红外光谱介绍.docVIP

红外光谱 红外光谱主要是用于研究原子间化学键振动、晶格振动能级跃迁对红外辐射所产生的共振吸收，即红外光谱主要反映物质分子中振动能级的变化，因此也叫振动光谱。 在给定的物质中，内振动的频率主要决定于振动原子的性质，各种基团的红外光谱除受本身的对称性及环境的影响使光谱特征发生一定程度的变化外，对于给定的原子基团，其吸收谱带总是出现在一个相当恒定的范围内，具有一定的特征性，这样的吸收谱带称作特征吸收谱带（或特征峰），吸收谱带极大值的波数位置称为特征基团频率。这些频率只与特定的基团有关而与该基团所在的物质无关。如果一种物质中同时含有多种基团，则多种基团同时分别对红外辐射产生特征吸收。由于物质内部多种基团之间还存在一定的相互作用与影响，对于给定的物质将出现特征的红外吸收光谱，产生“指纹频率”。指纹频率不是起源于某个基团的振动，而是整个分子或分子的一部分振动产生的。指纹频率对分子结构的微小变化具有较大的灵敏性，对于特定分子是特征的，因此，指纹频率成为鉴定具有特定结构和组成的物质种属的有效手段之一。 红外电磁辐射可分为近红外、中红外和远红外三个小区，目前较公认的划分方法是14000～4000 cm-1为近红外区，4000～400 cm-1 为中红外区，400～10 cm 远红外光谱主要反映分子内部的振动，包括重原子之间的伸缩振动和弯曲振动以及分子之间的振动，如晶格振动产生的共振吸收。 中红外光谱主要反映物质的指纹频率，大多数物质（尤其是组成宝石的无机物质）的基频振动出现在中红外区，少数出现在远红外区。中红外光谱与远红外光谱结合在一起成为鉴定宝石种属的关键指纹区。 近红外 分子在中红外谱区的吸收是由于振动状态在相邻振动能级之间的跃迁而形成的，而远红外谱区的吸收是由于分子振动的倍频（振动状态在相隔一个或几个能级间的跃迁）或合频（分子两种振动状态的能级同时发生跃迁）吸收所造成的。分子中只有基频振动的频率在2000 cm-1 红外光谱具有高度的特征性，除光学异构外，没有两种化合物的红外光谱是完全相同的。红外光谱中往往具有几组相关峰可以相互佐证而增强了定性和结构分析的可靠性，因而在官能团定性方面，是紫外、核磁、质谱等结构分析方法所不及的。 矿物红外光谱反映矿物化学成分、结构特征，矿物大多数属离子化合物，具各种阴离子团（硅酸盐、碳酸盐、硼酸盐、磷酸盐、硫酸盐、钨酸盐、钼酸盐、砷酸盐、钒酸盐、铬酸盐），振动强大而稳定。矿物红外光谱能较快测出各种阴离子团，以阴离子团再研究相关的阳离子成分及矿物成分结构。