紅外光譜介紹  

紅外光譜（Infrared Spectroscopy）是一種利用物質(zhì)對(duì)紅外光的吸收特性來(lái)分析分子結(jié)構(gòu)和化學(xué)組成的光譜分析方法。

它是基于分子振動(dòng)引起的特定波長(zhǎng)紅外光吸收，揭示物質(zhì)中化學(xué)鍵和functional group的信息。

紅外光譜廣泛應(yīng)用于化學(xué)、生物、材料、制藥、環(huán)境監(jiān)測(cè)等領(lǐng)域，是一種強(qiáng)大的定性和定量分析工具。

  紅外光譜的原理  

紅外光譜的核心原理是分子振動(dòng)與紅外光輻射的相互作用。分子中的化學(xué)鍵在特定頻率下會(huì)發(fā)生振動(dòng)，如拉伸、彎曲或扭轉(zhuǎn)。當(dāng)紅外光照射到樣品時(shí)，如果光的頻率與分子振動(dòng)的頻率相匹配，分子會(huì)吸收這一部分光能，引起振動(dòng)能級(jí)躍遷。這種吸收產(chǎn)生的光譜圖稱為紅外光譜。

 紅外光譜的頻率范圍 

通常分為以下三個(gè)區(qū)域：

近紅外區(qū)（12800–4000 cm?1）：分子振動(dòng)的倍頻和組合頻率區(qū)域。

中紅外區(qū)（4000–400 cm?1）：主要的基團(tuán)振動(dòng)吸收區(qū)，是紅外光譜研究的核心區(qū)域。

遠(yuǎn)紅外區(qū)（400–10 cm?1）：通常用于研究分子中的較弱鍵或晶格振動(dòng)。

  紅外光譜的分類與技術(shù)  

根據(jù)儀器技術(shù)和光譜采集方式，紅外光譜可分為以下幾種：

① 傅里葉變換紅外光譜（FTIR）

現(xiàn)代紅外光譜的主流技術(shù)，采用傅里葉變換快速獲取高分辨率光譜。

優(yōu)點(diǎn)：靈敏度高、信噪比好、采樣速度快。

② 衰減全反射紅外光譜（ATR-IR）

借助ATR晶體將紅外光在樣品表面進(jìn)行全反射，適合液體或固體樣品。

優(yōu)點(diǎn)：無(wú)需樣品制備、操作簡(jiǎn)單。

③ 漫反射紅外光譜（DRIFTS）

通過(guò)分析樣品表面散射的紅外光，適用于粉末或粗糙表面材料。

優(yōu)點(diǎn)：無(wú)需樣品壓片。

④ 氣體紅外光譜

配備長(zhǎng)光程氣體池，用于痕量氣體檢測(cè)和污染監(jiān)測(cè)。

  紅外光譜的優(yōu)缺點(diǎn)  

優(yōu)點(diǎn)：

對(duì)樣品的破壞極小，適合貴重樣品研究。

分析速度快，可實(shí)現(xiàn)在線實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。

能分析固體、液體和氣體樣品。

對(duì)微量和痕量成分也有較好的檢測(cè)能力。

缺點(diǎn)：

水分對(duì)紅外光的強(qiáng)吸收可能影響測(cè)量精度。

紅外光譜主要檢測(cè)極性化學(xué)鍵，非極性分子（如N≡N）的信號(hào)較弱。

樣品基體效應(yīng)和吸收峰重疊可能影響定量分析的準(zhǔn)確性。