红外吸收光谱(IR )的基本原理及应用 基本原理 当红外光照射物质分子时,其具有的能量引起振动能级和转动能级的跃迁,不同的分子和基团具有不同的振动,根据分子的特征吸收可以鉴定化合物和分子的结构。 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射线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吸收光谱。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。 分子的振动和转动的能量不是连续而是量子化的。但由于在分子的振动跃迁过程中也常常伴随转动跃迁,使振动光谱呈带状。所以分子的红外光谱属带状光谱。分子越大,红外谱带也越多。 红外光谱的应用 (一)化合物的鉴定 用红外光谱鉴定化合物,其优点是简便、迅速和可靠;同时样品用量少、可回收;对样品也无特殊要求,无论气体、固体和液体均可以进行检测。有关化合物的鉴定包括下列几种: 1、鉴别化合物的异同 某个化合物的红外光谱图同熔点、沸点、折射率和比旋度等物理常数一样是该化合物的一种特征。尤其是有机化合物的红外光谱吸收峰多达 2 0 个以上,如同人的指纹一样彼此各不相同,因此用它鉴别化合物的异同,可靠性比其它物理手段强。如果二个样品在相同的条件下测得的光谱完全一致,就可以确认它们是同一化合物,例外较少。但当二个图有差别时,情况较复杂,须考虑下列因素,方能作出正确的结论: A.同质异晶体:此为化学结构完全相同而晶形不同的化合物。由于分子在不同晶体的晶格中排列方式不一样,因此对光的散射和折射不相同,致使同质异晶体的固相红外光谱有差异,而在溶液中测的液相光谱应是相同的。 B、同系物:同系物仅是构成链的单元数不同,因此它们的分子无序排列的液相光谱往往相同,固相光谱则因晶体内晶胞不同而有微小的差别。所以在鉴定大分子的聚合物、多糖和长脂肪链的同系物时,最好同时对比固相和液相光谱的异同,方能作出正确的判...