1?紅外光的定義

1800年，英國(guó)科學(xué)家赫歇爾在實(shí)驗(yàn)室發(fā)現(xiàn)了紅外光。它是一種波長(zhǎng)比紅光長(zhǎng)的電磁波，具有明顯的熱效應(yīng)，使人們感覺到和看不見。科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，當(dāng)某些金屬和其他材料的表面照射某些波長(zhǎng)的光（可見光或不可見光）時(shí)，金屬和其他材料會(huì)發(fā)射電子流，稱為光電效應(yīng)。

紅外線，又稱紅外線，是一種波長(zhǎng)比可見光長(zhǎng)的電磁波(光)，波長(zhǎng)在770納米到1mm之間。通常，紅外線通常分為三個(gè)區(qū)域，接近紅外線區(qū)域（波長(zhǎng)780nm~2500nm），中紅外區(qū)(波長(zhǎng)25000nm~25000nm），遠(yuǎn)紅外區(qū)(波長(zhǎng)25μm~1000μm）。一般來說，近紅外光譜是由分子的倍頻和合頻產(chǎn)生的；中紅外光譜屬于分子的基頻振動(dòng)光譜；遠(yuǎn)紅外光譜屬于分子的旋轉(zhuǎn)光譜和某些基團(tuán)的振動(dòng)光譜。

由于絕大多數(shù)有機(jī)現(xiàn)了絕大多數(shù)有機(jī)物和無機(jī)物的基頻吸收帶，中紅外地區(qū)是研究和應(yīng)用最多的地區(qū)，數(shù)據(jù)積累最多，儀器技術(shù)最成熟。紅外光譜通常是指中紅外光譜。

2?產(chǎn)生紅外光譜

2.1?紅外光譜的定義

光譜分析是一種識(shí)別物質(zhì)并確定其化學(xué)成分、結(jié)構(gòu)或相對(duì)含量的方法。根據(jù)分析原理，光譜技術(shù)主要分為吸收光譜、發(fā)射光譜和散射光譜；

根據(jù)被測(cè)位置的形式，光譜技術(shù)主要包括原子光譜和分子光譜。紅外光譜屬于分子光譜，包括紅外發(fā)射和紅外吸收光譜譜。

當(dāng)一束具有連續(xù)波長(zhǎng)的紅外光通過物質(zhì)、振動(dòng)頻率或旋轉(zhuǎn)頻率與紅外光頻率相同時(shí)，分子吸收能量從原基態(tài)振動(dòng)（旋轉(zhuǎn)）動(dòng)能水平轉(zhuǎn)移到高能振動(dòng)（旋轉(zhuǎn)）動(dòng)能水平，分子吸收紅外輻射振動(dòng)和旋轉(zhuǎn)能水平，波長(zhǎng)光被物質(zhì)吸收。

因此，紅外光譜本質(zhì)上是一種根據(jù)分子內(nèi)原子之間的相對(duì)振動(dòng)和分子旋轉(zhuǎn)來確定物質(zhì)分子結(jié)構(gòu)和識(shí)別化合物的分析方法。用儀器記錄分子吸收紅外光的情況，得到紅外光譜圖。

當(dāng)外部電磁波照射分子時(shí)，如果電磁波的能量等于分子的兩能級(jí)差，則該頻率的電磁波被分子吸收，導(dǎo)致分子對(duì)應(yīng)能級(jí)的跳躍，宏觀表現(xiàn)為透射光強(qiáng)度較小。電磁波能量與分子的兩能級(jí)差必須是產(chǎn)生紅外吸收光譜的條件之一，這決定了吸收峰的位置。

紅外光吸收光譜的第二個(gè)條件是紅外光與分子之間的偶合作用。為了滿足這種情況，分子振動(dòng)時(shí)的偶極矩必須改變。這實(shí)際上保證了紅外光的能量傳遞給分子，通過分子振動(dòng)偶極矩的變化來實(shí)現(xiàn)。

紅外光譜?(Infrared?Spectroscopy,?IR)?研究究開始?20?世紀(jì)初，自?1940?紅外光譜在有機(jī)化學(xué)研究中得到了廣泛的應(yīng)用。現(xiàn)在一些新技術(shù)?(如發(fā)射光譜、光聲光譜、色譜-紅外聯(lián)用等。?紅外光譜技術(shù)的出現(xiàn)使紅外光譜技術(shù)更加蓬勃發(fā)展。

2.2?分子振動(dòng)類型

伸縮振動(dòng)和彎曲振動(dòng)。前者是指原子沿鍵軸的往復(fù)運(yùn)動(dòng)，在振動(dòng)過程中鍵長(zhǎng)發(fā)生變化。后者是指垂直于化學(xué)鍵的原子的振動(dòng)。不同的振動(dòng)形式通常用不同的符號(hào)表示。例如，伸縮振動(dòng)可分為對(duì)稱伸縮振動(dòng)和反對(duì)稱伸縮振動(dòng)?Vs?和Vas?表示。彎曲振動(dòng)可分為面內(nèi)彎曲振動(dòng)(δ)面外彎曲振動(dòng)(γ)。

2.3?紅外光譜表示法

波長(zhǎng)通常用于紅外光譜(λ)或波數(shù)(σ)用透光率表示吸收峰的位置(T%)或吸光度(A)為縱坐標(biāo)，表示吸收強(qiáng)度。

l?峰位:吸收峰位(吸收頻率)

各種分子官能團(tuán)的特征吸收峰只出現(xiàn)在紅外光譜的一定范圍內(nèi)，如：C=O伸縮振動(dòng)一般為1700cm-1范圍左右。

l?峰強(qiáng)：吸收峰強(qiáng)

峰的強(qiáng)度取決于分子振動(dòng)時(shí)偶極矩的變化，偶極矩的變化越小，譜帶強(qiáng)度越弱。

l?峰形:吸收峰形(尖峰、寬峰、肩峰)

紅外吸收可能在同一頻率范圍內(nèi)被不同的基團(tuán)吸收，如-OH、-NH伸縮振動(dòng)峰為3400~3200?cm-1.但兩者的峰型形狀明顯不同，峰型的差異有助于識(shí)別官能團(tuán)。

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