红外吸收光谱简说
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红外吸收光谱
红外光谱又称分子振动转动光谱，属分子吸收光谱。
样品受到频率连续变化的红外光照射时，分子吸收其中一些频率的辐射，分子振动或转动引起偶极矩的净变化，使振-转能级从基态跃迁到激发态，相应于这些区域的透射光强度减弱，记录百分透过率T%对波数或波长的曲线，即为红外光谱。主要用于化合物鉴定及分子结构官能团表征，亦可定量分析。
注：波数=1/波长
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平衡位置附近作相对运动，多原子分子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简谐振动时，这种振动方式称简正振动(例如伸缩振动和变角振动)。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，就可以发射红外光谱，也可以因红外辐射激发分子而振动而产生红外吸收光谱。
波谱范围及定性依据
红外光谱的波谱范围
红外分为三个区域
(1)近红外(NIR) 0.76~2.5 μm 13158~4000 cm-1
为O-H、N-H、C-H键的倍频及组合频振动吸收
(2)中红外(MIR ) 2.5~25 μm 4000~400 cm-1
为分子振动-转动光谱的基频吸收
(3)远红外(FIR) 25~1000 μm 400~10 cm-1
为纯转动光谱及晶格振动光谱、气体分子纯振动光谱、重原子成键的振动吸收、氢键伸缩振动、弯曲振动等，以及一些配合物的振动光谱。
中红外适用于研究大部分有机化合物的振动基频，一般所说的IR即指中红外光谱。一般商品仪器的波数范围：4000~650或4000~400 cm-1。傅里叶红外光谱仪(FTIR)的波数范围可达4000~40 cm-1。
红外的定性、定量依据
基于物质对光的选择性吸收而建立起来的分析方法。原理为朗伯比尔定律(光化学第三定律)：光被透明介质吸收的比例与入射光的强度无关，在光程上每等厚层介质吸收相同比例值的光。适用于所有的电磁辐射和所有的吸光物质，包括气体、固体、液体、分子、原子和离子。比尔-朗伯定律是吸光光度法、比色分析法和光电比色法的定量基础。光被吸收的量正比于光程中产生光吸收的分子数目 。
以吸收峰强度定量：
A=εCL=lg(Io/I)=lgT (A正比于浓度C)
A：吸光度，ε：摩尔吸收系数，C：物质浓度，L：吸收层厚度，Io：入射光强度，I：透射光强度，T：透光率。
特点及产生条件
红外光谱特点
(1)红外吸收只有振转跃迁，能量低；
(2)应用范围广：除单原子分子及单核分子外，几乎所有有机物均有红外吸收，振动过程中有偶极矩变化者，在红外区都有吸收，无偶极矩变化的振动可知拉曼光谱中出现吸收。
注----偶极矩：正、负电荷中心间的距离r和电荷中心所带电量q的乘积，叫做偶极矩μ＝r×q。它是一个矢量，方向规定为从正电荷中心指向负电荷中心。根据讨论的对象不同，偶极矩可以指键偶极矩，也可以是分子偶极矩。分子偶极矩可由键偶极矩经矢量加法后得到。实验测得的偶极矩可以用来判断分子的空间构型。例如，同属于AB2型分子，CO2的μ=0，可以判断它是直线型的；H2S的μ≠0，可判断它是折线型的。可以用偶极矩表示极性大小。键偶极矩越大，表示键的极性越大；分子的偶极矩越大，表示分子的极性越大。
(3)特征性强(指纹)：
吸收峰位置------基团振动(除光学异构体，没有完全相同的谱图)
峰数目、频率、形状、强度-------化合物结构、聚集状态；
特征吸收峰显示官能团类型，指纹区特征提供确定化合物结构的依据，对于复杂分子结构的最终确定，需要结合紫外、核磁、质谱及其他理化数据综合判断。
(4)固液气态样均可用，且用量少、不破坏样品，分析速度快，重复性好；
(5)与色谱等联用(GC-FTIR)具有强大的定性功能。
(6)局限性：
灵敏度低(样品需要提纯)；
定量准确性低；
不同键型、不同振动类型的ε值不同；
红外光谱产生的条件
满足两个条件：
(1)辐射应具有能满足物质产生振动跃迁所需的能量，即化学键的振动频率与红外光的辐射频率相符合；
(2)辐射与物质间有相互偶合作用，即分子正负电荷中心不重叠，且分子的偶极矩产生变化。
注：对称分子：没有偶极矩，辐射不能引起共振，无红外活性，如氮气、氧气、氯气等；
非对称分子：有偶极矩，外活性。
峰位：化学键的力常数K越大，原子折合质量越小，键的振动频率越大，吸收峰将在高波数区出现；反之，出现在低波数区
峰数：峰数与分子自由度有关，无瞬间偶极矩变化，无红外吸收。
瞬间偶极矩大，吸收峰强；键两端原子电负性相差越大(极性越大)，吸收峰越强；
基频峰： 由基态跃迁到第一激发态，产生一个强的吸收峰；
倍频峰：由基态直接跃迁到第二激发态，产生一个弱的吸收峰。
爱学习的张小懒
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