super什么意思红外光谱仪的应用

2021年1月20日发(作者：奈梅亨)


红外光谱仪的应用

(
陕西科技大学

材料科学与工程学院

西安

任莹莹
710021
)
摘要：傅里叶转换红外光谱

(F TIR)
是一种用来获得吸收，射出光电导性或
固体，
液体或气体的拉曼散射的仪器。
本文将从红外光谱仪的使用原理，
样品制
备，结果分析等几个方面对红外光谱仪进行介 绍。

关键字：
FTIR
，原理，样品制备，结果分析

The Application of Infrared Spectrometer
(School of Materials Science and Engineering, Shaanxi University of Science and Technology,
Xi’an Ren yingying 710021)

Abstract:

Fourier
transform
infrared
spectroscopy
(FTIR)
is
a
kind of
instrument,
which
is
used to get absorbed, penetrate photoconductivity or solid, liquid or gas Raman scattering. This
article from the principle of the use of infrared spectrometer, sample preparation, the analysis of
several aspects, such as the infrared spectrometer is introduced.
Key words: FTIR, principle, sample preparation, analysis of the results

一、

原理

红外线是波长介于可见光和微波之间的一段电磁波。< br>红外光又可依据波长范围分成近红
外、中红外和远红外三个波区，其中中红外区（
2.5
—
5
μ
m
；
4000
—
400cm
-1
）能很好地反映
分子内部所进行的各种物理过程以及分子结构方面的特征，
对解 决分子结构和化学组成中的
各种问题最为有效，
因而中红外区是红外光谱中应用最广的区域，< br>一般所说的红外光谱大都
是指这一范围。

红外光谱法实质上是一种根据分子内 部原子间的相对振动和分子转动等信息来确定物
质分子结构和鉴别化合物的分析方法。
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和红外光的频率一样时，
分子就吸收能量由原来的基态振动能级跃迁到
能量较高的振动能级，
分子吸收红外辐射后发生 振动和转动能级的跃迁，
该处波长的光就被
物质吸收。
将分子吸收红外光的情况用仪器 记录下来，
就得到红外光谱图。
红外光谱图通常
用波长
(λ)
或波数
(σ)
为横坐标，表示吸收峰的位置，用透光率
(T%)
或者吸光度
(A)
为纵坐标，
表示吸收强度。如图
1
，辛烷的红外光谱图，纵坐标为透过 率，横坐标为波长
λ
(
μ
m )
或波
数
(cm
-1
)
。




图
1
辛烷的红外光谱图

红外光谱作为“分子的指纹”广泛的用于分子结构和物质化学组成的研究。

电磁波能 量与分子两能级差相等为物质产生红外吸收光谱必须满足条件之一，
这决定了
吸收峰出现的位置 。
当外界电磁波照射分子时，
如照射的电磁波的能量与分子的两能级差相
等，
该频率的电磁波就被该分子吸收，
从而引起分子对应能级的跃迁，
宏观表现为透射光强
度变小。

组成分子的各种基团都有自己特定的红外特征吸收峰。
不同化合物中，同一种官能团的
吸收振动总是出现在一个窄的波数范围内，
但它不是出现在一个固定波数上 ，
具体出现在哪
一波数，
与基团在分子中所处的环境有关。
引起基团频率位移 的因素是多方面的，
其中外部
因素主要是分子所处的物理状态和化学环境，
如温度效应 和溶剂效应等。
对于导致基团频率
位移的内部因素，迄今已知的有分子中取代基的电性效应，如 诱导效应、共轭效应、中介效
应、
偶极场效应等；
机械效应，
如质量效应、< br>张力引起的键角效应、
振动之间的耦合效应等。
这些问题虽然已有不少研究报道，
并有较为系统的论述，
但是，
若想按照某种效应的结果来
定量地预测有关基团频率位 移的方向和大小，
却往往难以做到，
因为这些效应大都不是单一
出现的。这样，在进行 不同分子间的比较时就很困难。

另外氢键效应和配位效应也会导致基团频率位移，
如 果发生在分子间，
则属于外部因素，
若发生在分子内，则属于分子内部因素。

红外谱带的强度是一个振动跃迁概率的量度，
而跃迁概率与分子振动时偶极矩的变化大
小有关 ，偶极矩变化愈大，谱带强度愈大。偶极矩的变化与基团本身固有的偶极矩有关，故
基团极性越强，振动时偶极矩变化越大，
吸收谱带越强；
分子的对称性越高，振动时偶极矩
变化越 小，吸收谱带越弱。

二、

样品的制备

1.
气体样品的制备

对气体样品，
可将它直接充入已抽成真空的样 品池内，
常用样品池长度约在
10cm
以上，
对衡量分析来说，采用多次反射 使光程折叠，从而使光束通过样品池全长的次数达数十次。

2.
液体样品制备

液样的制备是将少量样品涂于两片红外透明的盐片
(KBr
或
NaCl
等
)
之间。盐片的相互
挤压形成一个 样品薄层，样品的成份决定了选择哪种盐片。对于无水的样品，盐片选择是