f)是每秒内振动的次数．频率、波长和波数的关系是，
f=c/λ=ν*c (1—2)
式中：c为光速，是常数(3×1010厘米秒); λ是波长(微米)；f是频率(秒-1)；ν是波数(厘米-1)．
由于波数是频率被一个定值(光速)除的商值，因此红外光谱中常将波数称为频率．
光既有波的性质，又有微粒的性质．可将一束光看作高速波动的粒子流，最小单位为光子．根据爱因斯坦—普朗克关系式，一定波长或频率的单色光束中每个光子具有能量E,
E＝hf=hcν=hc/λ (1—3)
式中：h为普朗克常量，等于6．63×10-34焦耳·秒．
按(1.3)式可以算出波长2μm(5000厘米-1)的红外光子能量为6．63×10-34 (焦耳·秒)x3x1010/2x10-4厘米＝9．95x10-20焦耳．
同理波长l0微米(1000厘米-1)的红外光子的能量仅1．99×10-20焦耳．可见波长短，能量大．波长长，能量小．
1-2 分子光谱的种类
有机分子同其他物质一样始终处于不停的运动之中。分子在空间自由移动需要的能量为移动能．沿重心轴转动的能量为转动能，约0.1—0.00l千卡/摩．二个以上原子连接在一起，它们之间的键如同弹簧一样振动，所需能量为振动能，约5千卡/摩．此外分子中的电子从各种成键轨跃入反键轨所需能量为电能，约100千卡/摩．
分子在未受光照射之前，以上描述的诸能量均处于最低能级，称之为基态．当分子受到红外光的辐射，产生振动能级的跃迁，在振动时伴有偶极矩改变者就吸收红外光子，形成红外吸收光谱．若用单色的可见光照射(今采用激光，能量介于紫外光和红外光之间)，入射光被样品散射，在入射光垂直面方向测到的散射光，构成拉曼光谱。
红外光谱根据不同的波数范围分为三个区：
近红外区 13,330——400O厘米-1(0.75-2.5微米)
中红外区4000—650厘米-1(2.5一15.4微米)
远红外区 650—10厘米-1(15一1000微米)
近红外区是可见光红色末端的一段，只有X—H或多键振动的倍频和合频出现在该区，在研究含氢原子的官能团如O—H，N—H和C—H的化合物，特别是醇、酚、胺和碳氢化合物上，以及研究末端亚甲基、环氧基和顺反双键等时比较重要．在研究化合物的氢键方面也很有用．另外用偏振光可鉴定天然界多聚体如蛋白质和多肽等的α或β型．近来随着计算机技术和化学计量学的发展，近红外光谱技术已发生了革命性的变化，被广泛的应用于多个领域的
品质控制和分析。
中红外区是红外光谱中应用最早和最广的一个区．该区吸收峰数据的收集、整理和归纳
已经臻于相当完善的地步．由于4000—l000厘米-1区内的吸收峰为化合物中各个键的伸缩和
弯曲振动，故为双原子构成的官能团的特征吸收．1400一650厘米-1区的吸收蜂大多是整个分子中多个原子间键的复杂振动，可以得到官能团周围环境的信息，用于化合物的鉴定，因此中红外区是我们讨论的重点。
远红外区应是200—10厘米-1．由于一般红外仪测绘的中红外范围是5000—650厘米-1或
5000一400厘米-1，因此650—200厘米-1也包括在远红外区．含重原子的化学键伸缩振动和
弯曲振动的基频在远红外光区，如C—X 键的伸缩振动频率为650一450厘米-1，弯曲振动频
率为350—250厘米-1，均是强峰．肟分子中O—H 的扭曲振动也在375—350厘米-1，为一极
强的吸收．有氢键的化合物，X-H…X 的伸缩振动在200-50厘米-1；
弯曲振动在50厘米-1以下．
1—3 分子的振动方式
有机分子中诸原子通过各类化学键联结为一个整体，当它受到光的辐射时，发生转动 和振动能级的跃迁．简单的双原子化合物如A—B 的振动方式是A 和B 二个原子沿着键作节奏性伸和缩的运动，可以形象地比作连着A，B 二个球的弹簧的谐振运动·
为此A—B 键伸缩振动的基频可用虎克定律推导的(1—4)式计算其近似值，
m k c π21
(1—4)
式中f 为键的振动基频，单位为厘米-1；c 为光速；k 为化学键力常数，相当于虎克弹
簧常数，是各种化学键的属性，代表键伸缩和张合的难易程度，与原子质量无关；m 是质重为m A 和m B 的A，B 二原子的折合质量，即B A A m m B m m B +·
(1—4)式表明键的振动频率与力常数成正比，力常数愈大，振动的频率愈高．振动的基 频与原子质量成反比．原子质量越轻，连接的键振动频率越高．
如将C—H 单键力常数(5×l05达因/厘米)、碳原子质量(
231002.612×)和氢原子质量(2310
02.61×)代入(1—4)式，可得C—H 键伸缩振动频率f ≈3040厘米-1。与实际测量烷烃化合物中C—H 键的伸缩振动频率2975—2950厘米-1很接近。
上述是双原子化合物．多原子组成的非线型分子的振动方式就更多．含有n 个原子就得用3n 个坐标描述分子的自由度，其中三个为转动、三个为移动、剩下3n-6个为振动自由度。每一种振动按理在红外光谱中都应该有其吸收峰，但是事实上只有在分子振动时有偶极矩的
改变才会产生明显的吸收峰。如顺式二氯乙烯在1580厘米-1处有双键振动的强吸收峰。高度
对称的化学键，如反式二氯乙烯分子中的双键，由于分子振动前后的偶极矩没有改C
C H H
Cl Cl C C C l H C l H
变，此种双键在红外光谱中无吸收蜂(1665厘米-1处的弱吸收峰是845和825厘米-1的合频)。
由于对称双键极化度发生改变，因此在拉曼光谱中1580厘米-1处有强吸收峰．
3—甲基—l,2—丙二烯的红外光谱在2000—1925厘米-1处有丙二烯基团(C＝C＝C)的特
征峰．同样含有该基团的四甲基丙二烯，由于分子对称，在振动中无偶极矩变化而无此吸收
峰． C
C H 3C C H H
H C C H 3C C CH 3C CH 3H 3
非线型分子中各基团有二种振动：伸缩振动用符号“ν”表示；弯曲振动用符号“δ”表示．前者是沿原子间化学键的轴作节奏性伸和缩的振动．当二个化学键在同一平面内均等 地同时向外或向内伸缩振动为对称伸缩振动(νs)(图1-1a)．若是一个向外伸展，另一个向 内收缩为不对称伸缩振动(νas)(图1—lb)．
在正常振动中引起键角改变的振动称弯曲振动．向内弯曲的振动为剪动(δ)(图1-lc)．同时向左或向右弯曲的振动(如图1-1d 所示)为摆动(β)．这二种运动都在同一平
面内进行，统称为面内弯曲振动(δ面内)．图l-le 和f 中“十”
、“—”符号分别表示原子作垂纸面的运动．前者二个键同方向运动，称仰动(π或ω)．后者二个键异方向运动，为扭动
(τ)．它们都是平面外的弯曲振动(面外)．上述面内和面外弯曲振动有时以‘‘β”和“γ”
分别表示之．
图1—1 非线型分子中基团的各种振动方式
同等原子之间键的伸缩振动所需能量远比弯曲振动的能量高，因此伸缩振动的吸收峰波数比相应键的弯曲振动峰波数高．今以乙醛为例，各种键的振动波数标于图1—2。甲基和醛基的C—H
键伸缩振动波数(νC—H )比弯曲振动波数(δC—H )大l 倍多．
图1—2 乙醛分子中诸键伸缩和弯曲振动示意图
1—4 吸收峰类型
红外光谱的吸收峰可以分基频、倍频和合频三种．
(1)基频峰(fundamental band)
基频峰是分子吸收光子后从一个能级跃迁到相邻高一级的能级产生的吸收．以亚甲
基为例，下列诸振动峰均为基频峰．
(2)倍频峰(overtone bands)
倍频峰是分子吸收比原有能量大一倍的光子之后，跃迁二个以上能级产生的吸收峰， 出现在基频峰波数n倍(n＝2，3…)处．如基频为fl，f2…，则一级倍频为2f1，2f2…；二
级倍频为3f1，3f2…;依此类推．由于分子连续跳二级以上的几率很小，因此一级倍频峰 强度仅有基频峰的十分之一到百分之一，吸收峰的强度很弱．设碳基伸缩振动基频峰在 1715厘米-1，一级倍频峰就在3430厘米-1处，为一弱吸收．
(3)合频峰(combination band)
合频峰是在二个以上基频峰波数之和(f1十f2十…)或差(f1-f2-…)处出现的吸收 峰．吸收强度较基频峰弱得多．合频峰也包括同一种基团不同振动方式如伸缩振动波数和 弯曲振动波数的和(υX—H十δX—H)．
(4)热峰(hot bands)
热峰来源于跃迁时的低能级不是基态的一些吸收峰．在真空系统中(133.322×
10-4-133.322×10-7帕)用液氮；液氢或液氨冷却的低温固态化合物的红外光谱比室温溶液光
谱简单，原因是低温固态分子无秩序的热运动受到抑制，吸收峰变少并变尖(半波宽由～100
厘米-1降至～5厘米-1)，这种因温度降低而消失的峰称热峰，它实质上是基频蜂．苯甲酰氯室
温有二个碳基峰，有人将其归之于费米共振．但当温度降低后为一个单峰，可见其中之一为
热峰．
1—5 吸收峰位置
伸缩振动和弯曲振动都是基团内部原子间化学键的振动．键的振动波数，根据(1—4) 式，与原子的质量成反比，与键的刚度成正比．例如C—H基的折合质量比C—C基小，因此C—H伸缩振动波数高于C—C的伸缩振动波数．键的刚度即力常数的大小取决于键的性质．以
碳原子的键为例，与s和p轨杂化程度有关．C—H，＝C—H和≡C—H三种键分别为sp3，sp2
和sp杂化键，s轨成分各占l／4，l／3和1/2，s轨成分越多键长越短，亦即力常数大．饱
和碳键的力常数为～50牛/厘米，双键碳～100牛/厘米，而三键碳为～150牛/厘米．因此当
原子折合质量相同时,键的伸缩振动波数随杂化键中“s”成分增多而升高，如ν≡C—H＞ν＝C—H
＞ν—C—H；νC＝O＞νC—O·
弯曲振动与伸缩振动的方向性是不相同的，因此同一种化学键二者振动所需能量大 小刚好相反．以X—H键为例，当X同H连接的键p轨成分增多时，由于多轨的方向性比s
轨强，因此该键伸缩较易，而弯曲较难．所以饱和碳氢键、烯氢键和炔氢键的弯曲振动波数
大小顺序与伸缩振动波数相反：δC-H＞δ=C—H＞δ≡C—H,详见表l—1．
根据实验结果OH,NH，CH，SH 和OD 等各原子与氢结合的化学键，伸缩振动在4000—2200
厘米-1. 叁键如C≡C，C≡N 和A＝B＝C 移至2500—2000厘米—1．双键如C＝O．C＝N，C＝C
和C＝S 等大多在1800—1500厘米—1. 单键如C-C，C-N，C-O 和C-X 等在1550—650厘米—1.
弯曲振动大多出现在1600—650厘米—1，详见图l-3．
既然基团的振动频率决定于原子的质量和化学键的刚度，那末由相同原子和化学键组成的基团在红外光谱中的吸收峰位置应该是固定的，但事实上并不尽然，不同化合物中的同一
种基团吸收峰位置往往不一样．例如脂肪族的乙酰氧基(ROCOCH3)在1724厘米—1，而芳香族
的乙酰氧基(Ar- OCOCH3)在1770厘米—1．同样都是乙酰氧基中的羰基振动，其频率竟相差
50多厘米—1，显然是由于基团的环境不同所引起的，此为内在因素。此外还有外在因素．现
将外在和内在因素分述于下．
1-5-1 影响吸收峰位置的外在因素
外在因素大多是机械因素，如制备样品的方法、溶剂的性质、样品所处物态、结晶条件、吸收池厚度、仪器光学系统以及测试温度等均能影响基团的吸收峰位置及强度，甚至峰的形状．
相的不同是吸收峰变动的主要原因之一．如N—甲基乙酰胺(CH 3C
NHCH 3O
)的羰
基峰，气态在1720厘米-1，为单分子的吸收特征．稀溶液在1700厘米—1，液体降至1650厘米—1．
不含极性基团的样品在溶液中检测，与溶剂有无极性关系并不大．但是含极性基团的 样品在溶剂中检测，不仅与溶液浓度和温度有关，而且与溶剂极性大小有关．极性大的溶 剂围绕在极性基团的周围，形成氢键缔合，使基团的伸缩振动波数降低．在非极性溶剂中， 因是游离态为主，故振动波数稍高．
极性基团如酮、酰胺和腈基等伸缩振动波数与溶剂的介电常数之间有Kirkward— Bauer-Magat 关系式， v s v ννν? = K 1
2!+??D D 式中：v ν为极性基团在气相中的波数；s ν是在溶液中的波数；K 是常数；D 是溶剂介电
常数．此关系式主要适用于非极性溶剂．极性溶剂包括苯在内不甚符合，因为溶质与溶剂之 间有缔合作用．
极性不同的溶剂不仅能改变吸收峰位置，有的甚至影响吸收峰的形状．如缩水甘油酸
酯类R C H
C H O R O
O
在无氢键的溶剂(CCl 4或CS 2)中，羰基呈强度等高的双峰 (ν11729厘米—l ，ν21753厘米—1)，以前将其归源于二聚体，经用冰点法测定分子量的结果
予以否定．在能形成氢键的溶剂(CHCl 3，n—C 4H 90H，
NH 2
和CH 30H)中测 量，只有一个宽的单峰(～1737厘米—1)，溶剂氢键能力增强，峰的中心向低波数移动．为了
避免上述外在因素对官能团蜂的干扰，最好采用非极性溶剂配制的稀溶液检测．
固态与液态也有所不同．分子在固相晶格中排列非常有秩序，因此吸收峰比较尖，峰 的数目比在其他相时增多或减少。加之分子间距离缩短，相互之间的吸引力加大，基团的 振动波数低于液态。例如ω—氯代苯乙酮在气态或液态中有重叠式和参差式等多种旋转 异构体。前者的羰基波数比后者高。但是固相只有一种稳定的异构体，因此只有一种羰基
峰，又如在稀溶液中伯酰胺或仲酰胺的羰基有二个强峰：1690厘米—1(酰胺峰I)和1620厘 米-1(酰胺峰II)．在固相中由于分子间氢键使之变成一个宽峰(1680—1600厘米-1)．
长链脂肪酸如硬脂酸的固相光谱由于分子中亚甲基的反式排列，在1350一1180厘 米—1区内比液相光谱多出一群强度递降的特征峰。
又同一化合物在某种晶体中分子在晶格中有强的相互吸引，同一个基团在二个分子中出现同相和异相振动，因此呈双峰．如止咳药矮茶素的环状内酯碳基特征峰，低熔点的针状晶体呈单峰，但高熔点的方块状晶体呈双峰(图1—4)．
综上所述，同一基团伸缩振动波数降低的顺序是气态→溶液→纯液体→结晶固体．因为分子间距离随上述顺序渐次缩短，相互之间的作用增强；而弯曲振动波数是升高的，理由如前所述．
1-5-2 影响吸收峰位置的内在因素
内在因素实质上就是分子的结构问题．有机化合物的结构千变万化，所以内在因素相当多．主要有取代基的质量、同一分子中数种振动频率的偶合效应、立体因素如空间张力、场效应和环的张力，以及诱导或共扼等电性效应．后者在某些分子中越过空间起到跨环效应．此外还有氢键等．
1．质量效应(mass effects)
凡由质量不同的原子构成的化学键，其振动波数是不同的．见表l—2中X—H键的伸缩振动波数。当X是同族元素时，由于彼此质量差别较大，随质量增大波数明显地变小，如 νC—H3000厘米—l， νSn—H降至1856厘米—1。但是同周期的元素却因质量差异较小，电负性差别很大的缘故，随原子序数的增大，” νX—H反而升高．如νF—H比νC—H大1000厘米—1．
下面叙述质量的二级效应．对二个原子质量相差悬殊的X—H键的振动而言，较重的元素几乎不动，主要是氢原子在振动，因此该类键的振动频率与X原子上所连基团的质量变化并无多大关系．但是由二个质量近似的原子形成的键就不一样，二个原子均在振动，任何一个原子上连的基团质量如果不同，就会影响振动波数，如醛和酮的羰基振动波数相差15厘米-1
就是一例．由于是二级效应，一般不超过25厘米—1．
2．偶合效应(coupling effects)
当基团在光谱中表现出不正常吸收时，应考虑到两个频率之间的偶合作用．当分子中两
个类同的基团彼此靠得较近时，它们的振动频率发生干扰，蜕变为距离较大的两个吸收峰，
这种现象称为偶合．例如嘧啶酮酯4-位酮基同3-位酯羰基处顺式构象，彼此偶合，3位酯基
的νC=O升高至1750厘米-1(极强)，而4位酮基降低至1680厘米-1，两个羰基峰相距约80 厘米—1．温度升至140℃，顺式转为反式，两个羰基之间的偶合消失，两峰间隔变小，强度
相等，见图l—5．
还有是两个不同的基团紧连在一起，振动方式虽不同，但是频率相近，也能偶合，出现
高于或低于正常波数的异常峰．例如N—甲基乙酰胺的δN—H和ΝC-N频率相近．在顺式构象中
偶合较弱，两峰相距仅100厘米—l(δN—H1450，νCN l350厘米—1)．但在反式构象中偶合极强，
致使两峰间距达280厘米—1(δNH l550，νCN1270厘米-1)．由于它们对氘代均较敏感，足以证
明它们确系δNH和νCN的偶合峰．
二个基团共享一个原子的偶合效应强于被一个以上原子或化学键隔开的体系．如丙二
烯基团,C＝C＝C，二个双键共享中间碳原子，偶合强烈，使不对称振动峰高至～1950厘米-1
对称振动峰低至～1050厘米-1，二峰相距900厘米-1．而共扼双烯，C=C-C=C，二个双键被单
键隔开，偶合作用变弱，不对称伸缩振动(～1590厘米-1)和对称伸缩振动(～1630厘米-1)峰相距仅40厘米-1．
3．费米共振(Fermi resonance)
多原子分子中二种互相相关的基团，它们的跃迁峰虽不同，如一个基团的基频与另一个基团的合频或倍频，具有十分相近的振动能级，因此发生共振，使一个吸收蜂波数增高，另一个降低．与此同时吸收峰加强，尤其是微弱的倍频峰变成强峰．这种现象在二氧化分子光谱中首先被费米发现，因此称费米共振．
二氧化碳分子中，0—C—O基团弯曲振动的倍频，即2×667.3＝1334.6厘米-1(弱吸收)恰好在C—O键对称伸缩振动基频1336.4厘米-1(强峰)附近，彼此共振的结果，在高于和低于它们的频率处，1388.3和1285. 5厘米-1，出现二个强峰．在拉曼光谱中还能见到1410和1265厘米-1的弱吸收，为二级费米共振．
费米共振实质上也是偶合．由于倍频、合频与基频相近的机率很多，因此它在红外和拉曼光谱中很普遍．例如正丁基乙烯醚(n—C4H90—CH＝CH2)分子中的双键与氧原子相连接， ＝CH面外弯曲振动由990厘米-1降至810厘米-1，它的倍频(2×810＝1620厘米-1)刚好与双键基频(1623厘米-1)靠近，因此发生费米共振，从而出现1640和1613厘米-1二个强吸收峰． 4．立体因素
包括空间障碍、场效应和环的张力等因素．
(1)空间障碍(stric hindrance)
指分子中的大基团在空间的位阻作用，迫使邻近基团间的键角变小或共扼体系之间单键键角偏转，使基团的振动波数和峰形发生变化．例如l—乙酰环己烯—l的羰基同双键处于同一平面，νC=O在1663厘米-1，是典型的α,β不饱和酮．而其2，6，6—三甲基衍生物邻位均被立体位阻大的甲基占据，羰基与双键不能共扼，νC=O升至1693厘米-1．2—甲基衍生物的 νC=O为1686厘米-1，介于二者之间．
烯类化合物的空间障碍使双键的伸缩振动波数减小，理由是烯碳上的R基增大后，键角将发生如下所示的变化，使双键的p轨成分增多．
芳香化合物的邻位取代基也有空间障碍作用．如硝基苯邻位被叔丁基取代后，硝基偏离苯环面，因此它的二个特征峰波数一个降低，一个升高，而且前一峰变宽．
(2)场效应(field effects)
指基团在空间的极化作用，常使伸缩振动能量增加，弯曲振动能量减小．同分旋转异构体中同一基团的吸收蜂位置之所以不同，通常是场效应引起的．例如l，2—二氯乙烷的反叠式(antipedplanar)和顺叠式(synperiplanar)的旋转异构体中CH2弯曲振动峰分别为1290和1235厘米-1．
环己醇分子中直立羟基伸缩振动波数比平展的稍高几个厘米-1．C—0H键的弯曲振动则相反，低l00多厘米-1．
(3)环的张力(ring strain)
小环化合物由于碳的键角变小而使键长发生改变，从而使键的振动波数升高或降低，须视具体情况而定．
环丙烷中碳的四个键是不等性的：环内二个键各占17％“s”轨，可视作sp5杂化键．环外二个键各占33％“s”轨，接近于sp2杂化，“s”成分多于正常四价碳键，因此环丙烷的 C—H键长比饱和烃的C—H键短，故其伸缩振动波数高至3030厘米-1．如果环的张力缓解， νC—H波数相应降形，见下列4种化合物的νC—H：
环的张力对环内双键的影响：六元以上大环烯的键角是正常的，双键伸缩振动波数在 1645厘米-1附近．当环变小后，张力增大，四元环的键角接近90。，环内双键多轨成分增加，键变长，伸缩振动波数减小．而环外的＝C—H键由于s轨成分增加，键长变短，伸缩振动波数升高．
环的张力对环外双键的影响与环内或开链双键相反，因为环的键角越小，环外双键碳的s轨成分越多，使双键伸缩振动所需能量增加，所以波数是升高的，见下列诸化合物：
5．电性因素
有诱导效应和中介效应二类，分述于下：
(1)诱导效应(inductive effects) ：
分推电子诱导效应(十I)和吸电子诱导效应(—I)二种．烷基为推电子基团；腈基为吸电子基团，当它们连接到某个化学键上后，将使该键的极性改变，因此振动波数也发生相应的变动．如丙酸酯的乙基推电子作用比乙酸酯中的甲基强，羰基氧原子上电子云密度增加，偶极也就增大，使振动能量下降，羰基吸收蜂移往低波数．α—氰基乙酸酯由于睛基的吸电子性，羰基氧原子电荷相对贫乏，羰基键的伸缩振动能升高，羰基峰波数增加．
诱导效应是沿化学键直接起作用的，它与分子的几何形状无关。
(2)中介效应(mesomeric effects)
氧、氮和硫等原子有孤电子对，能与相邻的不饱和基团共轭，为了与双键的π电子云共轭相区分，称其为中介效应(M)．此种效应能使不饱和基团的振动波数降低，而自身连接的化学键振动波数升高．
电负性弱的原子，孤电子对容易供出去，中介效应大，反之中介效应小．酰胺分子由于中介效应羰基趋于单键，振动能降低，νC=O波数变小．N—H键变成=N—H，键长缩短，伸缩振动波数反而升高．
电性效应是一个很复杂的因素，同一基团或元素的诱导效应和中介效应不能截然分开，而它们的作用方向刚好相反，故在同一分子中须视何种效应占优势才能推知振动波数是升高还是降低．以普通脂肪酯和硫醇酯分子中碳基振动波数为例，前者的νC=O波数比饱和酮的高，后者却低，究其原因在于氧原子电负性强，吸电子诱导效应大于中介效应，羰基上电荷密度减少，伸缩振动频率增大．硫醇酯分子中的硫原子电负性较弱，中介效应大于吸电子诱导效应，使羰基的电荷密度增加，因此振动频率降低．
6．氢键的因素
由于形成氢键之后，基团的键力常数变小，因此有氢键的基团伸缩振动频率减少．氢键每增加千克卡，基团的振动频率就往低波数移35厘米—1．
形成氢键的X—H键的伸缩振动波数降低，吸收强度增加，峰变宽．峰移动的幅度以
O—H最大(～100厘米-1)，N—H次之，S—H和P—H最小．
1—6 吸收峰强度
上述峰的位置是基团的特征之一．本节所述吸收峰强度是特征之二．吸收峰的强弱取决于基团偶极矩改变的难易程度．基团的极性越大，吸收峰越强．如羰基特征峰在整个图谱中总是最强之一．如果在羰基吸收区仅出现弱的吸收，就只能将其视作样品中少量含羰基的杂质产生的，或是其他峰的倍频峰和合频峰．
同一种基团当其化学环境不相同时，除了吸收峰位置有变动外，吸收强度也发生变 化．有些基团如氰基强度变化比位置的变动更突出．如芳香腈或α，β-不饱和腈与饱和脂肪腈的氰基峰位置仅差30—40厘米-1，而吸收强度相差4—5倍．
第二章 FTIR基本原理
红外光谱仪主要用于定性或定量分析样品的分子结构
2.1 FTIR基本原理
红外光是辐射光，它照到样品后，可以被吸收、透射、反射、散射或激发荧光（Raman效应）
全范围辐射光
辐射光是波的运动
C: 真空光速；
λ：光波波长
υ：频率
红外光单位通常用波数表示
γ : cm-1
分子获得能量可产生不同的效应：
a) 电子激发
b) 振动改变
c) 转动改变
不同效应对应不同范围的分子光谱，见下表：
Effects Average Energy
involved Corresponding
Wavenumber
Corresponding
Spectral Range Electronical 5 eV 40.000 cm-1 UV Vibrational 0.1 eV 833 cm-1 Mid
IR Rotational 0.005 eV 40 cm-1 Far
IR 从上表可看出：
1. 光的波长越短（波数越高），能量越高。
2. 分子吸收紫外光产生电子跃迁、振动和转动的改变。
3. 分子吸收中红外光产生振动和转动的改变。
4. 分子吸收远红外光产生转动的改变。
影响分子吸收的因素：
a) 瞬时偶极矩：如果没有变化，就没有吸收。
b) 键力：力越强，吸收频率越高：
单键：5N/cm；双键：10N/cm；三键：15N/cm
c) 原子量：原子量越小，吸收频率越高。
实际上，由于组成分子的原子数目和线性非线性可以吸收不同的频率。
2.2 FT-IR 光谱仪
2.2.1简介
付里叶变换红外光谱仪包括：红外光源（ IR source）, 干涉仪（ interferometer）(包含分束器（beamsplitter）) 和检测器（detector）。 光谱范围的选择(MIR, NIR, FIR,..) 取决于光谱仪内部光学元件等的选择，见下表：
我们的光谱仪有些是单一光谱范围
大多数的光谱仪可以同时安装两个或以上的光源或检测器，它们可用OPUS软件选择。
而分束器的更换一般是手动获半自动的。.
2.2.2 工作原理
红外光源发出的光首先通过一个光圈，然后逐步通过滤光片、进入干涉仪（光束在干涉仪里被动镜调制）、到达样品（透射或反射），最后聚焦到检测器上。每一个检测器包含一个前置放大器，前置放大器输出的信号（干涉图）发送到主放大器，在这里被放大、filtered、数字化。
数字化信号被送到AQP板作进一步的数学处理：干涉图变换成单通道光谱图。
相关的 OPUS参数:
在Measurement, →Optics窗口
Parameters MIR:
Vector 22
NIR: Vector 22/N-F
Source Setting Globar Tungsten
Beamsplitter KBr CaF2/Quartz Optical Filter Setting Open Open Aperture Setting Open Open Measurement Channel Internal Fibre
x Detector Setting DTGS Peltier Preamplifier Gain - 1 Scanner Velocity 6:10kHz 6:10kHz
Sample signal Gain Automatic Automatic
Background Signal Gain Automatic Automatic
Switch Gain On On
2.2.3干涉仪
干涉仪是光谱仪的心脏，光束进入干涉仪一分为二：一束透过（T）到动镜、另一束(R)反射到定镜。
透射光从定镜反射回来（在这里被调制）到达分束器一部分透射返回光源(TT)，另一部分反射到样品(TR)。
反射光从定镜反射回来到分束器，一部分反射返回光源(RR)，一部分透射到样品(RT)。
也就是说在干涉仪的输出部分有两部分，他们被加和: TR + RT.
根据动镜的位置，这两束光得到加强或减弱，产生干涉，得到一干涉图。
光学延迟
反射部分：
从光源发出到定镜（距离为OF）反射回到分束器（总距离为2*OF）
透射部分：
透射光被动镜反射（动镜以一定速率运动），总距离为2* OM.
两束光在分束器重新汇合（在这发生干涉），光程差(optical retardation) ：2?(OM-OF)=δ.
汇合光离开干涉仪，通过样品仓，最后聚焦到检测器
2.2.4单色光
为了理解迈克尔逊干涉仪的工作原理，我们首先考虑单色光。
当定镜和动镜到分束器的距离相等（零光程差）时，两束在分束器上会合的光的相位完全一致。这时光得到加强，检测器上得到的信号是两束光加和。
当动镜移动1/4λ，光程差是 1/2λ. 两束光的光程相差半个波长，相位相反，加和为零。
动镜继续向前运动A 1/4λ，光乘差为λ. 两束光再次得到加强。
图9显示单色光的干涉图轮廓
2.2.5干涉图
因为动镜以定速运动，所以检测的信号为连续变化的，当光程差是λ的整数倍，光强度得到加强。
δ= 2νt(公式1)
δ : 光程差 (cm)
ν : 动镜速率(cm/sec)
t : 时间 (sec)
红外光谱(FTIR)实验报告
红外光谱仪调查及实验报告 第一部分红外光谱仪调查 1．1 简介 傅里叶红外光谱仪： 全名为傅里叶变换红外光谱仪（Fourier Transform Infrared Spectrometer，FTIR Spectrometer），是基于对干涉后的红外光进行傅里叶变换的原理而开发的红外光谱仪，主要由红外光源、光阑、干涉仪（分束器、动镜、定镜）、样品室、检测器以及各种红外反射镜、激光器、控制电路板和电源组成。傅里叶红外光谱仪不同于色散型红外分光的原理，可以对样品进行定性和定量分析，广泛应用于医药化工、地矿、石油、煤炭、环保、海关、宝石鉴定、刑侦鉴定等领域。 滤光片型近红外光谱仪器： 滤光片型近红外光谱仪器以滤光片作为分光系统，即采用滤光片作为单色光器件。滤光片型近红外光谱仪器可分为固定式滤光片和可调式滤光片两种形式，其中固定滤光片型的仪器时近红外光谱仪最早的设计形式。仪器工作时，由光源发出的光通过滤光片后得到一宽带的单色光，与样品作用后到达检测器。 色散型近红外光谱仪器： 色散型近红外光谱仪器的分光元件可以是棱镜或光栅。为获得较高分辨率，现代色散型仪器中多采用全息光栅作为分光元件，扫描型仪器通过光栅的转动，使单色光按照波长的高低依次通过样品，进入检测器检测。根据样品的物态特性，可以选择不同的测样器件进行投射或反射分析。 傅里叶变换型近红外光谱仪器： 傅里叶变换近红外分光光度计简称为傅里叶变换光谱仪，它利用干涉图与光谱图之间的对应关系，通过测量干涉图并对干涉图进行傅里叶积分变换的方法来测定和研究近红外光谱。其基本组成包括五部分：①分析光发生系统，由光源、分束器、样品等组成，用以产生负载了样品信息的分析光；②以传统的麦克尔逊干涉仪为代表的干涉仪，以及以后的各类改进型干涉仪，其作用是使光源发出的光分为两束后，造成一定的光程差，用以产生空间（时间）域中表达的分析光，即干涉光；③检测器，用以检测干涉光；④采
近红外光谱分析及其应用简介
近红外光谱分析及其应用简介 1、近红外光谱分析及其在国际、国内分析领域的定位 近红外光谱分析是将近红外谱区（800-2500nm）的光谱测量技术、化学计量学技术、计算机技术与基础测试技术交叉结合的现代分析技术，主要用于复杂样品的直接快速分析。近红外分析复杂样品时，通常首先需要将样品的近红外光谱与样品的结构、组成或性质等测量参数（用标准或认可的参比方法测得的），采用化学计量学技术加以关联，建立待测量的校正模型；然后通过对未知样品光谱的测定并应用已经建立的校正模型，来快速预测样品待测量。 近红外光谱分析技术自上世纪60年代开始首先在农业领域应用，随着化学计量学与计算机技术的发展，80年代以来逐步受到光谱分析学家的重视，该项技术逐渐成熟，90年代国际匹茨堡会议与我国的BCEIA等重要分析专业会议均先后把近红外光谱分析与紫外、红外光谱分析等技术并列，作为一种独立的分析方法；2000年PITTCON 会议上近红外光谱方法是所有光谱法中最受重视的一类方法，这种分析方法已经成为ICC（International Association for Cereal Science and Technology国际谷物科技协会）、AOAC(American Association of Official Analytical Chemists美国公职化学家协会)、AACC （American Association of Cereal Chemists美国谷物化学家协会）等行业协会的标准；各发达国家药典如USP(United States Pharmacopoeia美国药典)均收入了近红外光谱方法；我国2005年版的药典也将该方法收入。在应用方面近红外光谱分析技术已扩展到石油化工、医药、生物化学、烟草、纺织品等领域。发达国家已经将近红外方法做为质量控制、品质分析和在线分析等快速、无损分析的主要手段。 我国对近红外光谱技术的研究及应用起步较晚，上世纪70年代开始，进行了近红外光谱分析的基础与应用研究，到了90年代，石化、农业、烟草等领域开始大量应用近红外光谱分析技术，但主要是依靠国外大型分析仪器生产商的进口仪器。目前国内能够提供完整近红外光
第四章 振动光谱
第四章振动光谱 一、教学目的 理解掌握震动光谱分析的基本理论，掌握红外光谱图的分析处理，了解红外光谱实验技术。 二、重点、难点 重点：震动光谱分析的基本理论，红外光谱图的分析处理。 难点：震动光谱分析的基本理论。 三、教学手段 多媒体教学 四、学时分配 4学时 引言： ●1900～1910年间，科布伦茨（W．W．C。blentz）首先用红外光测量了一些有 机物液体的吸收光谱而建立起一种新的分析方法——红外光谱法。他发现分子中的一定原子群可以吸收特定的频率，这些特定的频率犹如人类的指纹，可以用来辨认分子中特定原子群的存在。 ●它主要可以用作分子结构的基础研究和物质化学组成（物相）的分析（包括定性和 定量）。红外光谱法作分子结构的研究可以测定分子的键长、键角大小，并推断分子的立体构型，或根据所得的力常数，间接得知化学键的强弱，也可以从正则振动频率来计算热力学函数等。 ●不过红外光谱法更多的用途是根据谱的吸收频率的位置和形状来判定本知物，并按 其吸收的强度来测定它们的含量。因此红外光谱法在目前已成为十分方便而有效的分析方法之一。 ●红外光谱法应用得较多的是在有机化学领域，对无机化合物和矿物的红外鉴定开始 较晚。红外光谱法对测定矿物的结构或组分虽不如X射线衍射分析那么成熟，却也有其独特长处。 所谓振动光谱是指物质因受光的作用，引起分子或原子基团的振动，从而产生对光的吸收。如果将透过物质的光辐射用单色器加以色散，使波长授长短依次排列，同时测量在不同波长处的辐射强度，得到的是吸收光谱。如果用的光源是红外光波，即0.78～1000μm，就是红外吸收光谱。如果用的是强单色光，例如激光，产生的是激光拉曼光谱。本章主要介绍红外光谱的原理及其在无机非金属材料中的应用，对拉曼光谱只作简单的介绍。
红外图谱分析方法大全
红外光谱图解析 一、分析红外谱图 （1）首先依据谱图推出化合物碳架类型，根据分子式计算不饱和度。 公式：不饱和度＝F+1+(T-O)/2 其中： F：化合价为4价的原子个数（主要是C原子）； T：化合价为3价的原子个数（主要是N原子）； O：化合价为1价的原子个数（主要是H原子）。 F、T、O分别是英文4,3 1的首字母，这样记起来就不会忘了 举个例子：例如苯（C6H6），不饱和度＝6+1+（0-6）/2＝4，3个双键加一个环，正好为4个不饱和度。 （2）分析3300~2800cm^-1区域C-H伸缩振动吸收，以3000 cm^-1为界，高于3000cm^-1为不饱和碳C-H伸缩振动吸收，有可能为烯、炔、芳香化合物吗，而低于3000cm^-1一般为饱和C-H伸缩振动吸收。 （3）若在稍高于3000cm^-1有吸收，则应在2250~1450cm^-1频区，分析不饱和碳碳键的伸缩振动吸收特征峰，其中： 炔—2200~2100 cm^-1 烯—1680~1640 cm^-1 芳环—1600、1580、1500、1450 cm^-1 若已确定为烯或芳香化合物，则应进一步解析指纹区，即1000~650cm^-1的频区，以确定取代基个数和位置（顺反，邻、间、对）。 （4）碳骨架类型确定后，再依据其他官能团，如C=O，O-H，C-N 等特征吸收来判定化合物的官能团。 （5）解析时应注意把描述各官能团的相关峰联系起来，以准确判定官能团的存在，如2820、2720和1750~1700cm^-1的三个峰，说明醛基的存在。解析的过程基本就是这样吧，至于制样以及红外谱图软件的使用，一般的有机实验书上都有比较详细的介绍的。 二、记住常见常用的健值 1.烷烃 3000-2850 cm-1C-H伸缩振动 1465-1340 cm-1C-H弯曲振动 一般饱和烃C-H伸缩均在3000 cm-1以下，接近3000 cm-1的频率吸收。 2.烯烃 3100~3010 cm-1烯烃C-H伸缩 1675~1640 cm-1C=C伸缩 烯烃C-H面外弯曲振动（1000~675cm^1）。 3.炔烃 2250~2100 cm-1C≡C伸缩振动 3300 cm-1附近炔烃C-H伸缩振动 4.芳烃 3100~3000 cm-1芳环上C-H伸缩振动 1600~1450 cm-1C=C 骨架振动 880~680 cm-1C-H面外弯曲振动) 芳香化合物重要特征：一般在1600，1580，1500和1450 cm-1可能出现强度不等的4
无水乙醇红外光谱分析实验报告
竭诚为您提供优质文档/双击可除无水乙醇红外光谱分析实验报告 篇一：红外光谱分析实验报告 一、【实验题目】 红外光谱分析实验 二、【实验目的】 1.了解傅立叶变换红外光谱仪的基本构造及工作原理 2.掌握红外光谱分析的基础实验技术 3.学会用傅立叶变换红外光谱仪进行样品测试 4.掌握几种常用的红外光谱解析方法 三、【实验要求】 利用所学过的红外光谱知识对碳酸钙、聚乙烯醇、丙三醇、乙醇的定性分析制定出合理的样品制备方法；并对其谱图给出基本的解析。 四、【实验原理】 红外光是一种波长介于可见光区和微波区之间的电磁波谱。波长在0.78～300μm。通常又把这个波段分成三个区域，即近红外区：波长在0.78～2.5μm（波数在12820～
4000cm-1），又称泛频区；中红外区：波长在2.5～25μm（波数在4000～400cm-1），又称基频区；远红外区：波长在25～300μm（波数在400～33cm-1），又称转动区。其中中红外区是研究、应用最多的区域。 红外区的光谱除用波长λ表征外，更常用波数（wavenumber）σ表征。波数是波长的倒数，表示单位厘米波长内所含波的数目。其关系式为： 作为红外光谱的特点，首先是应用面广，提供信息多且具有特征性，故把红外光谱通称为"分子指纹"。它最广泛的应用还在于对物质的化学组成进行分析。用红外光谱法可以根据光谱中吸收峰的位置和形状来推断未知物的结构，依照特征吸收峰的强度来测定混合物中各组分的含量。其次，它不受样品相态的限制，无论是固态、液态以及气态都能直接测定，甚至对一些表面涂层和不溶、不熔融的弹性体（如橡胶）也可直接获得其光谱。它也不受熔点、沸点和蒸气压的限制，样品用量少且可回收，是属于非破坏分析。而作为红外光谱的测定工具-红外光谱仪，与其他近代分析仪器（如核磁共振波谱仪、质谱仪 等）比较，构造简单，操作方便，价格便宜。因此，它已成为现代结构化学、分析化学最常用和不可缺少的工具。根据红外光谱与分子结构的关系，谱图中每一个特征吸收谱带都对应于某化合物的质点或基团振动的形式。因此，特征吸收
红外光谱总结
第2章红外光谱 通常红外光谱(infrared spectroscopy, IR)就是指波长2~25 μm的吸收光谱(即中红外区),这段波长范围反映出分子中原子间的振动与变角运动。分子在振动的同时还会发生转动运动,虽然分子的转动所涉及的能量变化较小,处在远红外区域,但转动运动影响振动的偶极矩变化,因而在红外光谱区实际所测的谱图就是分子的振动与转动运动的加与表现,因此红外光谱又称为分子振转光谱。 红外光谱可以应用于化合物分子结构的测定、未知物鉴定以及混合物成分分析。 2、1 红外光谱的基本原理 2、1、1 红外吸收光谱 1、当一束具有连续波长的红外光通过物质,物质分子中某个基团的振动频率或转动频率与红外光的频率一样时,分子就吸收能量由原来的基态振(转)动能级跃迁到能量较高的振(转)动能级,分子吸收红外辐射后发生振动与转动能级的跃迁,该处波长的光就被物质吸收。 波谱区近红外光中红外光远红外光 波长/m 0、75~2、5 2、5~50 50~1000 波数/cm-113333~4000 4000~200 200~10 跃迁类型分子振动分子转动 中红外区:绝大多数有机与无机化合物的基频吸收所在,主要就是振动能级的跃迁; 远红外区:分子纯转动能级跃迁及晶体的晶格振动。 3、波数()单位就是cm-1。波长与波数的关系就是: 4、胡克定律: 其中:——折合质量,,单位为kg; ——化学键力常数,与化学键的键能呈正比,单位为N·m-1; ——波数; ——真空中的光速。 (1)因为,红外频率。 (2)与碳原子城建的其她原子,随着其原子质量的增大,折合质量也增大,则红外波数减小。 (3)与氢原子相连的化学键的折合质量都小,红外吸收在高波数区。 (4)弯曲振动比伸缩振动容易,弯曲振动的K均较小,故弯曲振动吸收在低波数区。 5、光谱选律:原子与分子与电磁波作用发生能级跃迁就是要服从一定的规律的,这些规律由量子化学解释。量子化学解得与体系振动量子数(v)相对应的体系能量(E)为: (v = 0, 1, 2, 3…) 简谐振动光谱选律为:,即跃迁必须在相邻震动能级之间进行。
红外光谱分析实验报告
仪器分析实验 实验名称：红外光谱分析实验 学院：化学工程学院专业：化学工程与工艺班级： 姓名：学号： 指导教师： 日期：
一、 实验目的 1、掌握溴化钾压片法制备固体样品的方法； 2、学习并掌握美国尼高立IR-6700型红外光谱仪的使用方法； 3、初步学会对红外吸收光谱图的解析。 二、实验原理 红外光是一种波长介于可见光区和微波区之间的电磁波谱。波长在0.75～1000μm 。通常又把这个波段分成三个区域，即近红外区：波长在0.75～2.5μm （波数在13300～4000cm -1），又称泛频区；中红外区：波长在 2.5～50μm （波数在4000～200cm -1），又称振动区；远红外区：波长在50～1000μm （波数在200～10cm -1），又称转动区。其中中红外区是研究、应用最多的区域。 红外区的光谱除用波长λ表征外，更常用波数σ表征。波数是波长的倒数，表示单位厘米波长内所含波的数目。其关系式为： )(10)(4 1 cm cm λσ=- 三、仪器和试剂 1、仪器： 美国尼高立IR-6700 2、试剂： 溴化钾，聚乙烯，苯甲酸 3、傅立叶红外光谱仪(FTIR)的构造及工作原理 计算机检测器样品室干涉仪光源?→??→??→??→? 四、实验步骤 1、打开红外光谱仪并稳定大概5分钟，同时进入对应的计算机工作站。 2、波数检验：将聚乙烯薄膜插入红外光谱仪的样品池处，从4000-650cm -1进行 波数扫描，得到吸收光谱。然后将所得的谱图与计算机上的标准谱图进行匹配，分析得到最吻合的图谱，即可判断物质结构。 3、测绘苯甲酸的红外吸收光谱——溴化钾压片法 取1-2mg 苯甲酸，加入在红外灯下烘干的100-200mg 溴化钾粉末，在玛瑙研钵中充分磨细（颗粒约2μm ），使之混合均匀。取出约80mg 混合物均匀铺洒在干净的压模内，于压片机上制成直径透明薄片。将此片装于固体样品架上，样品架插入红外光谱仪的样品池处，从4000-400cm -1进行波数扫描，得到吸收光谱。然后将所得的谱图与计算机上的标准谱图进行匹配。 4、结束实验，关闭工作站和红外光谱仪。
近红外光谱技术在药物分析中的应用
近红外光谱技术在药物分析中的应用 1·前言 近红外光谱分析技术是分析化学领域迅猛发展的高新分析技术，越来越引起国内外分析专家的注目，在分析化学领域被誉为分析“巨人”，它的出现可以说带来了又一次分析技术的革命。 近红外（NIR）谱区是人类认识最早的非可见光谱区，波长范围在0.75—2.5 m之间，用波数表示时则在13330—4000cm-1之间。由于近红外的吸收谱带复杂，谱峰重叠，信号弱，在分析上难以应用，长期以来没有受到人们的重视。近十多年来，随着近红外仪器的改良，新的光谱理论和光度分析方法的建立，特别是计算机技术和化学计量学的广泛应用和迅速发展，使近红外光谱技术成为目前发展最快、最引人注目的分析技术，并以其简单快速、实时在线、无损伤无污染分析等特点，在复杂物质的分析上得到广泛应用。在包括制糖和制药的许多与化学分析和品质管理有关的行业中的应用前景极其广阔。 关于近红外光谱技术在制药行业中应用的文献报道越来越多，显示了近红外光谱技术在制药领域中越来越受到人们的重视。近红外光谱分析具有的快速实时、操作简单、无损伤测定、不受样品状态影响的特点很符合药物分析的要求。因此，在制药业中原料药的分析、药物制剂中水分、有效成分的分析、药物生产品质的过程控制等方面近红外光谱技术得到了十分广泛的应用。 2·光谱介绍 近红外光是介于可见光和中红外光之间的电磁波，根据ASTM（美国试验和材料检测协会）定义是指波长在780～2526nm范围内的电
磁波，习惯上又将近红外区划分为近红外短波（780~1100nm）和近红外长波（1100~2526nm）两个区域。 近红外光谱属于分子振动光谱的倍频和主频吸收光谱，主要是由于分子振动的非谐振性使分子振动从基态向高能级跃迁时产生的，具有较强的穿透能力。近红外光主要是对含氢基团X－H（X=C、N、O）振动的倍频和合频吸收，其中包含了大多数类型有机化合物的组成和分子结构的信息。由于不同的有机物含有不同的基团，不同的基团有不同的能级，不同的基团和同一基团在不同物理化学环境中对近红外光的吸收波长都有明显差别，且吸收系数小，发热少，因此近红外光谱可作为获取信息的一种有效的载体。近红外光照射时，频率相同的光线和基团将发生共振现象，光的能量通过分子偶极矩的变化传递给分子；而近红外光的频率和样品的振动频率不相同，该频率的红外光就不会被吸收。因此，选用连续改变频率的近红外光照射某样品时，由于试样对不同频率近红外光的选择性吸收，通过试样后的近红外光线在某些波长范围内会变弱，透射出来的红外光线就携带有机物组分和结构的信息。通过检测器分析透射或反射光线的光密度，就可以确定该组分的含量。 3·近红外光谱技术在制药业中的应用 3·1 原料和活性组分的测定 药物加工过程中第一步就是原料的鉴定，其质量的好坏直接决定后续加工过程的成败于否，而同一类型的原料中多变因素主要是湿度和颗粒大小，近红外光谱在湿度测定中的灵敏度及其适于固体表面的表征的特性，使他能够很快地得到样品的湿度和颗粒大小的信息，然
固体红外光谱实验报告
KBr压片法测定固体样品的红外光谱 一、实验目的 1、掌握红外光谱分析法的基本原理。 2、掌握Nicolet5700智能傅立叶红外光谱仪的操作方法。 3、掌握用KBr压片法制备固体样品进行红外光谱测定的技术和方法。 4、了解基本且常用的KBr压片制样技术在红外光谱测定中的应用。 5、通过谱图解析及标准谱图的检索，了解由红外光谱鉴定未知物的一般过程。 二、仪器及试剂 1 仪器：美国热电公司Nicolet5700智能傅立叶红外光谱仪；HY-12型手动液压式红外压片机及配套压片模具；磁性样品架；红外灯干燥器；玛瑙研钵。 2 试剂：苯甲酸样品（AR）；KBr（光谱纯）；无水丙酮；无水乙醇。 三、实验原理 红外吸收光谱法是通过研究物质结构与红外吸收光谱间的关系，来对物质进行分析的，红外光谱可以用吸收峰谱带的位置和峰的强度加以表征。测定未知物结构是红外光谱定性分析的一个重要用途。根据实验所测绘的红外光谱图的吸收峰位置、强度和形状，利用基团振动频率与分子结构的关系，来确定吸收带的归属，确认分子中所含的基团或键，并推断分子的结构，鉴定的步骤如下： (1)对样品做初步了解，如样品的纯度、外观、来源及元素分析结果，及物理性质(分子量、沸点、熔点)。 (2)确定未知物不饱和度，以推测化合物可能的结构； (3)图谱解析 ①首先在官能团区(4000～1300cm-1)搜寻官能团的特征伸缩振动； ②再根据“指纹区”(1300～400cm-1)的吸收情况，进一步确认该基团的存在以及与其它基团的结合方式。
图1 仪器的基本结构 四、实验步骤 1. 红外光谱仪的准备 （1）打开红外光谱仪电源开关，待仪器稳定30 分钟以上，方可测定； （2）打开电脑，选择win98系统，打开OMNIC E.S.P软件；在Collect菜单下的Experiment Set-up 中设置实验参数； （3）实验参数设置：分辨率 4 cm-1，扫描次数32，扫描范围4000-400 cm-1；纵坐标为Transmittance 2．固体样品的制备 （1）取干燥的苯甲酸试样约1mg于干净的玛瑙研钵中，在红外灯下研磨成细粉，再加入约150mg干燥且已研磨成细粉的KBr一起研磨至二者完全混合均匀，混合物粒度约为2μm以下（样品与KBr的比例为1:100~1:200）。 （2）取适量的混合样品于干净的压片模具中，堆积均匀，用手压式压片机用力加压约30s，制成透明试样薄片。 3．样品的红外光谱测定 （3）小心取出试样薄片，装在磁性样品架上，放入Nicolet5700智能傅立叶红外光谱仪的样品室中，在选择的仪器程序下进行测定，通常先测KBr的空白
现代近红外光谱分析仪工作原理
现代近红外光谱分析仪工作原理 现代近红外光谱分析仪工作原理 2011年02月08日 20世纪90年代初,外国厂商开始在我国销售近红外光谱分析仪器产品,但在很长时间内，进展不大，其原因主要是：首先，近红外光谱分析要求光谱仪器、光谱数据处理软件（主要是化学计量学软件）和应用样品模型结合为一体，缺一不可。但被分析样品会由于样品产地的不同而不同，国内外的样品通常有差异，因此，进口仪器的应用模型一般不适合分析国内样品。如果自己建立模型，就需要操作人员了解和熟悉化学计量学知识和软件，而外商在中国的代理机构缺乏这方面的专业人才，不能有效地根据用户的需要组织培训，因此，用户对这项技术缺乏全面了解，影响到了它的推广使用。其次，进口仪器价格昂贵，售后技术服务费用也往往超出大多数用户的承受能力。 现代近红外光谱分析技工作原理 近红外光谱主要是由于分子振动的非谐振性使分子振动从基态向高能级跃迁时产生的。近红外光谱记录的是分子中单个化学键的基频振动的倍频和合频信息，它常常受含氢基团X-H（X-C、N、O）的倍频和合频的重叠主导，所以在近红外光谱范围内，测量的主要是含氢基团X-H振动的倍频和合频吸收。 由于倍频和合频跃迁几率低，而有机物质在NIR光谱区为倍频与合频吸收，所以消光系数弱，谱带重叠严重。因此从近红外光谱中提取有用信息属于弱信息和多元信息，需要充分利用现有的光机技术、电子技术和计算机技术进行处理。计算机技术主要包括光谱数据处理和数据关联技术。光谱数据处理是消除仪器因素（灯及测量方式等）环境因素（如温度等）和样品物态（如颜色、形态等）等对光谱的影响。常采用的方法有平滑、微分、基线漂移扣减、多元散射校正（MSC）和有限脉冲响应滤波（FIR）等也可以用小波变换来进行部分处理。数据关联技术主要是化学计量学方法。化学计量学的发展使多组分分析中多元信息处理理论和技术日益成熟，解决了近红外光谱区重叠的问题。通过关联技术可以实现近红外光谱的快速分析。在近红外光谱的应用中我们所关心的是被测样品的组成或各种物化性质，因此，如何提取这些有用信息是近红外光谱分析的技术核心。现在的许多研究与应用表明，
红外光谱分析(2020年10月整理).pdf
红外光谱分析 序言 二十世纪初叶，Coblentz发表了一百多个有机化合物的红外光谱图，给有机化学家提供了鉴别未知化合物的有力手段。到四十年代红外光谱技术得到了广泛的研究和应用。当今红外光谱仪的分辨率越来越高，检测范围扩展到10000－200cm-1，样品量少至微克级。红外光谱提供的某些信息简捷可靠，检测样品中有无羰基及属于哪一类（酸酐、酯、酮或醛）是其他光谱技术难以替代的。因此，对从事有机化合物为研究对象的化学工作者来说，红外光谱学是必需熟悉和掌握的一门重要光谱知识。 一、基本原理 1、基本知识 光是一种电磁波。可根据电磁波的波长范围分成不同类型的光谱，它们各自反映出物质的不同类型的运动形式。表1列出这些电磁波的波长，其所在区域的光谱名称，以及对应的运动形式。
红外光谱研究的内容涉及的是分子运动，因此称之为分子光谱。 通常红外光谱系指2-25μ之间的吸收光谱，常用的为中红外区4000-650cm-1(2.5-15.4μ)或4000-400cm-1。 这段波长范围反映出分子中原子间的振动和变角振动，分子在振动运动的同时还存在转动运动。在红外光谱区实际所测得的图谱是分子的振动与转动运动的加合表现，即所谓振转光谱。 每一化合物都有其特有的光谱，因此使我们有可能通过红外光谱对化合物作出鉴别。 红外光谱所用的单位波长μ，波数cm-1。光学中的一个基本公式是λυ= C，式中λ为波长，υ为频率，C为光速(3×1010cm/s)。设υ为 波数，其含义是单位长度(1cm)中所含的波的个数，并应具有以下关系：波数(cm-1)＝104/波长(μ) 波长和波数都被用于表示红外光谱的吸收位置，即红外光谱图的横坐标。目前倾向于普遍采用波数为单位，而在图谱上方标以对应的波长值。红外光谱图的纵坐标反映的是吸收强度，一般以透过率(T%)表示。 2、红外光谱的几种振动形式 主要的基本可以分为两大类：伸缩振动和弯曲振动。 (1)伸缩振动(υ) 沿着键轴方向伸或缩的振动，存在对称与非对称两种类型。它的吸收频率相对在高波数区。 (2)弯曲振动(δ) 包括面内、面外弯曲振动，变角振动，摇摆振动等。它的吸收频率相对在低波数区。 4000cm-1（高） 400cm-1（低）
红外光谱实验报告
红外光谱实验报告 一、实验原理： 1、红外光谱法特点： 由于许多化合物在红外区域产生特征光谱，因此红外光谱法广 泛应用于这些物质的定性和定量分析，特别是对聚合物的定性 分析，用其他化学和物理方法较为困难，而红外光谱法简便易 行，特别适用于聚合物分析。 2、红外光谱的产生和表示 红外光谱定义：分子吸收红外光引起的振动能级跃迁和转动能级跃 迁而产生的吸收信号。 分子发生振动能级跃迁需要的能量对应光波的红外区域分类为： i.近红外区：10000-4000cm-1 ⅱ.中红外区：4000-400cm-1——最为常用，大多数化合物的化键振 动能级的跃迁发生在这一区域。 ⅲ.远红外区：400-10cm-1 产生红外吸收光谱的必要条件： 1）分子振动：只有在振动过程中产生偶极矩变化时才能吸收红外辐射。 ⅰ.双原子分子的振动：（一种振动方式）理想状态模型——把两个 原子看做由弹簧连接的两个质点，用此来 描述即伸缩振动；
图1 双原子分子的振动模型 ⅱ.多原子分子的振动：（简正振动，依据键长和键角变化分两大类） 伸缩振动：对称伸缩振动 反对称伸缩振动 弯曲振动：面内弯曲：剪切式振动 （变形振动）平面摇摆振动 面外弯曲振动：扭曲振动 非平面摇摆振动 ※同一种键型，不对称伸缩振动频率大于对称伸缩振动频率，伸缩振动频率大于弯曲振动频率。 ※当振动频率和入射光的频率一致时，入射光就被吸收，因而同一基团基本上总是相对稳定地在某一特定范围内出现吸收峰。ⅲ.分子振动频率： 基频吸收（强吸收峰）：基态到第一激发态所产生分子振动 的振动频率。 倍频吸收（弱吸收峰）：基态到第二激发态，比基频高一倍 处弱吸收，振动频率约为基频两倍。 组频吸收（复合频吸收）：多分子振动间相互作用，2个或2
近红外光谱分析技术及发展前景
近红外光谱分析技术及发展前景 陈丽菊 刘 巍 近红外光(near infrared,N IR)是介于可见光(VL S)和中红外光(M IR)之间的电磁波,美国材料检测协会(ASTM)将波长780～2526nm的光谱区定义为近红外光谱区。近红外光谱主要应用两种技术获得:透射光谱技术和反射光谱技术。透射光谱波长一般在780～1l00nm范围内;反射光谱波长在1100～2526nm范围内。近红外光谱区(N IR)是由赫歇尔(Herschel)在1800年发现的。卡尔?诺里斯(Karl Norris)等人首先用近红外光谱区测定谷物中的水分、蛋白质。但是由于分子在该谱区倍频和合频吸收弱,且谱带重叠严重,难以分析和鉴定,以致N IR分析技术的研究曾一度陷入低谷,甚至处于停滞。20世纪80年代,随着计算机技术、仪器硬件的迅速发展,以及化学计量学方法在解决光谱信息提取和消除背景干扰方面取得的良好效果,使得近红外分析技术不仅用于农产品、食品和生物科学,而且还应用到石油化工、烟草、纺织、环保等行业。 近红外光谱分析的原理 近红外光谱是由于分子振动能级的跃迁(同时伴随转动能级跃迁)而产生的。近红外分析技术是依据被检测样品中某一化学成分对近红外光谱区的吸收特性而进行定量检测的一种方法。它记录的是分子中单个化学键的基频振动的倍频和合频信息,它的光谱是在700～2500nm范围内分子的吸收辐射。这个事实与常规的中红外光谱定义一样,吸收辐射导致原子之间的共价键发生膨胀、伸展和振动。中红外吸收光谱中包括有C-H键、C-C键以及分子官能团的吸收带。然而在N IR测量中显示的是综合波带与谐波带,它是R-H分子团(R是O、C、N和S)产生的吸收频率谐波,并常常受含氢基团X-H(C-H、N-H、O-H)的倍频和合频的重叠主导,所以在近红外光谱范围内,测量的主要是含氢基团X-H振动的倍频和合频吸收。使用N IR技术是因为它与样品相互作用时输出的能量效率比中红外光更为实用。N IR的辐射源(仪器上的灯)要比用在中红外的能量高得多,而且它的检测器也具有更高检测效率。这些因素意味着N IR仪器的信噪比值远高于中红外仪器。较高的信噪比意味着样品的观测时间可比中红外仪器短得多。近红外辐射对于样品的穿透性也较高,因此样品的前处理常较中红外简单。近红外光谱根据其检测对象的不同分成近红外透射光谱(N IT)和近红外反射光谱(N IR)两种。N IT是根据透射光与入射光强的比例关系来获得在近红外区的吸收光谱。N IR根据反射光与入射光强的比例获得在近红外光谱区的吸收光谱。近红外分析技术是综合多学科(光谱学、化学计量学和计算机等)知识的现代分析技术,使用包括N IR 分析仪、化学计量学光谱软件和被测物质的各种性质或浓度分析模型成套近红外分析技术等。经过对这种模型的校正,就可以根据被测样品的近红外光谱,快速计算出各种数据。建立被测样品成分的模型时,主要用到的校正方法有多元线性回归法(ML R)、主成分分析法(PCA)、偏最小二乘法(PL S)、人工神经网络法(ANN)。 近红外光谱分析方法的特点 近红外光谱分析方法有下列特点。 可采用光学方法进行。鉴于近红外具有较大的散射效应和较强的穿透性,近红外光谱的分析方法比较独特,可根据样品物态和透光能力的强弱采用透射、漫反射和散射等多种测谱技术进行物质检测。 近红外光子的能量比可见光低,不会对人体造成伤害,而且整个分析过程不会对环境造成任何污染,属于绿色分析技术。 近红外分析技术可在数分钟内完成多项参数的测定,分析速度可提高上百倍,分析成本可降低数十倍。用于传输近红外辐射光的光纤可长达200m, 新结构的固态电子和光电子器件。半导体低维结构已成为推动整个半导体科学技术迅猛发展的主要动力。低维材料不同于自然界中的物质,具有各种量子效应和独特的光、电、声、力、化学和生物性能,在未来的各种功能器件的应用中将发挥重要作用,并随理论和技术的发展得到更加广泛的应用。 (上海市东华大学理学院应用物理系 200051) ? 1 ?现代物理知识
常规样品的红外光谱分析
常规样品的红外光谱分析 PB07206298龚智良 实验目的 1.初步掌握两种基本样品制备技术及傅立叶变换光谱仪器的简单操作； 2.通过图谱解析及标准谱图的检索，了解由红外光谱鉴定未知物的一般过程。 实验原理 红外光谱：红外光谱是分子的振动转动光谱，也是一种分子吸收光谱。当样品受到频率连续变化的红外光照射时，分子吸收了某些频率的辐射，并由其振动或转动引起的偶极矩的净变化，产生分子振动和转动能级从基态到激发态的跃迁，使相应于这些区域的光透射强度减弱。记录红外光的百分透射比或波长关系曲线，就得到红外光谱。从分子的特征吸收可以鉴定化合物和分子结构，进行定性和定量分析。红外光谱尤其在物质定性分析中应用广泛，它操作简便，分析速度快，样品用量少且不破坏样品，能提供丰富的结构信息，因此红外光谱法往往是物质定性分析中优先考虑的手段。 能产生红外吸收的分子为红外活性分子，如CO?分子；不能产生红外吸收的分子为非红外活性分子，如O?分子。 中红外区为基本振动区：4000-400cm-1研究应用最多。 红外吸收的波数与相应振动的力常数关系密切。双原子分子的基本频率计算公式为 ??=12????? 其中?为约化质量 μ=m??m? m?+m? 对于多原子分子，其振动可以分解为许多简单的基本振动，即简正振动。一般将振动形式分为两类：伸缩振动和变形振动。 各种振动都具有各自的特征吸收。 仪器结构和测试技术 Fourier变换红外光谱仪（FTIR仪）：能够同时测定所有频率的信息，得到光强随时间变化的谱图，称时域图，这样可以大大缩短扫描时间。由于不采用传统的色散元件，其分辨率和波数精度都较好。傅立叶变换红外谱仪主要由光源（硅碳棒、高压汞灯）、Michellson干涉仪、检测器、计算机和记录仪组成。测试样品时，由于样品对某些频率的红外光吸收，从而得到不同样品的干涉图。红外光是复合光，检测器接收到的信号是所有频率的干涉图的加合。 对试样的要求：试样应该为纯物质，纯度大于98%，以便于和纯化合物进行比较；样品中不能含游离水；试样的浓度和测试厚度应选择适当，以使大多数吸收峰的透射比处于10%-80%。 制样方法：对于液体样品有液膜法、液体吸收池法；对于固体样品有压片法、糊状法；对于特殊的样品还有薄膜法（包括熔融法和热压成膜法、溶液制膜法）；对于气态样品一般都灌注于气体池中进行测试。 除了常规的测试技术外，红外光谱测试还有衰减全发射和偏振红外光谱等特殊的测试技术。 实验步骤、现象及讨论 固体样品制备：使用KBr压片法。用一个玛瑙研钵将少量KBr晶体充分研磨后加入其量5%左右的待测固体样品，混合研磨直至均匀，并使其颗粒大小比所检测的光波长更小（约2μm以下）。在一个具有抛光面的金属模具上方一个圆形纸环，用刮勺将研磨好的粉末移至环中，盖上另一块模具，放入油压机中进行压片。KBr压片形成后，用夹具固定测试。注意样品制备过程中一定要将粉末研得足够细，判断的标准是粉末粘在研钵壁上比较紧。整个操作过程在红外灯下进行，这样可以减少样品制备过程中吸水的量。在制备固体样品之前，要用酒精棉球把刮勺、研钵、研杵擦干净。 液体样品的制备：取一对NaCl窗片，用刮勺沾一滴未知液体在一块窗片上，然后用另外一块窗片覆
红外光谱实验报告
一、实验目的 1、掌握溴化钾压片法制备固体样品的方法； 2、学习并掌握美国尼高立IR-6700型红外光谱仪的使用方法； 3、初步学会对红外吸收光谱图的解析。 二、实验原理 红外光是一种波长介于可见光区和微波区之间的电磁波谱。波长在～1000μm。通常又把这个波段分成三个区域，即近红外区：波长在～μm（波数在13300～4000cm-1），又称泛频区；中红外区：波长在～50μm（波数在4000～200cm-1），又称振动区；远红外区：波长在50～1000μm（波数在200～10cm-1），又称转动区。其中中红外区是研究、应用最多的区域。 红外区的光谱除用波长λ表征外，更常用波数σ表征。波数是波长的倒数，表示单位厘米波长内所含波的数目。其关系式为： 三、仪器和试剂 1、仪器：美国尼高立IR-6700 2、试剂：溴化钾，聚乙烯，苯甲酸 3、傅立叶红外光谱仪(FTIR)的构造及工作原理 四、实验步骤
1、波数检验：将聚苯乙烯薄膜插入红外光谱仪的样品池处，从4000-650cm-1进行波数扫描，得到吸收光谱。 2、测绘苯甲酸的红外吸收光谱——溴化钾压片法 取1-2mg苯甲酸，加入在红外灯下烘干的100-200mg溴化钾粉末，在玛瑙研钵中充分磨细（颗粒约2μm），使之混合均匀。取出约80mg混合物均匀铺洒在干净的压模内，于压片机上制成直径透明薄片。将此片装于固体样品架上，样品架插入红外光谱仪的样品池处，从4000-400cm-1进行波数扫描，得到吸收光谱。 五、注意事项 1、实验室环境应该保持干燥； 2、确保样品与药品的纯度与干燥度； 3、在制备样品的时候要迅速以防止其吸收过多的水分，影响实验结果； 4、试样放入仪器的时候动作要迅速，避免当中的空气流动，影响实验的准确性。 5、溴化钾压片的过程中，粉末要在研钵中充分磨细，且于压片机上制得的透明薄片厚度要适当。 六、数据处理 该图中在波数700~800、1500~1600、2800~2975左右有峰形，证明了该物质中可能有烯烃的C-H变形振动，C-C间的伸缩振动，同时也拥有烷烃的C-H伸缩振动，推测为聚乙烯的红外谱图。 谱带位置/cm-1吸收基团的振动形式 )n—C— n≥4） （—C—(CH 2
近红外光谱(NIR)分析技术的应用
近红外光谱(NIR)分析技术的应用 近红外光谱分析是近20年来发展最为迅速的高新技术之一，该技术分析样品具有方便、快速、高效、准确和成本较低，不破坏样品，不消耗化学试剂，不污染环境等优点，因此该技术受到越来越多人的青睐。 一、近红外光谱的工作原理 有机物以及部分无机物分子中各种含氢基团在受到近红外线照射时，被激发产生共振，同时吸收一部分光的能量，测量其对光的吸收情况，可以得到极为复杂的红外图谱，这种图谱表示被测物质的特征。不同物质在近红外区域有丰富的吸收光谱，每种成分都有特定的吸收特征。因此，NIR能反映物质的组成和结构信息，从而可以作为获取信息的一种有效载体。 二、近红外光谱仪的应用 NIR分析技术的测量过程分为校正和预测两部分（如图一所示），(1)校正：①选择校正样品集，②对校正样品集分别测得其光谱数据和理化基础数据，③将光谱数据和基础数据，用适当的化学计量方法建立校正模型；(2)预测：采集未知样品的光谱数据，与校正模型相对应，计算出样品的组分。由此可知，建立一个准确的校正模型是近红外光谱分析技术应用中的重中之重。 图一 2.1定标建模
2.1.1 为什么要建立近红外校正模型 2.1.1.1 建立近红外校正模型的最终目标是获得一个长期稳定的和可预测的模型。 2.1.1.2 近红外光谱分析是间接的（第二手）分析方法，所以①需要定标样品集；②利用定标样品集的参比分析数据与近红外光谱建立校正模型；③近红外分析准确度与参比方法数据准确度高度相关；④近红外分析精度一般优于参比方法分析精度。 2.1.2 模型的建立与验证步骤 2.1.2.1 扫描样品近红外光谱 准确扫描校正样品集中各个样品规范的近红外光谱：为了克服近红外光谱测定的不稳定性的困难，必须严格控制包括制样、装样、测试条件、仪器参数等测量参数在内的测量条件。利用该校正校品集建立的数学模型，也只能适用于按这个的测量条件所测量光谱的样品。 2.1.2.2 测定样品成分（定量） 按照标准方法（如饲料中的粗蛋白GB/T6432、水分GB/T6435、粗脂肪GB/T6433）准确测定样品集中每个样品的各种待测成分或性质(称为参考数据)。这些值测定的精确度是近红外光谱运用数学模型进行定量分析精确度的理论极限。 2.1.2.3 建立数据对应关系 通过2.1.2.1所得光谱与2.1.2.2所得不同性质参数的参考数据相关联，使光谱图和其参考数据之间形成一一对应映射的关系，从而建立一个带参考数据的光谱文件。 2.1.2.4 剔除异常值 2.1.2.3建立的光谱文件中，样品参考值与光谱有可能由于各种随机的原因而有较严重的失真，这些样品的测定值称为异常值。为保证所建数学模型的可靠性，在建立模型时应当剔除这些异常值。 2.1.2.5 建立模型 选择算法、确定模型的参数、建立、检验与评价数字模型：常用的算法有逐步回归分析、偏最小二乘法、主成分回归分析等。这些算法的基本思想
红外光谱分析77952
红外光谱分析 二十世纪初叶，Coblentz 发表了一百多个有机化合物的红外光谱图，给有机化学家提供了鉴别未知化合物的有力手段。到四十年代红外光谱技术得到了广泛的研究和应用。当今红外光谱仪的分辨率越来越高，检测范围扩展到10000－200cm-1，样品量少至微克级。红外光谱提供的某些信息简捷可靠，检测样品中有无羰基及属于哪一类（酸酐、酯、酮或醛）是其他光谱技术难以替代的。因此，对从事有机化合物为研究对象的化学工作者来说，红外光谱学是必需熟悉和掌握的一门重要光谱知识。 一、基本原理 1、基本知识 光是一种电磁波。可根据电磁波的波长范围分成不同类型的光谱，它们各自反映出物质的不同类型的运动形式。表1 列出这些电磁波的波长，其所在区域的光谱名称，以及对应的运动形式。 表1 常用的有机光谱及对应的微观运动
红外光谱研究的内容涉及的是分子运动，因此称之为分子光谱。通常红外光谱系指2-25 μ之间的吸收光谱，常用的为中红外区4000-650cm-1(2.5-15.4 μ) 或4000-400cm-1。 这段波长范围反映出分子中原子间的振动和变角振动，分子在振 动运动的同时还存在转动运动。在红外光谱区实际所测得的图谱是分 子的振动与转动运动的加合表现，即所谓振转光谱。 每一化合物都有其特有的光谱，因此使我们有可能通过红外光谱 对化合物作出鉴别。 红外光谱所用的单位波长μ，波数cm-1。光学中的一个基本公式是λυ= C，式中λ为波长，υ为频率，C 为光速(3 ×1010cm/s) 。设υ为波数，其含义是单位长度(1cm) 中所含的波的个数，并应具有以下关系：波数(cm-1) ＝104/ 波长( μ)波长和波数都被用于表示红外光谱的吸收位置，即红外光谱图的横坐标。目前倾向于普遍采用波数为单位，而在图谱上方标以对应的 波长值。红外光谱图的纵坐标反映的是吸收强度，一般以透过率(T%) 表示。 2、红外光谱的几种振动形式 主要的基本可以分为两大类：伸缩振动和弯曲振动。 (1)伸缩振动( υ) 沿着键轴方向伸或缩的振动，存在对称与非对称两种类型。它的 吸收频率相对在高波数区。 (2)弯曲振动( δ) 包括面内、面外弯曲振动，变角振动，摇摆振动等。它的吸收频率相对在低波数区。 4000cm -1(高) 400cm -1(低) 3、红外光谱吸收峰主要的几种类型 （1）基频峰：伸缩振动，弯曲振动产生的吸收峰均为基频峰。 （2）倍频峰：出现在基频峰波数二倍处。如基频为900cm-1，倍频为
红外光谱谱图质量影响因素汇总
红外光谱谱图质量影响因素汇总 1、扫描次数对红外谱图的影响：傅里叶变换红外光谱仪测量物质的光谱时, 检测器在接受样品光谱信号的同时也接受了噪声信号, 输出的光谱既包括样品的信号也包括噪声信号。 信噪比:与扫描次数的平方成正比。增加扫描次数可以减少噪声、增加谱图的光滑性。 2、扫描速度对红外谱图的影响：扫描速度减慢, 检测器接收能量增加; 反之, 扫描速度加快, 检测器接收能量减小。当测量信号小时( 包括使用某些附件时) 应降低动镜移动速度, 而在需要快速测量时,提高速度。扫描速度降低, 对操作环境要求更高, 因此应选择适当的值。 采用某一动镜移动速度下的背景, 测定不同扫描速度下样品的吸收谱图, 随扫描速度的加快, 谱图基线向上位移。用透射谱图表示时,趋势相反。所以在实验中测量背景的扫描速度与测量样品的扫描速度要一致。 3、分辨率对红外谱图的影响：红外光谱的分辨率等于最大光程差的倒数, 是由干涉仪动镜移动的距离决定的, 确切地说是由光程差计算出来的。分辨率提高可改善峰形, 但达到一定数值后, 再提高分辨率峰形变化不大, 反而噪声增加。分辨率降低可提高光谱的信噪比, 降低水汽吸收峰的影响, 使谱图的光滑性增加。 样品对红外光的吸收与样品的吸光系数有关,如果样品对红光外有很强的吸收, 就需要用较高的分辨率以获得较丰富的光谱信息;如果样品对红光外有较弱的吸收, 就必须降低光谱的分辨率、提高扫描次数以便得到较好的信噪比。 4、数据处理对红外谱图质量的影： (1)平滑处理：红外光谱实验中谱图常常不光滑,影响谱图质量。不光滑的原因除了样品吸潮以外还有环境的潮湿和噪声。平滑是减少来自各方面因素所产生的噪声信号, 但实际是降低了分辨率, 会影响峰位和峰强, 在定量分析时需特别注意。 (2)基线校正：在溴化钾压片制样中由于颗粒研磨得不够细或者不够均匀, 压出的锭片不够透明而出现红外光散射, 所以不管是用透射法测得的红外光谱,还是用反射法测得的光谱, 其光谱基线不可能在零基线上, 使光谱的基线出现漂移和倾斜现象。需要基线校正时,首先判断引起基线变化的原因, 能否进行校正。基线校正后会影响峰面积, 定量分析要慎重。 (3)样品量的控制对谱图的影响：在红外光谱实验中, 固体粉末样品不能直接压片, 必须用稀释剂稀释、研磨后才能压片。稀释剂溴化钾与样品的比例非常重要, 样品太少不行,样品太多则信息太丰富而特征峰不突出, 造成分析困难或吸收峰成平顶。对于白色样品或吸光系数小的样品, 稀释剂溴化钾与样品的比例是100：1; 对于有色样品或吸光系数大的样品稀释剂溴化钾与样品的比例是150：1。 5、影响吸收谱带的因素还有分子外和分子内的因素：如溶剂不同, 振动频率不同, 溶剂的极性不同, 介电常数不同, 引起溶质分子振动频率不同, 因为溶剂的极性会引起溶剂和溶 质的缔合, 从而改变吸收带的频率和强度。氢键的形成使振动频率向低波数移动、谱带加宽和强度增强(分子间氢键可以用稀释的办法消除, 分子内氢键不随溶液的浓度而改变)。 6、影响吸收谱带的其他因素还有：共轭效应、张力效应、诱导效应和振动耦合