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1、紅外吸收光譜分析FTIR（FourierTranslationInfraredspectroscopy)傅里葉變換紅外光譜分析FTIR概述FTIR是由于物質(zhì)吸收電磁輻射后，分子振動-轉(zhuǎn)動能級的躍遷而產(chǎn)生的，稱為分子振動轉(zhuǎn)動光譜，簡稱振轉(zhuǎn)光譜。分子光譜的種類有機分子同其他物質(zhì)一樣始終處于不停的運動之中。分子在空間自由移動需要的能量為移動能．沿重心軸轉(zhuǎn)動的能量為轉(zhuǎn)動能，二個以上原子連接在一起，它們之間的鍵如同彈簧一樣振動，所需能量為振動能，分子中的電子從各種成鍵軌躍入反鍵軌所需能量為電能.圖1分子基團振動的方式分子在未受光照射之前，以上描述的諸能量均處于最低能級，稱之為基態(tài)．當
2、分子受到紅外光的輻射，產(chǎn)生振動能級的躍遷，在振動時伴有偶極矩改變者就吸收紅外光子，形成紅外吸收光譜．紅外光譜根據(jù)不同的波數(shù)范圍分為三個區(qū)：近紅外區(qū)13,330~400O厘米-1（0.75~2.5微米）中紅外區(qū)4000~650厘米-1（2.5~15.4微米）遠紅外區(qū)650~10厘米-1（15~1000微米）近紅外區(qū)是可見光紅色末端的一段，只有X-H或多鍵振動的倍頻和合頻出現(xiàn)在該區(qū)，在研究含氫原子的官能團如O-H，N-H和C-H的化合物，特別是醇、酚、胺和碳氫化合物上，以及研究末端亞甲基、環(huán)氧基和順反雙鍵等時比較重要。中紅外區(qū)是紅外光譜中應(yīng)用最早和最廣的一個區(qū)．該區(qū)吸收峰數(shù)據(jù)的
3、收集、整理和歸納已臻于完善．由于4000~1000厘米-1區(qū)內(nèi)的吸收峰為化合物中各個鍵的伸縮和彎曲振動，故為雙原子構(gòu)成的官能團的特征吸收．1400~650厘米-1區(qū)的吸收蜂大多是整個分子中多個原子間鍵的復雜振動，可以得到官能團周圍環(huán)境的信息，用于化合物的鑒定，因此中紅外區(qū)是我們討論的重點。遠紅外區(qū)應(yīng)是200-10厘米-1．由于一般紅外儀測繪的中紅外范圍是5000-650厘米-1或5000-400厘米-1，因此650-200厘米-1也包括在遠紅外區(qū)．含重原子的化學鍵伸縮振動和彎曲振動的基頻在遠紅外光區(qū)，如C-X鍵的伸縮振動頻率為650-450厘米-1，彎曲振動頻率為350-2
4、50厘米-1，均是強峰．肟分子中O-H的扭曲振動也在375-350厘米-1，為一極強的吸收．有氫鍵的化合物，X-H…X的伸縮振動在200-50厘米-1；彎曲振動在50厘米-1以下．FTIR的發(fā)展歷程紅外光譜儀的發(fā)展經(jīng)歷了3個階段第一階段：棱鏡式紅外分光光度計,它是基于棱鏡對紅外輻射的色散而實現(xiàn)分光的。其缺點是光學材料制造麻煩,分辨本領(lǐng)較低,而且儀器要求嚴格的恒溫降濕。第二個階段光柵式紅外分光光計它是基于光柵的衍射而實現(xiàn)分光的,與第一代相比,分辨能力大大提高,且能量較高,價格便宜,對恒溫、恒濕要求不高,是紅外分光光度計發(fā)展的方向。第三個階段：基于干涉調(diào)頻分光的傅立葉變換紅外光
5、譜。它的出現(xiàn)為紅外光譜的應(yīng)用開辟了新的領(lǐng)域傅里葉變換紅外光譜儀紅外光譜的原理構(gòu)成物質(zhì)的分子和原子存在微觀的運動如：水分子的振動反對稱伸縮彎曲振動對稱伸縮通常非對稱伸縮振動較對稱伸縮振動在較高的波數(shù)出現(xiàn)彎曲(1595cm-1)對稱伸縮(3657cm-1)非對稱伸縮(3756cm-1)紅外光譜原理用一束紅外光（連續(xù)波長）照射試樣；若其頻率相應(yīng)的能量與某個分子的振動或轉(zhuǎn)動能量差相當時，就被分子吸收；ΔE=E’’-E’=hv=hc/λ分子由低能態(tài)過渡到高能態(tài)，產(chǎn)生能級躍遷；出現(xiàn)紅外分子吸收光譜吸收譜帶的強度決定于偶極矩的變化大小μ=qrμ:偶極矩,衡量分子有無極性和極性大小的物理量
6、,從正電中心指向負電中心q:電荷量r:偶極間距離偶極矩變化振動偶極矩變化紅外吸收偶極矩變化的大小吸收強度的大小ClHNN傅立葉變換紅外光譜儀工作原理示意圖紅外吸收光譜分析IR光譜的產(chǎn)生條件紅外光譜是由于物質(zhì)吸收電磁輻射后，分子振動-轉(zhuǎn)動能級的躍遷而產(chǎn)生的。物質(zhì)能吸收電磁輻射應(yīng)滿足兩個條件，即：（1）輻射應(yīng)具有剛好能滿足物質(zhì)躍遷時所需的能量；（2）輻射與物質(zhì)之間有相互作用。紅外吸收光譜分析IR光譜的產(chǎn)生條件當一定頻率（一定能量）的紅外光照射分子時，如果分子中某個基團的振動頻率和外界紅外輻射的頻率一致，就滿足了第一個條件。為滿足第二個條件，分子必須有偶極矩的改變。已知任何分子就
7、其整個分子而言，是呈電中性的，但由于構(gòu)成分子的各原子因價電子得失的難易，而表現(xiàn)出不同的電負性，分子也因此而顯示不同的極性。紅外吸收光譜分析IR光譜的產(chǎn)生條件通常用分子的偶極矩?來描述分子極性的大小:?=q·d圖4HCl、H2O的偶極矩由于分子內(nèi)原子處于在其平衡位置不斷地振動的狀態(tài)，在振動過程中d的瞬時值亦不斷地發(fā)生變化，因此分子的?也發(fā)生相應(yīng)的改變，分子亦具有確定的偶極距變化頻率。對稱分子由于正負電荷中心重疊，d=0，故?=0。紅外吸收光譜分析紅外吸收光譜分析上述物質(zhì)吸收輻射的第二個條件，實質(zhì)上是外界輻射遷移它的能
