红外光谱学

✍ dations ◷ 2025-04-02 08:52:59 #光谱学

红外光谱学是光谱学中研究电磁光谱红外部分的分支。它包括了许多技术,到目前为止最常用的是吸收光谱学。同所有的分光镜技术一样,它可以被用来鉴别一种化合物和研究样品的成分。红外光谱学相关表见于文献,方便查找。

化学键的振动是量子化的。分子会吸收特定频率的红外线,使化学键由振动基态跃迁至激发态(通常是第一激发态)。在通常状态下,分子的所有共价键几乎全部处于振动的基态。化学键的振动可用简谐振子近似,所以欲使化学键振动能级发生改变,吸收光的波数应为:

ν = 1 2 π c k μ {\displaystyle \nu ={\frac {1}{2\pi c}}{\sqrt {\frac {k}{\mu }}}} 、和三个方向;同样的,旋转自由度亦为3。所以对于非线型分子,其振动模式(vibrational mode)的数量为3N-6。由于绕键轴旋转不计入旋转自由度,对于线型分子,振动模式的数量为3N-5。简单的双原子分子只有一种振动模式,那就是伸缩。更复杂的分子,其振动方式也更为复杂。例如亚甲基中的碳氢键,就可以以 “对称伸缩”、“非对称伸缩”、“剪刀式摆动”、“左右摇摆”、“前后摇摆”和“扭摆”六种方式振动(见下图)。

一般地,红外光谱上的信号数量应与分子的振动模式数量相同,但分子的振动模式若为红外活跃,必须能使分子偶极矩改变;所以并不是所有的振动模式都能在红外光谱中被观察到。此外,不同振动模式之间可以耦合,并在红外光谱上显示信号。

测量样品时,一束红外光穿过样品,各个波长上的能量吸收被记录下来。这可以由连续改变使用的单色波长来实现,也可以用傅立叶变换来一次测量所有的波长。这样的话,透射光谱或吸收光谱或被记录下来,显示出被样品红外吸收的波长,从而可以分析出样品中包含的化学键。

这种技术专门用在共价键的分析。如果样品的红外活跃键少、纯度高,得到的光谱会相当清晰,效果好。更加复杂的分子结构会导致更多的键吸收,从而得到复杂的光谱。但是,这项技术还是用在了非常复杂的混合物的定性研究当中。

该技术通常用于分析具有共价键的样品。 具有很少的IR活性键和高纯度的样品中可获得简单光谱。 更复杂的分子结构会造成更多的吸收带和更复杂的光谱。

固态样品可溶解于有机溶剂如二氯甲烷、氯仿或甲苯中,获取光谱前先扫描相应的纯溶剂获得背景光谱,再扫描含有样品的溶液,通过计算机处理即可获得样品的红外光谱。也可将样品与矿物油混合研磨制成糊状物进行扫描。还可以将样品与溴化钾研碎混合充分混合后压片进行扫描。液态样品可以直接通过扫描获取红外光谱,也可以制成溶液后进行扫描。

傅里叶变换红外光谱学(FTIR)是一种极为有效的记录红外光谱信号的测量手段。红外光穿过干涉仪装置后再经过样品(反之亦然)。干涉仪中的一面前后移动的镜子改变红外光中的波长分布。经过此装置的后收集到的红外谱图被称为“干涉图”,代表着此时收集到的光是一组随时间变化的信号。经过数据处理,傅里叶变换将原始信号数据转换为所需的红外光谱图,即一组随波数(或波长)变化的光信号。要得到样品的光谱,还需要一个背景作为参照。

红外光谱学相关表

相关

  • 日文日语书写系统汉字假名使用罗马字日文是指为了用文字来记载日语文章等的系统方法。现代日文由几种文字构成:起源于中国形意文字的汉字;表音文字(音节文字)平假名(文法型式上也常用
  • 柔红霉素道诺霉素(Daunorubicin或daunomycin,又名柔红霉素)是一种属于蒽环类抗生素(anthracycline)类的化学治疗药物,用于治疗某些类型的癌症(如急性骨髓性白血病(AML)、急性淋巴性白血病(ALL)
  • 贾科莫·莱奥帕尔迪贾科莫·莱奥帕尔迪(意大利语:Giacomo Taldegardo Francesco di Sales Saverio Pietro Leopardi,1798年6月29日-1837年6月14日),意大利诗人,散文家,哲学家,语言学家。他是意大利浪漫
  • NOsub2/subF硝酰氟(化学式:NO2F)是最常见的硝酰盐之一。它首先由莫瓦桑于1905年制得。硝酰氟与硝酸根离子是等电子体,也为平面结构。通常状态下为无色气体,共价性较强,熔点-166°C,沸点-72.5°
  • 金元四大家金元四大家或称金元四家,是指中国古代金元时期的四大医学流派。即刘完素的火热说、张从正的攻邪说、李东垣的脾胃说和朱震亨的养阴说。宋金元时期是中医理论发展的一个重要时
  • 海牙密使事件海牙密使事件(朝鲜语:헤이그 특사 사건/헤이그 特使 事件)1907年,万国和平会议在荷兰海牙召开,大韩帝国皇帝高宗秘密派遣前议政府参赞李相卨(xiè)、前平理院检事李儁(jùn)与前驻
  • 敦刻尔克紧急撤离敦刻尔克战役,又称敦刻尔克大撤退或灯却湾之役,是第二次世界大战时在欧洲大陆执行的一次战略性撤退。德国军队瓦解法国马奇诺防线后包抄英法盟军,盟军撤至敦刻尔克(法国北部靠近
  • 巴萨尔博瑟尔(英语:Bothell)位于美国华盛顿州金县及斯诺霍米什县,西雅图都会区的一部分。美国2010年人口普查时人口为33,505人。位于斯诺霍米什县的地区在合并前及2000年人口普查时,被
  • 艾奥瓦州坐标:41°52′41″N 93°05′52″W / 41.8780025°N 93.097702°W / 41.8780025; -93.097702艾奥瓦州(英语:State of Iowa)是位于美国中西部大平原的一个州,首府为得梅因。20世纪
  • 国会图书馆 (美国)坐标:38°53′12.64″N 77°0′16.7″W / 38.8868444°N 77.004639°W / 38.8868444; -77.004639国会图书馆(英语:Library of Congress,简称LOC),位于美国华盛顿,是美国国会的附属