红外光谱仪的分辨率特点有哪些

来源：蜘蛛抓取(WebSpider) 时间：2018-03-11 19:48 标签： 红外光谱仪的工作原理
　　红外光谱分析有以下优点：
　　(1) 应用范围广。红外光谱分析能测得所有有机化合物，而且还可用于研究某些无机物。因此在定性、定量及结构分析方面都有广泛的应用。
　　(2)特征性强。每个官能团都有几种振动形式，产生的红外光谱比较复杂，特征性强。除了极个别情况外，有机化合物都有其独特的红外光谱，因此红外光谱具有极好的鉴别意义。
　　(3) 提供的信息多。红外光谱能提供较多的结构信息，如化合物含有的官能团、化合物的类别、化合物的立体结构、取代基的位置及数目等。
　　(4) 不受样品物态的限制。红外光谱分析可以测定气体、液体及固体，不受样品物态限制，扩大了分析范围。
　　(5) 不破坏样品。红外光谱分析时样品不被破坏。
　　红外光谱分析的缺点是：
　　(1) 不适合分析含水样品，因为水中的羟基峰对测定有干扰;
　　(2) 定量分析时误差大，灵敏度低，故很少用于定量分析;
　　(3) 在图谱解析方面主要靠经验。
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单项选择题在红外光谱法中，羰基的特征吸收峰是（）。 A．1 500～1 650nm B．1 650～1 900nm C．3 000～2 700nm D．2 400～2 100nm E．1 800～2 000nm
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红外光谱分析
分析（infrared spectra analysis指的是利用红外光谱对物质分子进行的分析和鉴定。将一束不同波长的红外照射到物质的分子上，某些特定波长的红外射线被吸收，形成这一分子的红外。
红外光谱分析工作原理
每种分子都有由其组成和结构决定的独有的红外吸收光谱，据此可以对分子进行结构分析和鉴定。红外吸收光谱是由分子不停地作振动和转动运动而产生的，分子振动是指分子中各原子在附近作相对运动，可组成多种振动图形。当分子中各原子以同一频率、同一相位在平衡位置附近作时，这种振动方式称（例如和变角振动）。分子振动的能量与红外射线的光量子能量正好对应，因此当分子的振动状态改变时，就可以发射，也可以因激发分子而振动而产生红外吸收光谱。分子的振动和转动的能量不是连续而是的。但由于在分子的振动跃迁过程中也常常伴随转动跃迁，使呈带状。所以分子的红外光谱属带状光谱。
红外光谱分析种类
仪的种类有：①棱镜和光栅光谱仪。属于色散型，它的单色器为棱镜或光栅，属单通道测量。②傅里叶变换红外光谱仪。它是非色散型的，其核心部分是一台双光束干涉仪。当仪器中的动镜移动时，经过干涉仪的两束间的就改变，探测器所测得的光强也随之变化，从而得到。经过傅里叶变换的数学运算后，就可得到入射光的光谱。这种仪器的优点：①多通道测量，使信噪比提高。②光通量高，提高了仪器的灵敏度。③波数值的可达0.01厘米-1。④增加动镜移动距离，可使分辨本领提高。⑤工作波段可从可见区延伸到毫米区，可以实现的测定。
红外光谱分析用途
分析可用于研究分子的结构和化学键，也可以作为表征和鉴别化学物种的方法。红外光谱具有高度特征性，可以采用与标准化合物的红外光谱对比的方法来做分析鉴定。已有几种汇集成册的标准红外光谱集出版，可将这些图谱贮存在计算机中，用以对比和检索，进行分析鉴定。利用化学键的特征来鉴别化合物的类型，并可用于定量测定。由于分子中邻近基团的相互作用，使同一基团在不同分子中的特征波数有一定变化范围。此外，在的构型、、力学性质的研究，以及物理、天文、气象、、生物、医学等领域，也广泛应用红外光谱。
红外光谱分析解析方法
一，IR光谱解析方法
二，IR光谱解析实例
一，IR光谱解析方法
1.已知分子式计算
不饱和度意义：
例1：（C7H6O）不饱和度的计算
2.解析程序
先特征，后指纹；先强峰，后次强峰；先粗查，后
细找；先否定，后肯定；寻找有关一组相关峰→佐证
先识别的第一强峰，找出其相关峰，并进行
再识别特征区的第二强峰，找出其相关峰，并进行峰归属
红外光谱分析常用术语
红外光谱分析频峰
由基态跃迁到第一激发态，产生的强吸收峰，称为基频峰（强度大）；
红外光谱分析倍频峰
由基态直接跃迁到第二、第三等激发态，产生弱的吸收峰，称为倍频峰；
红外光谱分析合频峰
两个基频峰频率相加的峰；
红外光谱分析Fermi 共振
某一个振动的基频与另外一个振动的倍频或合频接近时，由于相互作用而在该基频峰附近出现两个吸收带，这叫做 Fermi 共振，例如苯甲酰氯只有一个羰基，却有两个羰基伸缩振动吸收带，即1731 cm-1 和1736 cm-1，这是由于羰基的基频（1720 cm-1) 与苯基和羰基的变角振动（880—860 cm-1) 的倍频峰之间发生 Fermi 共振而产生的. Fermi 共振的产生使红外吸收峰数增多，峰强加大.
红外光谱分析振动偶合
两个化学键的振动频率相等或接近时，常使这两个化学键的基频吸收峰裂分为两个频率相差较大的吸收峰，这种现象叫做振动偶合.
红外光谱分析其它
红外吸收与振动 - 转动光谱
1. 光谱的产生：
分子中基团的振动和转动能级跃迁产生振-转光谱，称。
2. 所需能量：
（cm-1），（cm-1），远红外（400-10cm-1）
3. 研究对象：
具有的化合物，即含有共价键、并在振动过程中伴随有变化的化合物。
结构鉴定、和研究等。
分子振动方程式
对于，可认为分子中的原子以平衡点为中心，以非常小的作的振动即化学键的振动类似于连接两个小球的弹簧（如下图） ，可按模式处理，由经典力学导出振动频率：
按量子力学的观点，当分子吸收发生跃迁时，要满足一定的要求，即振动能级是量子化的，可能存在的能级满足下式：
E 振 =（ V+ 1/2 ）h n
n ：化学键的 振动频率； V ：振动。
任意两个相邻的能级间的能量差为：
（用波数表示）
其中：K 为 化学键的，与键能和有关； m 为双原子的折合质量。
发生振动能级跃迁需要能量的大小取决于键两端原子的折合质量和键的力常数，即取决于分子的结构特征。
化学键键强越强（即键的力常数 K 越大）原子折合质量越小，化学键的越大，吸收峰将出现在高区。
键类型 -C≡C- & -C=C- & -C-C-
力常数 15-17 9.5-9.9 4.5-6.6
峰位 4.5mm 6.0mm 7.0mm
分子的振动形式
两类基本振动形式：变形振动和伸缩振动
红外光谱产生的条件
1. 红外光的频率与分子中某基团振动频率一致；
2. 分子振动引起瞬间偶极矩变化
完全对称分子，没有变化，辐射不能引起共振，无， 如：N2 、 O2 、 等；非对称分子有偶极矩，属红外活性，如 HCl。在交变电场中的作用可用下图表示：
偶极子在交变电场中的作用示意图
红外光谱峰的位置、峰数与强度
由决定，化学键的力常数 K 越大，原子折合质量 m 越小，键的振动频率越大，吸收峰将出现在高区（短波长区）；反之，出现在低波数区（高波长区）；
分子的基本振动理论峰数，可由来计算，对于由 n 个组成的分子，其自由度为3 n
3n= 平动+振动自由度+转动自由度
分子的平动自由度为3，转动自由度为：非分子3，线性分子2
振动自由度=3 n- 平动自由度-转动自由度
非线性分子：
振动自由度=3 n-6
线性分子：
振动自由度=3 n-5
绝大多数化合物峰数远小于理论计算振动自由度，其原因有：无变化的振动不产生红外吸收；吸收；吸收落在仪器检测范围以外；仪器分辨率低，谱峰重叠等。
红外吸收的强度与 的大小和振动偶极矩变化的大小有关，跃迁几率越大、振动偶极矩越大，则吸收强度越大。
纵坐标为吸收强度，横坐标为波长 λ ， （ μ m ），和 1/ λ ，单位：cm -1 ，可以用峰数，峰位，峰形，峰强来描述
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