先簡單介紹一下紅外的基本知識:

1.?什么是光譜技術(shù)？紅外屬于哪一類？

光譜分析是一種根據(jù)物質(zhì)光譜識別物質(zhì)并確定其化學(xué)成分、結(jié)構(gòu)或相對含量的方法。根據(jù)分析原理，光譜技術(shù)主要分為吸收光譜、發(fā)射光譜和散射光譜；根據(jù)被測位置的形式，光譜技術(shù)主要包括原子光譜和分子光譜。紅外光譜儀屬于分子光譜，包括紅外發(fā)射和紅外吸收光譜，通常用于紅外吸收光譜。

2.?紅外吸收光譜的基本原理是什么？

分子運動有四種:平動、旋轉(zhuǎn)、振動和電子運動，其中后三種是量子運動。分子來自較低的能級E1.吸收一種能量hv光子移到更高能級的光子E2.滿足能量守恒定律的整個運動過程E2-E1=hv。能級之間的差異越小，分子吸收的光頻率越低，波長越長。

紅外吸收光譜是由分子振動和紅外吸收光譜，?組成化學(xué)鍵或官能團的原子處于連續(xù)振動（或旋轉(zhuǎn)）狀態(tài)，其振動頻率與紅外光相當。因此，當紅外光照射分子時，分子中的化學(xué)鍵或官能團可以振動吸收。不同的化學(xué)鍵或官能團吸收不同的頻率，紅外光譜儀將處于不同的位置，以獲得分子中包含的化學(xué)鍵或官能團的信息。

紅外光譜儀本質(zhì)上是一種根據(jù)分子內(nèi)原子之間的相對振動和分子旋轉(zhuǎn)來確定物質(zhì)分子結(jié)構(gòu)和識別化合物的分析方法。

分子的轉(zhuǎn)動能級差小，吸收的光頻率低，波長長長，因此分子的純轉(zhuǎn)動能譜出現(xiàn)在遠紅外區(qū)域(25~300?μm）。振動能級差遠大于旋轉(zhuǎn)能級差，分子振動能級躍遷吸收的光頻率較高，分子純振動能譜一般出現(xiàn)在中紅外區(qū)(2.5~25?μm）。(注:分子電子能級躍遷吸收的光屬于紫外可見吸收光譜的范疇)

值得注意的是，只有當分子的偶極矩發(fā)生變化時，振動才具有紅外活性（注：如果分子的極化率發(fā)生變化，則振動具有拉曼活性）。?

3.?分子的主要振動類型

在中紅外區(qū)域，分子中的基團主要有伸縮振動和彎曲振動兩種振動模式。伸縮振動是指基團中的原子沿價鍵方向來回移動（對稱和反對稱），彎曲振動是指垂直于價鍵方向的運動（搖擺、扭曲、剪切等），如上圖所示。

4.?紅外光譜儀和紅外光譜儀分區(qū)

紅外光譜儀通常分為三個區(qū)域:近紅外區(qū)(0.75~2.5?μm)、中紅外區(qū)(2.5~25?μm)和遠紅外(25~3000?μm)。一般來說，近紅外光譜儀是由分子的倍頻和合頻產(chǎn)生的；中紅外光譜儀屬于分子的基頻振動光譜；遠紅外光譜儀屬于分子的旋轉(zhuǎn)光譜和某些基團的振動光譜。(注:由于中紅外地區(qū)出現(xiàn)了絕大多數(shù)有機物和無機物的基頻吸收帶，中近紅外光譜儀儀

紅外區(qū)是研究和應(yīng)用最多的區(qū)域，數(shù)據(jù)積累最多，儀器技術(shù)最成熟。紅外光譜儀通常指中紅外光譜儀)

根據(jù)吸收峰的來源，中紅外光譜儀圖(2.5~25?μm)一般分為特征頻率區(qū)(2).5~7.7?μm，即4000-1330?cm-1)以及指紋區(qū)(7.7~16.7μm,即1330-400?cm-1)兩個區(qū)域。其中，特征頻率區(qū)域的吸收峰基本上是由基團的伸縮振動產(chǎn)生的。數(shù)量不多，但特點強。因此，它在基團評估中非常有價值，主要用于評估官能組。在酮、酸、酯或酰胺等化合物中，其伸縮振動總是在5.9μm一個強吸收峰出現(xiàn)在左右，.9μm左右有強吸收峰，大致可以斷定分子中有基礎(chǔ)。

指紋區(qū)的情況不同，峰多復(fù)雜，特點不強，主要由一些單鍵組成C-O、C-N和C-X(鹵素原子)等C-H、O-H等待含氫基團的彎曲振動C-C產(chǎn)生骨架振動。當分子結(jié)構(gòu)稍有不同時，該區(qū)域的吸收會有細微的差異。這種情況被稱為指紋區(qū)，因為每個人都有不同的指紋。指紋區(qū)有助于區(qū)分結(jié)構(gòu)相似的化合物。

下表顯示了一些特征基團的振動頻率，我們將結(jié)合實例分享以下幾期。

5.?紅外光譜儀是定性分析還是定量分析？有哪些應(yīng)用？?

紅外吸收光譜主要用于定性分析分子中的官能組或定量分析（很少使用，特別是在多組分中）。紅外光譜儀廣泛應(yīng)用于樣品、固體、液體或氣體樣品、無機、有機和聚合物化合物。

在分析未知產(chǎn)品時，紅外可以給出官方群體信息，結(jié)合質(zhì)譜、核磁化、單晶衍射等方法確認產(chǎn)品結(jié)構(gòu)（應(yīng)用最廣泛）；紅外，特別是原位紅外，可用于確定中間產(chǎn)物、催化劑表面物種的吸附反應(yīng)；材料的性質(zhì)，例如，吡啶吸附紅外可以測試材料的酸類和酸量，CO吸附的紅外可根據(jù)其峰值判斷材料CO然后知道催化劑中的金屬原子是否以單原子的形式存在。

6.?紅外光譜儀的分析來分析紅外光譜儀？重要的數(shù)據(jù)庫是什么？

主要官能團信息通常通過特征頻率進行分析。簡單的紅外光譜儀法通常采用比較法來識別物質(zhì)，即與標準物質(zhì)進行比較和咨詢，但該方法對樣品有很高的要求，并取決于光譜圖庫的大小。一致的譜圖如果在譜圖庫中找不到，可以通過人工解譜進行分析，需要大量的紅外知識和經(jīng)驗積累。大多數(shù)化合物的紅外譜圖都很復(fù)雜，即使是有經(jīng)驗的專家也不能保證從孤立的紅外譜圖中獲得所有的分子結(jié)構(gòu)信息。如果需要確定分子結(jié)構(gòu)信息，則需要使用其他分析和測試方法，如核磁性、質(zhì)譜、紫外光譜等。

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