紅外基礎(chǔ)概念

紅外基礎(chǔ)概念第一頁，共二十一頁，編輯于2023年，星期五紅外光譜與FTIR基本概念紅外基本概念紅外光譜本質(zhì)屬性紅外活性基本公式譜區(qū)的劃分紅外光譜出峰規(guī)律理解FTIR

FTIR儀器原理基本概念的理解紅外光譜的獲得FTIR工作流程第二頁，共二十一頁，編輯于2023年，星期五分子運(yùn)動(dòng)類別分子運(yùn)動(dòng)的能量由平動(dòng)能、轉(zhuǎn)動(dòng)能、振動(dòng)能和電子能四部分組成。分子運(yùn)動(dòng)服從量子力學(xué)規(guī)律。分子運(yùn)動(dòng)的能量E可以表示為：

E=E平＋E轉(zhuǎn)＋E振＋E電分子的平移運(yùn)動(dòng)可以連續(xù)變化，不是量子化的。分子的轉(zhuǎn)動(dòng)、振動(dòng)和電子運(yùn)動(dòng)都是量子化的。第三頁，共二十一頁，編輯于2023年，星期五紅外光譜是分子振動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)光譜分子所有運(yùn)動(dòng)都會(huì)產(chǎn)生紅外光譜？？紅外光是熱輻射.分子的振動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)能量在紅外譜區(qū)。第四頁，共二十一頁，編輯于2023年，星期五分子振動(dòng)運(yùn)動(dòng)分類

基團(tuán)的振動(dòng)模式分為兩大類，即伸縮振動(dòng)和彎曲振動(dòng)。第五頁，共二十一頁，編輯于2023年，星期五分子運(yùn)動(dòng)與紅外譜圖對應(yīng)關(guān)系第六頁，共二十一頁，編輯于2023年，星期五紅外活性一切分子的振動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)均有對應(yīng)的紅外光譜？雙原子分子？單原子分子？金屬？？O=C=O（理論3*3-5=4）偶極矩發(fā)生變化的振動(dòng)——紅外活性同理，對多原子分子而言，并非所有的振動(dòng)都有紅外吸收分子對稱運(yùn)動(dòng)沒有紅外吸收第七頁，共二十一頁，編輯于2023年，星期五基本公式ν(cm-1)＝104/λ(μm)T=I/I0

（I0入射光強(qiáng)度I透射光強(qiáng)度）A=log(I0/I)=-logT=εCL（ε

吸光系數(shù)C樣品濃度L吸收池厚度）（朗伯-比爾定律紅外光譜定量基礎(chǔ)）第八頁，共二十一頁，編輯于2023年，星期五紅外光譜的表示A=-logT=KCLT=I/I0坐標(biāo)的物理意義第九頁，共二十一頁，編輯于2023年，星期五譜區(qū)的劃分波段光譜范圍屬性應(yīng)用范圍近紅外區(qū)13,330—4000cm-1(0.75—2.5μm)倍頻吸收區(qū)含羥基，胺基化合物及絡(luò)合物分析中紅外區(qū)4000—400cm-1(2.5—25μm)(4000—1300cm-1)(1300—400cm-1)官能團(tuán)吸收區(qū)指紋吸收區(qū)官能團(tuán)鑒別，定性，定量分析化合物精細(xì)結(jié)構(gòu)鑒別，定量分析遠(yuǎn)紅外區(qū)650—10cm-1(25—1000μm)分子轉(zhuǎn)動(dòng)吸收區(qū)無機(jī)物，金屬有機(jī)化合物，催化劑，吸附劑第十頁，共二十一頁，編輯于2023年，星期五基團(tuán)頻率不同分子中相同基團(tuán)的某種振動(dòng)模式，如果振動(dòng)頻率基本相同，總是出現(xiàn)在某一范圍較窄的頻率區(qū)間，有相當(dāng)強(qiáng)的紅外吸收強(qiáng)度，且與其它振動(dòng)頻率分得開，這種振動(dòng)頻率稱為基團(tuán)頻率?；鶊F(tuán)頻率受分子中其余部分影響較小，具有特征性，可用于鑒定該基團(tuán)的存在。大多數(shù)特征基團(tuán)頻率出現(xiàn)在4000－1330cm-1之間。

第十一頁，共二十一頁，編輯于2023年，星期五指紋頻率1330－400cm-1區(qū)間稱為指紋區(qū)。指紋區(qū)出現(xiàn)的頻率有基團(tuán)頻率和指紋頻率。指紋頻率不是某個(gè)基團(tuán)的振動(dòng)頻率，而是整個(gè)分子或分子的一部分振動(dòng)產(chǎn)生的。分子結(jié)構(gòu)的微小變化會(huì)引起指紋頻率的變化。指紋頻率沒有特征性，但對特定分子是特征的。

不能企圖將全部指紋頻率進(jìn)行指認(rèn)。第十二頁，共二十一頁，編輯于2023年，星期五常見基團(tuán)特征頻率第十三頁，共二十一頁，編輯于2023年，星期五紅外出峰規(guī)律——四區(qū)劃分┕━━━━━━━━━━━━┙4000～2200cm-1

端H結(jié)構(gòu)┕━━━┙2500～2000cm-1

叁鍵、連雙鍵┕━━━━━━┙1600～400cm-1

單鍵┕━━┙1800～1500cm-1

雙鍵第十四頁，共二十一頁，編輯于2023年，星期五紅外光譜解析步驟應(yīng)先算出分子的不飽和度。確定分子所含基團(tuán)及化學(xué)鍵的類型，判斷化合物的種類。4000－1333cm-1范圍為官能團(tuán)區(qū)，可以判斷化合物的種類。根據(jù)樣品來源信息，種類等情況，結(jié)合譜庫檢索和標(biāo)準(zhǔn)樣品譜圖的對比特別是進(jìn)行指紋區(qū)的比較，確定樣品的歸屬。1333－650cm-1范圍為指紋區(qū)，反映整個(gè)分子結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)。三個(gè)要素：峰位、形狀、相對比例第十五頁，共二十一頁，編輯于2023年，星期五理解FT變換1.FTIR光路圖2.重要概念(FT變換,干涉圖,單通道光譜)3.紅外光譜的獲得4.FTIR工作流程第十六頁，共二十一頁，編輯于2023年，星期五FTIR光路圖

從光源（如：SiC棒）發(fā)出的紅外光照射到干涉儀。經(jīng)過干涉以后光通過樣品腔，然后聚焦在檢測器。TENSOR27光譜儀的光路圖第十七頁，共二十一頁，編輯于2023年，星期五幾個(gè)基本概念的理解干涉圖：干涉圖是所有波長的干涉條紋的連續(xù)求和。表征光強(qiáng)隨光程差的變化。FT變換：數(shù)學(xué)運(yùn)算方法。通過傅里葉數(shù)學(xué)變換（FT）把干涉圖轉(zhuǎn)變成單通道光譜圖。單通道光譜：各頻率對應(yīng)的光強(qiáng)，是光源輸出，分束器特性，檢測器響應(yīng)等的所有儀器部件的綜合結(jié)果（也反映了空氣中水氣和CO2的吸收）。檢測器信號離散傅里葉變換（DFT）公式：S(k.Δ)=ΣI(nΔx)exp(i2πkn/N)第十八頁，共二十一頁，編輯于2023年，星期五紅外光譜的獲得FT變換T()=S()/R()第十九頁，共二十一頁，編輯于2023年，星期五FTIR工作流程IR光源干涉儀樣品檢測器光頻率和吸收紅外光干涉光干涉圖FT變換單通道圖強(qiáng)度變化透過圖T()=S()/R()第二十頁，共二十一頁，編輯于2023年，星期五FTIR檢測范圍的變換FTIR檢測范圍的變換是通過不同光源、分束器和檢測器的組合實(shí)現(xiàn)的。FTIR光源分束器檢測器MIRGlobarKBrCsIZnSeDTGSMCTNIRTungstenCaF