红外光谱吸收原理

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红外吸收光谱的基本原理

红外吸收光谱的基本原理一、分子的振动与红外吸收任何物质的分子都是由原子通过化学键联结起来而组成的。

分子中的原子与化学键都处于不断的运动中。

它们的运动，除了原子外层价电子跃迁以外，还有分子中原子的振动和分子本身的转动。

这些运动形式都可能吸收外界能量而引起能级的跃迁，每一个振动能级常包含有很多转动分能级，因此在分子发生振动能级跃迁时，不可避免的发生转动能级的跃迁，因此无法测得纯振动光谱，故通常所测得的光谱实际上是振动-转动光谱，简称振转光谱。

1、双原子分子的振动分子的振动运动可近似地看成一些用弹簧连接着的小球的运动。

以双原子分子为例，若把两原子间的化学键看成质量可以忽略不计的弹簧，长度为r （键长），两个原子分子量为m 1、m 2。

如果把两个原子看成两个小球，则它们之间的伸缩振动可以近似的看成沿轴线方向的简谐振动，如图3—2。

因此可以把双原子分子称为谐振子。

这个体系的振动频率υ（以波数表示），由经典力学（虎克定律）可导出：C ——光速（3×108 m/s ）υ= K ——化学键的力常数（N/m ） μ——折合质量（kg ） μ= 如果力常数以N/m 为单位，折合质量μ以原子质量为单位，则上式可简化为υ=130.2 双原子分子的振动频率取决于化学键的力常数和原子的质量，化学键越强，相对原子质量越小，振动频率越高。

H-Cl 2892.4 cm -1 C=C 1683 cm -1C-H 2911.4 cm -1 C-C 1190 cm -1同类原子组成的化学键（折合质量相同），力常数大的，基本振动频率就大。

由于氢的原子质量最小，故含氢原子单键的基本振动频率都出现在中红外的高频率区。

2、多原子分子的振动1¦Ð¦Ì2c K m 1m 2m 1m2+K μ(1)、基本振动的类型多原子分子基本振动类型可分为两类：伸缩振动和弯曲振动。

亚甲基CH 2的各种振动形式。

对称伸缩振动不对称伸缩振动亚甲基的伸缩振动剪式振动面内摇摆面外摇摆扭曲变形面内弯曲振动面外弯曲振动亚甲基的基本振动形式及红外吸收A 、伸缩振动用υ表示，伸缩振动是指原子沿着键轴方向伸缩，使键长发生周期性的变化的振动。

红外吸收光谱的原理及应用

红外吸收光谱的原理及应用一、红外吸收光谱的原理红外吸收光谱（Infrared Absorption Spectroscopy）是一种常见的光谱分析技术，它利用物质分子对红外辐射的吸收特性进行分析和研究。

红外光谱的原理基于分子的振动和转动引起的能量变化。

在红外辐射的作用下，分子会吸收特定波长或频率的光，从而发生能级跃迁并产生吸收峰。

根据不同的吸收峰位置和强度，可以推断物质的结构、组成和化学环境等信息。

红外吸收光谱的原理主要包括以下几个方面： 1. 分子的振动和转动：分子在吸收红外辐射时，会发生振动和转动。

振动包括拉伸、弯曲和扭转等不同形式，每个分子都有特定的振动模式和频率，使其能够吸收不同波长的红外辐射。

2. 分子吸收特定波长的光：分子在特定波长范围内吸收红外辐射，产生吸收峰。

根据吸收峰的位置和强度，可以确定分子的化学键、官能团和分子结构等信息。

3. 光谱图的解读：通过测量物质对红外辐射的吸收情况，可以得到红外光谱图。

光谱图通常以波数为横轴，吸收峰强度为纵轴，常用峰位和峰形进行分析和判断。

二、红外吸收光谱的应用红外吸收光谱具有广泛的应用领域，主要包括以下几个方面：1. 化学分析红外光谱在化学分析中起着重要作用，可以用于鉴定和分析各种有机和无机化合物。

通过测量样品的红外光谱，可以获得化学键和官能团的信息，从而判断物质的结构和组成。

红外光谱被广泛应用于有机化学、药物分析、环境监测等领域。

2. 药物研发红外光谱在药物研发中具有重要的应用价值。

通过红外光谱分析药物的结构和成分，可以判断药物的稳定性、纯度和相态等性质。

红外光谱还可以用于药物的质量控制和检验，确保药物的安全有效。

3. 材料科学在材料科学领域，红外光谱可以用于材料的表征和分析。

不同材料的红外光谱具有独特的特征，可以用于识别和鉴别材料，评估材料的结构、质量和性能。

红外光谱被广泛应用于聚合物材料、无机材料、涂层材料等领域。

4. 生物医学研究红外光谱在生物医学研究中有着重要的应用。

红外吸收光谱法-基本原理

红外吸收光谱法
基本原理
红外光谱的发展
Discovery of infrared Light
William Herschel
红外吸收光谱法
▪ 在未知物结构解析中有重要应用 ▪ “四大波谱”技术之一 ▪ 利用物质分子对红外辐射(0.78-40 μm)的特征吸收鉴别物质分子结构或定量分析
分子振动分子转动
O=C=O
不对称伸缩振动
分子的振动类型
分子基团的振动频率（双原子分子）
1 k 2
虎克定律
伸缩振动频率的计算
▪ H-Cl为例
1 k 2
k 5.1N / cm
m1 m2 35.51.0 0.97
m1 m2 35.5 1.0
H Cl
1
2
k
2993 cm1
基频吸收峰
红外振动频率的分类
分子的振动类型
分子振动方式
伸缩振动变形振动
对称伸缩振动不对称伸缩振动面内变形振动
面外变形振动
剪式振动面内摇摆振动面外摇摆振动面外扭曲振动
伸缩振动
对称伸缩振动 Symmetric stretching
不对称伸缩振动 Asymmetric stretching
弯曲振动
剪式振动 Deformation
面外摇摆振动 Wagging
面内摇摆振动 Rocking
扭Hale Waihona Puke 振动 Twisting分子的振动自由度
N个原子组成的分子，3N个自由度 3N=平动自由度+转动自由度+振动自由度
由N个原子组成的分子：平动自由度=3 由N个原子组成的线形分子：转动自由度=2 由N个原子组成的非线形分子：转动自由度=3

红外吸收光谱法

）．未知物结构的测定（ 2 ）．未知物结构的测定
基本方法：基本方法：图谱解析测绘样品的红外谱图分析吸收峰的位置、形状、强度等要素分析吸收峰的位置、形状、确定分子中所含的基团或化学键推断分子的结构
步骤1 步骤1：准备工作了解样品的来源、制备过程、外观、了解样品的来源、制备过程、外观、纯度、纯度、经元素分析后确定的化学式以及熔沸点、溶解性质等物理性质，点、沸点、溶解性质等物理性质，取得对样品有个初步的认识或判断
特点光谱来源：分子振动和转动；光谱来源：分子振动和转动；样品：气态、液态、固态样品；样品：气态、液态、固态样品；应用：结构分析。应用：结构分析。
一、
红外吸收光谱法的基本原理
1、红外光谱(IR)的产生、红外光谱的产生样品受到的红外光照射时，射时，分子吸收其中一些频率的辐射，一些频率的辐射，发生振-转能级的跃迁, 生振-转能级的跃迁, 分子的偶极矩发生变即得红外光谱。化，即得红外光谱。
3. 单色器
组成：色散元件、准直镜和狭缝。组成：色散元件、准直镜和狭缝。棱镜：单晶。棱镜：LiF、CaF2、NaF、KBr单晶。、、单晶光栅：可用几个光栅组合。光栅：可用几个光栅组合。
三、
红外光谱法的应用
1
）．已知物的鉴定（ 1 ）．已知物的鉴定）．未知物结构的测定（ 2 ）．未知物结构的测定
二、色散型红外光谱仪
与紫外可见分光光度计对比基本组成部件相似：均有光源、吸收池、基本组成部件相似：均有光源、吸收池、单相似色器、检测器等。色器、检测器等。每个部件的结构、材料和性能不同：每个部件的结构、材料和性能不同：不同如光源、吸收池等。如光源、吸收池等。

红外吸收光谱产生的原因

红外吸收光谱产生的原因
红外吸收光谱是一种分析化学中常用的技机，它的产生主要是由于分子内部原子或原子团的振动和转动。

当分子受到红外辐射时，会发生特定的振动和转动，这些振动和转动可以吸收特定波长的红外光，从而产生红外吸收光谱。

具体来说，分子中的原子或原子团与化学键的振动和转动会导致分子整体的偶极矩发生变化，而红外光谱正是通过检测这种偶极矩的变化来实现对分子结构和成分的分析。

不同种类的分子内部结构和化学键会导致不同的振动频率和强度，因此红外吸收光谱能够提供关于分子结构和组成的重要信息。

总的来说，红外吸收光谱产生的主要原因是分子内部的振动和转动，这种振动和转动会导致分子对特定波长的红外光发生吸收，从而形成特征的吸收光谱。

红外吸收光谱(IR)大体原理及应用

红外吸收光谱（IR）的大体原理及应用一、红外吸收光谱的历史太阳光透过三棱镜时，能够分解成红、橙、黄、绿、蓝、紫的光谱带；1800年，发此刻红光的外面，温度会升高。

如此就发觉了具有热效应的红外线。

红外线和可见光一样，具有反射、色散、衍射、干与、偏振等性质；它的传播速度和可见光一样，只是波长不同，是电磁波总谱中的一部份。

（图一）、波长范围在微米到大约1000微米左右。

红外区又能够进一步划分为近红外区＜到2微米，基频红外区（也称指纹区，2至25微米）和远红外区（25微米至1000微米）三个部份。

1881年以后，人们发觉了物质对不同波长的红外线具有不同程度的吸收，二十世纪初，测量了各类无机物和有机物对红外辐射的吸收情形，并提出了物质吸收的辐射波长与化学结构的关系，慢慢积存了大量的资料；与此同时，分子的振动――转动光谱的研究慢慢深切，确立了物质分子对红外光吸收的大体理论，为红外光谱学奠定了基础。

1940年以后，红外光谱成为化学和物理研究的重要工具。

今年来，干与仪、运算机和激光光源和红外光谱相结合，诞生了运算机－红外分光光度计、傅立叶红外光谱仪和激光红外光谱仪，开辟了崭新的红外光谱领域，增进了红外理论的进展和红外光谱的应用。

二、红外吸收的本质物质处于不断的运动状态当中，分子经光照射后，就吸收了光能，运动状态从基态跃迁到高能态的激发态。

分子的运动能量是量子化的，它不能占有任意的能量，被分子吸收的光子，其能量等于分子动能的两种能量级之差，不然不能被吸收。

分子所吸收的能量可由下式表示：E＝hυ＝hc/λ式中，E为光子的能量，h为普朗克常数，υ为光子的频率，c为光速，λ为波长。

由此可见，光子的能量与频率成正比，与波长成反比。

分子吸收光子以后，依光子能量的大小，能够引发转动、振动和电子能阶的跃迁，红外光谱确实是由于分子的振动和转动引发的，又称振－转光谱。

把分子看成由弹簧和小球组成的结构。

小球代表原子或原子团，弹簧代表原子间的化学键。

红外吸收光谱法概述、条件、原理与应用

振动自由度与红外吸收峰
大多情况实际吸收峰与理论计算不一致，也即并非每一种振动方式在红外光谱图上都能产生一个吸收带，一般要少得多。
H2O 振动自由度为 3×3-6=3 红外吸收就有3个峰： 3750cm–1，
3650cm-1，1595cm-1
图：水的红外光谱图
实际上红外谱图上的峰比理论值少得多，这是由以下原因造成的：
线型
平动
非线型
转动
平动自由度：3个转动自由度：2个
平动自由度：3个转动自由度：3个
分子的振动自由度
线型分子振动自由度的数目：振动自由度=3N－平动自由度－转动自由度 =3N－5；
非线型分子振动自由度的数目：振动自由度=3N－6
任何一个复杂分子的振动，都可视作由3N－6或 3N－5个简正振动叠加而成。
解：
1 13Hale Waihona Puke 7k 2170cm1 1216
1216
力常数k=19N/CM
2 1307
19 1416
2080cm1
1416
分子振动的形式
（1）分子的振动类型
绝大多数的分子是多原子分子，其振动方式显然很复杂。但可以把它的振动分解为许多简单的基本振动，并依据振动形式的不同归为二类：
伸缩振动：
原子沿着化学键的方向作来回周期运动。只涉及化学键键
3、应用广泛：红外光谱不仅用于物质化学组成分析，还可用于分子结构的基础研究，如研究测定分子键长、键角。
4、本方法试样用量少，分析速度快，不破坏样品，且气、液、固样品均可测定。
光谱表示形式
紫外
A
A吸光度
λ（nm）
红外
T透过率
红外光谱法与紫外吸收光谱的区别：

红外吸收光谱法原理

红外吸收光谱法原理
红外吸收光谱法是一种常见的分析技术，其原理是通过测量样品吸收红外辐射的能力来获得关于样品分子结构和化学性质的信息。

红外辐射是电磁波的一种，具有较长的波长，处于可见光和微波之间的频率范围。

红外吸收光谱法基于分子在红外辐射下的振动和旋转转换而产生的谱带。

分子的振动可以分为两种类型：拉伸振动和弯曲振动。

拉伸振动是指分子中化学键的伸缩运动，而弯曲振动是指分子中非线性结构的原子发生弯曲运动。

不同类型的振动将具有特定的频率和能量。

当红外辐射通过样品时，其中的特定波长将与样品中分子的振动频率相匹配，导致分子吸收光能量。

测量仪器将记录样品吸收的红外辐射强度，并以谱图的形式表现出来。

在谱图上，吸收强度以峰值的形式呈现，每个峰代表特定类型的化学键或功能基团。

通过与已知化合物的红外光谱进行比较，可以确定未知样品中存在的功能基团和化学键类型。

因此，红外吸收光谱法被广泛应用于有机化学、材料科学、环境分析等领域，用于物质的鉴定、定量分析以及结构表征。

总之，红外吸收光谱法利用分子对特定波长的红外辐射的吸收能力，探测样品中的振动和旋转转换过程，从而揭示样品分子结构和化学性质的信息。

红外吸收光谱法的原理

红外吸收光谱法的原理红外吸收光谱法（Infrared absorption spectroscopy）是一种常用的分析方法，通过测量物质对红外辐射的吸收来研究物质的结构和组成。

其原理基于物质分子的振动和转动，当红外辐射通过样品时，与样品分子相互作用并导致红外辐射被吸收或散射。

进一步，通过测量样品吸收的红外辐射强度，可以得到关于样品内部分子结构和组成的信息。

红外辐射是电磁波的一部分，具有比可见光更长的波长。

红外吸收光谱法利用这种波长特性，通过对样品在红外区域的吸收进行定量或定性分析。

红外吸收光谱法可以用于有机物、无机物、聚合物以及生物分子等各种类型的样品分析。

在红外吸收光谱法中，仪器设备包括一个红外光源、分光器、样品室和检测器。

红外光源产生宽频谱的红外辐射，经过分光器将红外辐射按波长分成多个特定范围。

样品室是一个透明的容器，用于容纳样品。

样品与红外辐射相互作用后，部分辐射被吸收，其余的辐射经过样品，最后被检测器接收。

检测器将接收到的辐射转化为电信号，并通过放大和处理，能够得到样品在各个波长下的吸收谱图。

红外吸收光谱图谱展示了样品在红外区域的吸收峰，峰的位置和强度可以提供关于样品中的化学键、官能团以及分子结构的信息。

每个官能团和化学键都有具有特定的频率和振动模式，当红外辐射与样品分子振动模式相吻合时，就会发生吸收。

因此，通过观察吸收峰的位置和形状，可以推断出样品中存在的官能团和化学键的类型。

总之，红外吸收光谱法利用物质对红外辐射的吸收特性，通过测量红外辐射在样品中的吸收程度，可以获得关于样品的结构和组成的信息。

这种分析方法广泛应用于化学、材料科学、生物科学等领域，为研究和分析各种样品提供了有力的工具。

红外吸收光谱原理

利用红外吸收光谱进行有机化合物定性分析可分为两个方面一是官能团定性分析，主要依据红外吸收光谱的特征频率来鉴别含有哪些官能团，以确定未知化合物的类别；二是结构分析，即利用红外吸收光谱提供的信息，结合未知物的各种性质和其它结构分析手段(如紫外吸收光谱、核磁共振波谱、质谱)提供的信息，来确定未知物的化学结构式或立体结构。

原理样品受到频率连续变化的红外光照射时，分子吸收其中一些频率的辐射，分子振动或转动引起偶极矩的净变化，是振-转能级从基态跃迁到激发态，相应于这些区域的透射光强减弱，透过率T%对波数或波长的曲线，即为红外光谱。

辐射→分子振动能级跃迁→红外光谱→官能团→分子结构1、红外光谱特点•红外吸收只有振-转跃迁，能量低；•除单原子分子及单核分子外，几乎所有有机物均有红外吸收；•特征性强，可定性分析，红外光谱的波数位置、波峰数目及强度可以确定分子结构；•定量分析；•固、液、气态样均可，用量少，不破坏样品；•分析速度快；•与色谱联用定性功能强大。

2、分子中振动能级的基本振动形式红外光谱中存在两类基本振动形式：伸缩振动和弯曲振动。

分子结构与红外光谱1、分子官能团与红外光谱吸收峰（1）分子的整体振动图像可分解为若干简振模式的叠加，每个简振模式（振动能级跃迁）对应于一定频率的）对应于一定频率的光吸收峰，全部具有红外活性的简振模式的光吸收峰就构成了该分子的振动吸收光谱，即红外光谱。

（2）分子的简振模式（振动能级）决定于分子的结构，因此可以将分子结构与其红外光谱联系在一起。

（3）分子的一个简振模式是其所有原子特定运动分量的叠加，也就是说，在一个简振模式下，所有原子都在进行（相同频率）运动运动。

但是一般只有某一个（或几个）基团的运动起着主要作用，而其它原子的运动相对弱的多。

所以，分子的一个简振模式可以看作只是个别基团（官能团）的运动，因此，可以将分子的红外光谱吸收峰与其官能团相对应。

2、官能团的主要振动方式（1）化学键长度改变（2）化学键键角/二面角改变3、H2O与CH4的简正振动模式红外光谱解析三要素位置、强度、形态是红外光谱解析三要素。

红外吸收光谱基本原理和技术简析

沿轴振动，只改变键长，不改变键角
2、弯曲振动（Bending Vibration）又称为变形振动或变角振动。用δ表示。特点：基团的键角发生周期性的变化，而其键长保持不变。分子中原子数≥3时，可产生面内弯曲振动和面外弯曲振动。
弯曲振动只改变键角,不改变键长
3.振动自由度与峰数多原子分子中每个原子的空间位置可由X、Y、Z 三个坐标来确定。故其在空间的运动有三个子自由度。
1、伸缩振动（Stretching Vibration）
用v 表示。特点：成键原子沿键轴方向伸缩，键长发生周期性的变化，其键角不变。当分子中原子数≥3 时，可产生对称伸缩振动（vs）和反对称伸缩振动（vas）。
对称伸缩振动（vs）（2853cm-1）
不对称伸缩振动（vas） (2926cm-1)
故线性分子的振动自由度＝ 3n-5 非线性分子的振动自由度＝ 3n-6
例：水分子（非线性分子）振动自由度数＝3 ×3 －6 ＝3
红外谱图上的峰数往往少于基本振动的数目。原因：（1）红外非活性振动：分子偶极距不发生变化（2）峰的简并：振动频率完全相同，吸收带重合（3）峰的掩盖：宽而强的吸收峰掩盖频率相近的窄
结论：（1）化学键越强，K 越大，振动频率越高；（2）二原子μ越大，振动频率越低。
二、分子的振动能级与吸收峰位置
分子的振动能级是量子化的，相应能级的能量为： E振=（V+1/2）hν
V ：振动量子数，其值可取0，1，2，3 …等整数 ν ：化学键的振动频率
E1 = 1/2 hν E2 = 3/2 hν ……
I ：表示透过光的光强 I0：表示入射光的光强
吸收峰位置由振动能级差的大小决定，取决于基频峰的吸收频率。每一个较大的吸收峰都代表了分子的一种基本振动的形式。

红外光谱的原理和特点

红外光谱的原理和特点红外光谱是一种常用的分析技术，它利用物质在红外光线照射下的吸收特性来进行分析。

红外光谱分析是通过检测物质吸收红外光的能力来确定物质的结构和组成。

它在化学、生物、医药、环境等领域都有着广泛的应用。

本文将介绍红外光谱的原理和特点，以便读者对这一分析技术有更深入的了解。

首先，红外光谱的原理是基于物质分子的振动和转动。

当物质受到红外光的照射时，分子内部的原子和化学键会发生振动和转动。

不同的化学键和功能团会产生特定的振动频率和强度，这些振动会吸收红外光，因此可以通过检测吸收的红外光来确定物质的结构和组成。

其次，红外光谱具有以下特点。

首先，它对物质的分析范围广泛。

几乎所有的化合物都能在红外光谱上显示出特定的吸收峰，因此红外光谱可以用来分析无机物、有机物、高分子材料等不同类型的物质。

其次，红外光谱的分辨率高。

由于不同的化学键和功能团在红外光谱上有明显的吸收峰，因此可以通过红外光谱来确定物质的结构和组成。

再次，红外光谱的样品制备简单。

通常只需要将样品制成固体、液体或气体状态，然后放入红外光谱仪器中进行测试即可。

最后，红外光谱的测试速度快。

一般情况下，红外光谱的测试时间只需要几分钟到十几分钟不等，因此可以快速得到样品的分析结果。

总的来说，红外光谱是一种非常重要的分析技术，它具有广泛的应用领域和许多优点。

通过对红外光谱的原理和特点的了解，我们可以更好地应用这一技术进行物质的分析和研究，为科学研究和工程实践提供更多的帮助。

希望本文的介绍能够对读者有所帮助，谢谢！（以上内容参考资料，《红外光谱原理与应用》）。

红外吸收原理

红外吸收原理红外吸收原理是指物质在接受红外辐射能量时发生的吸收现象。

红外辐射是一种频率较低的电磁波，其波长范围为0.76-1000微米。

红外吸收原理在物质的分析、检测、测量等领域具有广泛的应用，下面我们来详细了解一下红外吸收原理的相关知识。

首先，红外吸收原理是基于分子振动的。

当分子受到红外辐射能量的作用时，分子内部的原子核和电子将发生振动。

不同的分子在接受红外辐射时，其分子内部的振动方式和频率是不同的，因此不同的物质对红外辐射的吸收也是不同的。

这为利用红外光谱技术进行物质的检测和分析提供了基础。

其次，红外吸收原理是通过测量物质对红外辐射的吸收程度来进行分析和检测的。

当物质受到红外辐射照射时，它会吸收部分能量，而剩余的能量将通过物质透射或反射出去。

通过测量物质对红外辐射的吸收程度，我们可以得到物质的红外吸收光谱图，从而对物质进行分析和检测。

另外，红外吸收原理还可以用于物质的定量分析。

通过对物质的红外吸收光谱图进行定量分析，我们可以得到物质的吸光度值，进而计算出物质的浓度。

这为红外光谱技术在化学、生物、医药等领域的应用提供了重要的技术支持。

此外，红外吸收原理还可以用于物质的结构表征。

由于不同的化学键和官能团对红外辐射的吸收特性是不同的，因此通过对物质的红外吸收光谱图进行分析，我们可以了解物质的分子结构、化学键类型和官能团的存在情况，从而对物质的结构进行表征和鉴定。

综上所述，红外吸收原理是通过测量物质对红外辐射的吸收程度来进行分析、检测、定量分析和结构表征的原理。

红外光谱技术在化学、生物、医药、环境等领域具有广泛的应用前景，对于推动科学研究和技术创新具有重要意义。

希望通过对红外吸收原理的了解，能够更好地应用红外光谱技术，为相关领域的发展做出贡献。

红外光谱技术的原理

红外光谱技术的原理红外光谱技术的原理一、概述红外光谱技术是一种广泛应用于分析和检测的技术，它能够在分子水平上对样品的化学成分进行非破坏性的分析和检测。

其原理是利用分子振动的特性，通过样品吸收、透射或反射红外辐射的方式来分析材料。

二、分子的振动分子振动是指分子中原子相对于其平衡位置沿着不同的方向进行的振动。

这些振动导致了分子瞬间的偶极矩或多极矩的变化。

对于一种分子而言，其振动的频率和形式是确定的，这是由分子的原子数量和连接方式所决定的。

因此，不同的分子具有不同的振动频率和振动形式。

三、红外光谱的工作原理红外光谱工作原理是通过向样品中传递一定波长或波数的红外辐射，来寻找样品分子的振动。

当红外光进入样品后，会被分子吸收，分子会因此而被激发到高能态。

在出射的红外光中，一些波长的光被吸收或发生振动能级跃迁，这些波长的光被吸收的量与样品中特定化学键的振动模式相关，这反映了样品的结构和组成。

四、红外光谱仪的组成红外光谱仪由光源、光谱仪、检测器和计算机组成。

光源产生所需波长的光，样品通过光源时吸收一定波长的光；光谱仪对吸收和透过的光进行分离，检测器测量其相对强度；计算机用于处理和分析数据。

五、红外光谱技术的应用领域红外光谱技术广泛应用于许多领域，例如药物、食品、生物、化工、环境保护等。

在医药领域中，红外光谱技术可用于分析药物中的不纯物、制备中间体等；在食品领域中，红外光谱技术可用于食品成分的检测和质量控制等。

六、总结作为一种分析和检测技术，红外光谱技术在许多领域都有广泛应用。

其原理是利用分子的振动特性，通过吸收、透射或反射红外辐射，从而对样品的化学成分进行分析和检测。

同时，红外光谱仪器的日益发展也为红外光谱技术的应用提供了更为精准的工具。

红外吸收光谱法及其基本原理

红外吸收光谱法及其基本原理红外吸收光谱法(infrared absorption spectroscopy;IR)是以连续波长的红外光为光源照射样品，引起分子振动能级之间跃迁，从而研究红外光与物质之间相互作用的方法。

所产生的分子振动光谱，称红外吸收光谱。

在引起分子振动能级跃迁的同时不可避免的要引起分子转动能级之间的跃迁，故红外吸收光谱又称振-转光谱。

IR 在化学领域中主要用于分子结构的基础研究以及化学组成的分析，但其中应用最广泛的还是化合物的结构鉴定。

根据红外光谱的峰位、峰强及峰形，判断化合物中可能存在的官能团，从而推断出未知物的结构，因此IR 是有机药物的结构测定和鉴定最重要的方法之一。

波长在0.76 μm ～1 000 μm 的电磁辐射称为红外光(infrared ray)，该区域称为红外光谱区或红外区。

红外光又可划分为近红外区（0.76 μm ～2.5 μm 或1 3158 cm -1～4 000 cm -1）、中红外区（2.5 μm ～ 50 μm 或4 000 cm -1～200 cm -1）、远红外区（50 μm ～1000 μm 或200 cm -1～10 cm -1）。

其中中红外区是研究分子振动能级跃迁的主要区域。

图2-1为乙酰水杨酸（阿司匹林）的红外光谱图。

图2-1 乙酰水杨酸（阿司匹林）的红外光谱图红外吸收光谱中吸收峰的位置即横坐标可用波长(λ)或波数(ν~)来表示。

横坐标不同，光谱的形状不同，如不注意横坐标的表示，很可能把不同的横坐标表示的同一物质红外光谱误认为不同化合物，得出错误的结论。

红外光谱法的基本原理一、分子的振动能级与振动光谱原子与原子之间通过化学键连接组成分子。

分子是有柔性的，因而可以发生振动。

我们把不同原子组成的双原子分子的振动模拟为不同质量小球组成的谐振子振动(harmonicity)，即把双原子分子的化学键看成是质量可以忽略不计的弹簧，把两个原子看成是各自在其平衡位置附近作伸缩振动的小球（见图2-2）。

红外光谱的原理和特点

红外光谱的原理和特点
红外光谱是研究物质结构和性质的重要手段之一。

它通过检测物质对于红外辐射的吸收和散射来获取有关物质的信息。

红外光谱的原理可以简单地解释为：物质中的化学键能够吸收特定波长的红外辐射。

当红外光波通过样品时，如果样品中的分子具有与入射光波能量匹配的振动模式，这些分子就会吸收光的能量，导致光的强度减弱。

通过测量入射光与通过样品后的光之间的差异，可以确定物质中所含有的化学键和它们的相对位置。

红外光谱具有以下特点：
1. 非破坏性分析：红外光谱不需要接触样品，只需通过光传输进行分析，因此可以对样品进行非破坏性的检测。

2. 快速性：红外光谱是一种实时检测技术，可以在几秒钟内获得结果，提高了分析的效率。

3. 定性和定量分析：通过比较待测物质的红外光谱与标准物质的光谱，可以确定物质的成分和结构。

同时，红外光谱还可以通过测量吸光度来实现定量分析。

4. 广泛的应用范围：红外光谱可用于有机物、无机物、生物分子和聚合物等各种类型的样品分析。

它在化学、生物、医药、环境等领域都有广泛的应用。

红外光谱的主要限制在于分辨率和灵敏度。

分辨率取决于光谱仪器的性能和样品的吸收峰宽度，而灵敏度则受到样品浓度的影响。

此外，红外光谱还可能受到水汽和二氧化碳等大气成分的干扰，需要在实验条件中进行相应的控制和校正。

红外吸收光谱法

中红外光区吸收带（2.5 ~ 25µm ）是绝大多数有机化合物和无机离子的基频吸收带（由基态振动能级（=0）跃迁至第一振动激发态（=1）时，所产生的吸收峰称为基频峰）。
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由于基频振动是红外光谱中吸收最强的振动，所以该区最适于进行红外光谱的定性和定量分析。同时，由于中红外光谱仪最为成熟、简单，而且目前已积累了该区大量的数据资料，因此它是应用极为广泛的光谱区。通常，中红外光谱法又简称为红外光谱法。
例１水分子
2、峰数：理论值为 3n-6(3n-5)
2024/7/18 实际峰数不等于此值。(原因？）
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在红外吸收光谱上除基频峰外，振动能级由基态
（ =0）跃迁至第二激发态（ =2）、第三激发态（ =3），所产生的吸收峰称为倍频峰
由=0跃迁至=2时， △=2，则L=2，产生的吸收峰称为二倍频峰。
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表几种红外检测器
红外检测器原理
构成
特点
热电偶
温差热电涂黑金箔（接受面）连接金属（热接光谱响应宽且一致性
效应
点）与导线（冷接端）形成温差。好、灵敏度高、受热噪音影响大
涂黑金箔（接受面）作为惠斯顿电桥稳定、中等灵敏度、较
测热辐射计电桥平衡的一臂，当接受面温度改变，电阻改宽线性范围、受热噪音
由度相当于红外光谱图上一个基频吸收带。设分子由n个原子组成，每个原子在空间都有3个自由度，原子在空间的位置可以用直角坐标中的3个坐标x、y 、z表示，因此，n个原子组成的分子总共应有3n个自由度，即3n种运动状态。
但在这3n种运动状态中，包括3个整个分子的质
心沿x、y、z方向平移运动和3个整个分子绕x、y、z

sf6红外光谱吸收原理

sf6红外光谱吸收原理
一、分子振动-转子运动
在红外光谱中，SF6分子中的硫原子通过与其他氟原子形成共价键。

当红外光的光子与SF6分子相互作用时，光子的能量被分子吸收，使得分子从基态振动能级跃迁到激发态振动能级。

这种跃迁涉及到分子内部振动模式的改变，即分子振动。

同时，分子的转动也会受到影响，即转子运动。

分子的振动和转动状态决定了其对特定波长红外光的吸收特性。

二、分子内部电荷分布
SF6分子内部电荷分布对其红外光谱吸收特性具有重要影响。

在SF6分子中，硫原子与六个氟原子形成共价键，使得分子内部电荷分布不均。

这种不均匀的电荷分布会导致分子对外界电磁辐射的响应不同，从而影响其对红外光的吸收。

通过研究SF6分子的电荷分布特性，可以深入了解其红外光谱吸收机理。

三、分子对称性
SF6分子具有较高的对称性，其六个氟原子围绕硫原子形成正六面体结构。

这种对称性使得SF6分子具有某些特定的振动和转动模式，从而影响其对红外光的吸收。

通过对SF6分子的对称性进行分析，可以预测其在红外光谱中的吸收特性，并为实验研究提供理论支持。

四、温度和压力效应
温度和压力的变化会对SF6分子的振动和转动状态产生影响，从而改变其对红外光的吸收特性。

在高温或高压环境下，SF6分子的振动和
转动模式会发生变化，导致其红外光谱吸收峰的位置和强度发生相应的变化。

这种温度和压力效应在红外光谱学中具有重要的应用价值，可以为实际工业生产中气体监测和控制提供帮助。

通过研究SF6分子在不同温度和压力下的红外光谱吸收特性，可以深入了解其在不同环境条件下的行为，为相关领域的应用提供理论支持。

红外吸收光谱仪基本原理与结构

红外吸收光谱仪基本原理与结构
红外吸收光谱仪是一种以分光光度仪技术作为基础的应用设备，主要用于分析物质的组成和分子结构的研究。

红外吸收光谱仪的基本原理是采用一个激发光谱源照射样品，常用的激发光谱源有热光源、飞秒激光和共振等。

样品吸收激发的能量，并发射出探测光。

这束探测光被采用分子特性的特异波段进行吸收，之所以可以近乎完美地确定物质结构，是因为每种物质的每个原子都有自身独特的振动和旋转模式，从而产生不同波段的红外吸收特征。

红外吸收光谱仪的结构主要由激发光源、吸收系统、分析系统和控制系统等部件构成，它们之间相互关联，并协作完成红外吸收光谱测量应用试验。

激发光源可采用多种方式，其中传统的热光源和高分辨率飞秒激光都可以采用；吸收系统用于收集照射到样品上的红外光，并调节红外光的强度，然后将样品发射出来；分析系统将具有特定频率的红外光穿过物质时，可以分解物质中的结构以及由这些结构引起的变化，进而实现对样品的物质组成分析；控制系统用于控制红外光的输出和探测，当样品被照射时，系统会检测输出光的强度和频率，并将检测结果传输到计算机上。