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紅外光譜儀的原理

閱讀:2040        發(fā)布時(shí)間:2019/10/25
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  紅外光譜儀是利用物質(zhì)對不同波長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。這樣,振動(dòng)頻率可以和特定的鍵型聯(lián)系起來。簡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。
 
  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)的測定和分子對稱性等,利用紅外光譜方法可測定分子的鍵長和鍵角,并由此推測分子的立體構(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。 激光對中儀
 
  分子在低波數(shù)區(qū)的許多簡正振動(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,稱為指紋區(qū)。利用這一特點(diǎn),人們采集了成千上萬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。
 

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