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紅外光譜儀的原理
紅外光譜儀是利用物質(zhì)對(duì)不同波長(zhǎng)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。
電磁光譜的紅外部分根據(jù)其同可見(jiàn)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)紅外光同微波毗鄰，能量低，可以用于旋轉(zhuǎn)光譜學(xué)。中紅外光 可以用來(lái)研究基礎(chǔ)震動(dòng)和相關(guān)的旋轉(zhuǎn)-震動(dòng)結(jié)構(gòu)。更高能量的近紅外光可以激發(fā)泛音和諧波震動(dòng)。
紅外光譜法的工作原理是由于震動(dòng)能級(jí)不同，化學(xué)鍵具有不同的頻率。共振頻率或者振動(dòng)頻率取決于分子等勢(shì)面的形狀、原子質(zhì)量、和*終的相關(guān)振動(dòng)耦合。為使分子的振動(dòng)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(duì)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(shí)，分子電子能量基態(tài)的勢(shì)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(guò)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(lái)。這樣，振動(dòng)頻率可以和特定的鍵型聯(lián)系起來(lái)。簡(jiǎn)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(huì)有許多鍵，并且振動(dòng)可能會(huì)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(lái)。
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(wú)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(cè)定和分子對(duì)稱(chēng)性等，利用紅外光譜方法可測(cè)定分子的鍵長(zhǎng)和鍵角，并由此推測(cè)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(jiǎn)正頻率計(jì)算熱力學(xué)函數(shù)等。
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(huì)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。 激光對(duì)中儀
分子在低波數(shù)區(qū)的許多簡(jiǎn)正振動(dòng)往往涉及分子中全部原子，不同的分子的振動(dòng)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(chēng)為指紋區(qū)。利用這一特點(diǎn)，人們采集了成千上萬(wàn)種已知化合物的紅外光譜，并把它們存入計(jì)算機(jī)中，編成紅外光譜標(biāo)準(zhǔn)譜圖庫(kù)。