紅外光譜儀的簡介

紅外光譜儀是利用物質(zhì)對不同波長的紅外輻射的吸收特性，進(jìn)行分子結(jié)構(gòu)和化學(xué)組成分析的儀器。紅外光譜儀通常由光源，單色器，探測器和計算機(jī)處理信息系統(tǒng)組成。根據(jù)分光裝置的不同，分為色散型和干涉型。

對色散型雙光路光學(xué)零位平衡紅外分光光度計而言，當(dāng)樣品吸收了一定頻率的紅外輻射后，分子的振動能級發(fā)生躍遷，透過的光束中相應(yīng)頻率的光被減弱，造成參比光路與樣品光路相應(yīng)輻射的強(qiáng)度差，從而得到所測樣品的紅外光譜。

電磁光譜的紅外部分根據(jù)其同可見光譜的關(guān)系，可分為近紅外光、中紅外光和遠(yuǎn)紅外光。 遠(yuǎn)紅外光(大約400-10 cm-1)同微波毗鄰，能量低，可以用于旋轉(zhuǎn)光譜學(xué)。中紅外光(大約4000-400cm-1)可以用來研究基礎(chǔ)震動和相關(guān)的旋轉(zhuǎn)-震動結(jié)構(gòu)。更高能量的近紅外光(14000-4000cm-1)可以激發(fā)泛音和諧波震動。

紅外光譜法的工作原理是由于震動能級不同，化學(xué)鍵具有不同的頻率。共振頻率或者振動頻率取決于分子等勢面的形狀、原子質(zhì)量、和Z終的相關(guān)振動耦合。為使分子的振動模式在紅外活躍，必須存在雙極子的改變。具體的，在波恩-奧本海默和諧振子近似中，例如，當(dāng)對應(yīng)于電子基態(tài)的分子哈密頓量能被分子幾何結(jié)構(gòu)的平衡態(tài)附近的諧振子近似時，分子電子能量基態(tài)的勢面決定的固有振蕩模，決定了共振頻率。

然而，共振頻率經(jīng)過一次近似后同鍵的強(qiáng)度和鍵兩頭的原子質(zhì)量聯(lián)系起來。這樣，振動頻率可以和特定的鍵型聯(lián)系起來。簡單的雙原子分子只有一種鍵，那就是伸縮。更復(fù)雜的分子可能會有許多鍵，并且振動可能會共軛出現(xiàn)，導(dǎo)致某種特征頻率的紅外吸收可以和化學(xué)組聯(lián)系起來。常在有機(jī)化合物中發(fā)現(xiàn)的CH2組，可以以 “對稱和非對稱伸縮”、“剪刀式擺動”、“左右搖擺”、“上下?lián)u擺”和“扭擺”六種方式振動。

紅外光譜儀是利用物質(zhì)對不同波長的紅外輻射的吸收特性，進(jìn)行分子結(jié)構(gòu)和化學(xué)組成分析的儀器，被廣泛用于多各行業(yè)中。紅外光譜儀適用于哪些領(lǐng)域中呢?下面小編就來具體介紹一下紅外光譜儀的適用范圍，希望可以幫助到大家。

紅外光譜儀的應(yīng)用

紅外光譜儀應(yīng)用于染織工業(yè)、環(huán)境科學(xué)、生物學(xué)、材料科學(xué)、高分子化學(xué)、催化、煤結(jié)構(gòu)研究、石油工業(yè)、生物醫(yī)學(xué)、生物化學(xué)、藥學(xué)、無機(jī)和配位化學(xué)基礎(chǔ)研究、半導(dǎo)體材料、日用化工等研究領(lǐng)域。

紅外光譜可以研究分子的結(jié)構(gòu)和化學(xué)鍵，如力常數(shù)的測定和分子對稱性等，利用紅外光譜方法可測定分子的鍵長和鍵角，并由此推測分子的立體構(gòu)型。根據(jù)所得的力常數(shù)可推知化學(xué)鍵的強(qiáng)弱，由簡正頻率計算熱力學(xué)函數(shù)等。

分子中的某些基團(tuán)或化學(xué)鍵在不同化合物中所對應(yīng)的譜帶波數(shù)基本上是固定的或只在小波段范圍內(nèi)變化，因此許多有機(jī)官能團(tuán)例如甲基、亞甲基、羰基，氰基，羥基，胺基等等在紅外光譜中都有特征吸收，通過紅外光譜測定，人們就可以判定未知樣品中存在哪些有機(jī)官能團(tuán)，這為Z終確定未知物的化學(xué)結(jié)構(gòu)奠定了基礎(chǔ)。

由于分子內(nèi)和分子間相互作用，有機(jī)官能團(tuán)的特征頻率會由于官能團(tuán)所處的化學(xué)環(huán)境不同而發(fā)生微細(xì)變化，這為研究表征分子內(nèi)、分子間相互作用創(chuàng)造了條件。

分子在低波數(shù)區(qū)的許多簡正振動往往涉及分子中全部原子，不同的分子的振動方式彼此不同，這使得紅外光譜具有像指紋一樣高度的特征性，稱為指紋區(qū)。利用這一特點(diǎn)，人們采集了成千上萬種已知化合物的紅外光譜，并把它們存入計算機(jī)中，編成紅外光譜標(biāo)準(zhǔn)譜圖庫。

人們只需把測得未知物的紅外光譜與標(biāo)準(zhǔn)庫中的光譜進(jìn)行比對，就可以迅速判定未知化合物的成份。

當(dāng)代紅外光譜技術(shù)的發(fā)展已使紅外光譜的意義遠(yuǎn)遠(yuǎn)超越了對樣品進(jìn)行簡單的常規(guī)測試并從而推斷化合物的組成的階段。紅外光譜儀與其它多種測試手段聯(lián)用衍生出許多新的分子光譜領(lǐng)域，例如，色譜技術(shù)與紅外光譜儀聯(lián)合為深化認(rèn)識復(fù)雜的混合物體系中各種組份的化學(xué)結(jié)構(gòu)創(chuàng)造了機(jī)會；把紅外光譜儀與顯微鏡方法結(jié)合起來，形成紅外成像技術(shù)，用于研究非均相體系的形態(tài)結(jié)構(gòu)，由于紅外光譜能利用其特征譜帶有效地區(qū)分不同化合物，這使得該方法具有其它方法難以匹敵的化學(xué)反差。

紅外光譜儀的應(yīng)用領(lǐng)域

使用紅外光譜儀對材料進(jìn)行定性分析，廣泛應(yīng)用于各大、專院校，科研院所及廠礦企業(yè)。常見具備紅外光譜儀檢測能力的機(jī)構(gòu)有：四川大學(xué)、西南交通大學(xué)、中藍(lán)晨光化工研究院、華通特種工程塑料研究zhong心等。

進(jìn)行化合物的鑒定 進(jìn)行未知化合物的結(jié)構(gòu)分析；

進(jìn)行化合物的定量分析 進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)動力學(xué)、晶變、相變、材料拉伸與結(jié)構(gòu)的瞬變關(guān)系研究；

工業(yè)流程與大氣污染的連續(xù)檢測；

在煤炭行業(yè)對游離二氧化硅的監(jiān)測；

衛(wèi)生檢疫，制藥，食品，環(huán)保，公an，石油， 化工，光學(xué)鍍膜，光通信，材料科學(xué)等諸多領(lǐng)域珠寶行業(yè)的檢測；

水晶石英羥基的測量；

 聚合物的成分分析；

 藥物分析......