红外吸收光谱(IR)的基本原理及应用
ir(红外光谱)的原理
ir(红外光谱)的原理
红外光谱法（IR）的原理是：分子能选择性吸收某些波长的红外线，而引起分子中振动能级和转动能级的跃迁，检测红外线被吸收的情况可得到物质的红外吸收光谱，又称分子振动光谱或振转光谱。
在红外线照射下，当辐射能量与分子振动、转动频率相一致时，被测物质分子会产生其特定的红外光谱，据此可鉴定出化合物中各种原子团。
IR具有测定快速、特征性强、试样用量少、操作简便等优点。
但是，红外光谱一般只提供物质分子中官能团的相关信息，而对于一些复杂化合物，特别是新化合物，单靠IR 检测技术并不能解决问题，需要与其他分析手段互相配合，才能确定分子结构。
如需了解更多关于IR的原理，建议查阅相关文献或咨询专业化学家。
红外吸收光谱(IR)的基本原理及应用
红外吸收光谱（IR）的基本原理及应用基本原理当红外光照射物质分子时，其具有的能量引起振动能级和转动能级的跃迁，不同的分子和基团具有不同的振动，根据分子的特征吸收可以鉴定化合物和分子的结构。
利用红外光谱对物质分子进行的分析和鉴定。
将一束不同波长的红外射线照射到物质的分子上，某些特定波长的红外射线被吸收，形成这一分子的红外吸收光谱。
每种分子都有由其组成和结构决定的独有的红外吸收光谱，据此可以对分子进行结构分析和鉴定。
红外吸收光谱是由分子不停地作振动和转动运动而产生的，分子振动是指分子中各原子在平衡位置附近作相对运动，多原子分子可组成多种振动图形。
当分子中各原子以同一频率、同一相位在平衡位置附近作简谐振动时，这种振动方式称简正振动（例如伸缩振动和变角振动）。
分子振动的能量与红外射线的光量子能量正好对应，因此当分子的振动状态改变时，就可以发射红外光谱，也可以因红外辐射激发分子而振动而产生红外吸收光谱。
分子的振动和转动的能量不是连续而是量子化的。
但由于在分子的振动跃迁过程中也常常伴随转动跃迁，使振动光谱呈带状。
所以分子的红外光谱属带状光谱。
分子越大，红外谱带也越多。
红外光谱的应用（一）化合物的鉴定用红外光谱鉴定化合物，其优点是简便、迅速和可靠；同时样品用量少、可回收；对样品也无特殊要求，无论气体、固体和液体均可以进行检测。
有关化合物的鉴定包括下列几种：1、鉴别化合物的异同某个化合物的红外光谱图同熔点、沸点、折射率和比旋度等物理常数一样是该化合物的一种特征。
尤其是有机化合物的红外光谱吸收峰多达20个以上，如同人的指纹一样彼此各不相同，因此用它鉴别化合物的异同，可靠性比其它物理手段强。
如果二个样品在相同的条件下测得的光谱完全一致，就可以确认它们是同一化合物，例外较少。
但当二个图有差别时，情况较复杂，须考虑下列因素，方能作出正确的结论：A．同质异晶体：此为化学结构完全相同而晶形不同的化合物。
由于分子在不同晶体的晶格中排列方式不一样，因此对光的散射和折射不相同，致使同质异晶体的固相红外光谱有差异，而在溶液中测的液相光谱应是相同的。
红外吸收光谱法——IR光谱的基本原理
IR光谱法的基本原理：一、红外光谱产生的条件
满足两个条件：
1、辐射应具有能满足物质产生振动跃迁所需的能量；
2、辐射与物质间有相互偶合作用，即物质振动时偶极矩发生改变
= q ·d
IR光谱法的基本原理
（1）红外活性
分子振动引起偶极矩的变化，从而产生红外吸收的性质，称为红
外活性。其分子称为红外活性分子。相关的振动称为红外活性振动。
2）应用范围广,除单原子分子及单核分子外,几乎所有的有机物均有红外吸收；
3）分子结构更为精细的表征：通过波谱的波数位置、 波峰数目及强度确定
分子基团和分子结构；
4）气体、液体、固体样品都可测定；
5）具有用量少；分析速度快；不破坏样品
因此，红外光谱法不仅与其它许多分析方法一样，能进行定性和定量分
析，而且是鉴定化合物和测定分子结构的用效方法之一
3、峰位、峰数与峰强
（1）峰位：
化学键的力常数K越大，原子折合质量越小，键的振动频率越大，
吸收峰将出现在高波数区（短波长区）；反之，出现在低波数区（高
波长区）。
例１
水分子
（2）峰数 ：理论值为 3n-6(3n-5)
实际峰数不等于此值
苯的简正振动的数目：3×12-6=30，应有30个吸收谱带。
但实际上出现的基频谱带要少于这个数目。其原因是：
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，产生的吸收峰称为二倍频峰
由=0跃迁至=3时， △=3，产生的吸收峰称为三倍频峰。其它类推。
在倍频峰中，二倍频峰还比较强。三倍频峰以上，因跃迁几率很小，一般
都很弱，常常不能测到。
除此之外，还有合频峰（1+2，21+2，），差频峰（ 1-2，
FTIR红外吸收光谱的基本原理是什么
FTIR红外吸收光谱的基本原理是什么
FTIR红外吸收光谱(Fourier Transform Infrared Spectroscopy, FTIR)是一种用于分析化学物质吸收红外光谱的技术，可以用来检测化合
物的结构，分子组成，及其结构与性质之间的关系。
红外光谱(IR)是由一
定范围的电磁波组成，其中每一个能量包含着不同的特征性谱线，因此可
以用来分析物质的结构，组成，和相互作用。
FTIR红外吸收光谱的基本
原理很简单，它使用研究物质所吸收的红外光进行分析。
当物质沐浴着红
外光时，它会吸收具有一些特定能量的光波段，而不吸收其他光波的能量。
而研究物的结构所决定的在光谱中的特征性吸收谱线，可以用来判断物质
中包含的成分，并研究它们之间的相互作用。
FTIR红外吸收光谱基于傅里叶变换，是对红外光谱的数字化分析。
根据傅里叶定理，通过变换函数 ft(x)就可以从时域变换到频域。
FTIR
红外吸收光谱分析是通过将激发的红外光波与物质吸收光波相关联，形成
不同能量的特征谱线，以及识别特定的红外谱线，从而分析物质结构。
现
在FTIR红外吸收光谱的最新发展，利用多维傅里叶变换等技术，可以分
析l-到s-到l一维、二维和三维的数据，从而实现复杂的分析如动态NMRS特性分析的深入研究。
红外光谱(ir、傅立叶)
红外光谱(ir、傅立叶)红外光谱（Infrared Spectroscopy）是一种常见的分析技术，可以用来研究物质的分子结构和化学键。
它主要通过测量物质对红外光的吸收来揭示分子内原子间晶格振动的信息。
傅立叶变换红外光谱是一种建立在红外光谱基础上的数据处理方法，通过傅立叶变换将时间域信号转换为频率域信号，可以简化和提高数据处理的效率。
红外光谱技术广泛应用于化学、生物、材料科学等领域，成为分析样品结构的常见手段。
其原理基于分子中原子之间的振动，当分子受到特定的红外辐射时，分子将吸收特定的红外光的能量，从而让分子中的原子发生振动。
这种振动能够在红外区域形成特定的振动谱带，称为谱指纹。
每种物质的红外吸收谱带独特，可以用来鉴定化学成分和判断分子结构。
红外光谱仪是用来测量样品的红外光谱的仪器。
红外光谱仪主要包括光源、样品室、光学系统、检测器和数据处理装置等几个部分。
光源通常采用弧光灯或红外激光器，样品室是一个密封的狭缝，样品被放置在狭缝中以使红外光能够通过它。
光学系统通过选取和分离光束，将红外光聚焦到样品上，并且将样品上的红外光传输到检测器上。
检测器是用来测量红外光强度的设备，可以将光信号转换为电信号。
而数据处理装置则用来处理检测器输出的电信号，转换为红外光谱图。
红外光谱图通常是以波数为横坐标，吸收强度（或吸收率）为纵坐标。
波数的单位一般是cm-1，它是光波的频率和振动的周期之间的倒数。
红外光谱图包含了一系列吸收带，每个吸收带对应着分子不同振动。
红外吸收带的位置和强度与分子结构有关，可以用来推测不同官能团的存在和化学键的性质。
例如，C-H键通常在3000-2850 cm-1范围内吸收，而C=O键则在1800-1600 cm-1范围内吸收。
通过比较待测物质的红外光谱与参考谱图或数据库中的标准谱图，可以对待测物质的结构和成分进行初步判断和鉴定。
傅立叶变换红外光谱（Fourier Transform Infrared Spectroscopy，简称FTIR）是红外光谱的一种常用技术。
红外光谱使用说明
一．红外光谱基本原理红外光谱（Infrared Spectrometry，IR）又称为振动转动光谱，是一种分子吸收光谱。
当分子受到红外光的辐射，产生振动能级(同时伴随转动能级)的跃迁，在振动（转动）时伴有偶极矩改变者就吸收红外光子，形成红外吸收光谱。
用红外光谱法可进行物质的定性和定量分析（以定性分析为主），从分子的特征吸收可以鉴定化合物的分子结构。
傅里叶变换红外光谱仪（简称FTIR）和其它类型红外光谱仪一样，都是用来获得物质的红外吸收光谱，但测定原理有所不同。
在色散型红外光谱仪中，光源发出的光先照射试样，而后再经分光器（光栅或棱镜）分成单色光，由检测器检测后获得吸收光谱。
但在傅里叶变换红外光谱仪中，首先是把光源发出的光经迈克尔逊干涉仪变成干涉光，再让干涉光照射样品，经检测器获得干涉图，由计算机把干涉图进行傅里叶变换而得到吸收光谱。
红外光谱根据不同的波数范围分为近红外区（13330—4000 cm-1）、中红外区（4000-650 cm-1）和远红外区（650-10 cm-1）。
VECTOR22 VECTOR22 FTIR光谱仪提供中红外区的分测试。
二．试样的制备1. 对试样的要求(1)试样应是单一组分的纯物质(2)试样中不应含有游离水(3)试样的浓度或测试厚度应合适2．制样方法(1) 气态试样使用气体池，先将池内空气抽走，然后吸入待测气体试样。
(2) 液体试样常用的方法有液膜法和液体池法。
液膜法：沸点较高的试样，可直接滴在两片KBr盐片之间形成液膜进行测试。
取两片KBr盐片，用丙酮棉花清洗其表面并晾干。
在一盐片上滴1滴试样，另一盐片压于其上，装入到可拆式液体样品测试架中进行测定。
扫描完毕，取出盐片，用丙酮棉花清洁干净后，放回保干器内保存。
粘度大的试样可直接涂在一片盐片上测定。
也可以用KBr粉末压制成锭片来替代盐片。
注意盐片易吸水，取盐片时需戴上指套。
盐片装入液体样品测试架后，螺丝不宜拧得过紧，以免压碎盐片。
红外光谱的原理及应用综述
红外光谱分析基本原理及应用摘要红外光谱分析技术具有很快速，非破坏性,低成本及同时测定多种成分等特点,在很多领域得到了广泛应用。
本文介绍了红外光谱技术的检测原理,红外光谱仪的构造，指出了其检测的优点与不足。
综述了红外光谱法的发展、应用以及对红外光谱研究前景的展望.关键词: 红外光谱原理构造发展1。
引言红外光谱法(infrared spectrometry，IR）是根据物质对红外辐射的选择性吸收特性而建立起来的一种光谱分析方法.分子吸收红外辐射后发生振动和转动能级跃迁。
所以，红外光谱法实质是根据分子内部振动原子间的相对振动和分子转动等信息来鉴别化合物和确定物质分子结构的分析方法.2。
红外光谱分析的基本原理2.1 红外光谱产生的条件物质分子吸收红外辐射发生振动和转动能级跃迁,必须满足以下两个条件：一是辐射光子的能量与发生转动和转动能级跃迁所需的能量相等；二是分子转动必须伴随有偶极距的变化，辐射与物质间必须有相互作用。
2.2 红外吸收光谱的表示方法红外吸收光谱一般用T_σ曲线或T_λ曲线来表示，λ与σ的关系式为:σ（cm-1）=1/λ(cm）=10^4/λ（μm）2.3 分子的振动与红外吸收2。
3.1 双原子分子的振动若把双原子分子(A—B）的两个原子看成质量分别为M1，M2的两个小球，中间的化学键看做不计质量的弹簧，那么原子在平衡位置附近的伸缩振动可以近似地看成沿键轴方向的简谐振动.量子力学证明，分子振动的总能量为：E=（u+1/2）hv当分子发生△v=1 的振动能级跃迁时（由基态跃迁到第一激发态）根据胡克（Hooke)定律它所吸收的红外光波数σ为:σ=（1/2пc）√（k/μ）其中:c—光速,3×10^8cm/s；k—化学键力常数N/cm；μ—两个原子的折合质量,g，μ=（m1。
m2)/（m1+m2)显然，振动频率σ与化学键力常数k成正比,与两个原子的折合质量成反比。
不同化合物k和μ不同，所以不同化合物有自己的特征红外光谱。
Ir红外光谱分析的基本思想
Ir红外光谱分析的基本思想红外光谱（IR）分析是一种化学成分分析方法，基于物质吸收或发射特定波长的红外光的原理。
它的基本思想是应用外加的红外辐射引起样品内部振动，然后测量样品与红外光谱仪之间交互作用的结果。
在IR分析中，样品中的分子会吸收特定波长的红外光。
这些波长的光与分子的化学键振动相对应。
利用光强的变化,可以确定当特定波长的红外光通过样品时，分子化学键的振动模式。
这些模式是唯一的，并且，它们表明了样品中不同分子的数量和浓度。
红外光谱学可分为近红外、中红外和远红外三部分。
1近红外（IR）区工业界广泛用于质控领域，也逐渐应用于农业领域。
在较短的近红外光波段中，IR光的吸收程度受到的影响最小。
因此，它们能够穿透大多数样品，产生准确的数据。
近红外光能够确定氨基酸、蛋白质和DNA的含量，有助于测定药品含量以及指纹识别等。
2.中红外（MicMR）区应用广泛，这些光能够被许多化学物质吸收。
光和样品之间的相互作用是通过样品的光谱仪研究的。
在化学界，中红外光谱仪广泛用于测定有机分子的结构。
它可以确定分子中某些基团的存在机会，并确定它们的位置和数量。
这种信息可以用于确定分子之间的相互作用,并推断有机物的化学结构。
3.远红外（Far-IR）区的波长很长。
这些光谱仪主要用于研究固体材料的晶体结构。
可以通过观察样品的光谱或做出复杂运算，推导出其结构的信息。
在IR分析中，样品的特殊分子结构和化学键振动引起特定光的吸收。
通过比较未知样品与已知样品的光谱，可以确定化学特征和成分。
此外，IR分析还广泛应用于检测食品、药物、塑料、化妆品、石油和涂料等各种材料。
红外吸收光谱基本原理及应用
红外吸收光谱基本原理及应用
红外吸收光谱(IR)是一种分析技术，利用物质的分子振动和转动产生
的特定吸收窗口，实现对物质结构、组成和化学键的定性和定量分析。
红
外光谱技术不需要对物质进行分离和纯化，具有非破坏性、灵敏度高、分
析速度快等优点，被广泛应用于化学、生物、环境、医药等领域。
红外光谱的应用非常广泛。
下面将介绍几个主要的应用领域：
1.有机化学领域：红外光谱可以用于有机化学品的鉴定和结构分析。
通过红外光谱可以确定化合物中的官能团，从而判断其化学性质和结构。
红外光谱还可以用于有机合成的反应监测和催化剂的评价。
2.无机化学领域：红外光谱在无机化学中的应用主要是对无机物质的
结构分析和表征。
通过测定无机物质的红外吸收光谱，可以确定其化学键
类型和强度，进而了解其分子结构和化学性质。
3.生物医学领域：红外光谱在生物医学领域的应用非常广泛。
红外光
谱可以用于分析生物体内的有机物和无机物，研究生物分子的结构和组成。
另外，红外光谱还可以用于红外光热治疗、红外光谱诊断等。
4.环境监测领域：红外光谱在环境监测中可以用于检测空气中的污染物、土壤和水中的污染物等。
利用红外光谱可以快速分析环境中的有机物
和无机物，为环境保护和治理提供依据。
总之，红外吸收光谱是一种重要的分析技术，具有广泛的应用。
它在
化学、生物、医药和环境等领域中发挥着重要的作用。
随着科学技术的不
断发展，红外吸收光谱将会在更多领域得到应用和发展。
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。
红外光谱(IR)的原理及其谱图的分析
υC=O 1715 cm-1
υC=O 1780 cm-1 υC=O 1650 cm-1
吸电子效应：高波数移动精；选课推件 电子效应：低波数移动
2.峰强 峰的强度取决于分子振动时偶极矩的变化。 偶极矩的变化越小，谱带强度越弱。
• 极性大的基团，吸收强度大。 C=O 比 C=C 强， CN 比 C C 强 使基团极性降低的诱导效应，吸收强度减小， 使基团极性增大的诱导效应，吸收强度增加。
2、电子效应
a. 诱导效应
b. 诱导效应使基团电荷分布发生变化，从而改变
了键的力常数，使振动频率发生变化.
O 例： R C X
X= R/
H
1715 1730
OR/ 1740
Cl
F
1800 1850
精选课件
O
RCX
X= R/
H
1715 1730
OR/ 1740
Cl
F
1800 1850
• 推电子基，C=O电荷中心向O移动，C=O极性增强， 双键性降低，低频移动； • 吸电子基， C=O电荷中心向几何中心靠近， C=O极 性降低，双键性增强，高频移动。
精选课件
H2O有3种振动形式，相应的呈现3个吸收谱带。
精选课件
结论：
产生红外光谱的必要条件是：
1. 红外辐射光的频率与分子振动的频率相等，才 能发生振动能级跃迁，产生吸收吸收光谱。
2. 只有引起分子偶极矩发生变化的振动才能产生 红外吸收光谱。
精选课件
1.6 IR光谱得到的结构信息
1 峰位：吸收峰的位置（吸收频率） 2 峰强： 吸收峰的强度
化学 键
C―C
C＝C
C≡C
键长 （nm）
红外光谱分析
红外光谱分析一．基本原理红外吸收光谱(Infrared Absorption Spectrum，IR)是利用物质的分子吸收了红外辐射后，并由其振动或转动引起偶极矩的净变化，产生分子振动和转动能级从基态到激发态的跃迁，得到分子振动能级和转动能级变化产生的振动-转动光谱，因为出现在红外区，所以称之为红外光谱。
利用红外光谱进行定性、定量分析及测定分子结构的方法称为红外吸收光谱法。
当分子受到红外光的辐射，产生振动能级的跃迁，在振动时伴有偶极矩改变者就吸收红外光子，形成红外吸收光谱。
若用单色的可见光照射(今采用激光，能量介于紫外光和红外光之间)，入射光被样品散射，在入射光垂直面方向测到的散射光，构成拉曼光谱。
通常将红外光谱区按波长分为3个区域，即近红外区、中红外区、远红外区，如下表所示：1. 分子振动类型有机分子中诸原子通过各类化学键联结为一个整体，当它受到光的辐射时，发生转动和振动能级的跃迁。
简单的双原子化合物如A-B 的振动方式是A 和B 两个原子沿着键的方向作节奏性伸和缩的运动，可以形象地比作连着A、B 两个球的弹簧的谐振运动。
为此A-B 键伸缩振动的基频可用胡克定律推导的公式计算其近似值式中，f 是键的振动基频，单位为cm-1；c 是光速；k 是化学键力常数，相当于胡克弹簧常数，是各种化学键的属性，代表键伸缩和张合的难易程度，与原子质量无关；m 是原子的折合质量，即m=m1·m2/(m1+m2)。
上式表明键的振动基频与力常数成正比，力常数越大，振动的频率越高。
振动的基频与原子质量成反比，原子质量越轻，连接的键振动频率越高。
上述是双原子化合物。
多原子组成的非线型分子的振动方式就更多。
含有n 个原子就得用3n 个坐标描述分子的自由度，其中3 个为转动、3 个为平动、剩下3n-6 个为振动自由度。
每一种振动按理在红外光谱中都应该有其吸收峰，但是事实上只有在分子振动时有偶极矩的改变才会产生明显的吸收峰。
红外吸收光谱ir的基本原理及应用
红外吸收光谱（IR）的基本原理及应用1. 红外吸收光谱（IR）的概述•红外光谱是指电磁波谱中波长范围在红光与微波之间的区域，其波长范围大约为0.78~1000微米。
•红外光谱可分为近红外（NIR）波段（0.782.5微米）、中红外（MIR）波段（2.525微米）和远红外（FIR）波段（25~1000微米）。
•红外吸收光谱是利用物质分子对入射红外光的吸收来研究化学成分和分子结构的一种非常重要的分析技术。
2. 红外吸收光谱的基本原理•红外光谱采用红外光通过样品后的吸收强度与波长的关系来表征样品的化学组成和结构。
•红外光与样品中的化学键振动、分子转动等相互作用，导致了特定波长的红外光被吸收。
•红外光谱图是以波数（单位：cm^(-1)）或波长（单位：微米）为横坐标，红外光吸收强度为纵坐标绘制的曲线图。
3. 红外光谱仪的工作原理•红外光谱仪由光源、样品室、光谱仪和检测器等组成。
•光源产生红外光，通过样品室后，红外光与样品相互作用并发生吸收。
•吸收的红外光经过光谱仪的分光装置分解成不同波长的光，然后通过检测器进行信号转换和放大，最后生成红外光谱图。
4. 红外吸收光谱的应用4.1 分析化学领域•红外光谱是分析化学中常用的手段之一，可用于定性分析、定量分析和结构鉴定等。
•红外光谱可用于分析无机物、有机物、大分子化合物、生物分子等不同类型的样品。
4.2 药物研究与制药工业•红外光谱可用于药物的研究与开发，包括药物的成分分析、相互作用研究和质量控制等方面。
•在制药工业中，红外光谱被广泛应用于药物的质量检验、药物的鉴别、药物的含量测定等。
4.3 环境与食品安全监测•红外光谱可用于环境监测和食品安全监测，通过检测样品中的化学成分和有害物质来评估环境和食品的安全性。
•红外光谱还可用于检测食品中的添加剂、农药残留和毒素等。
4.4 材料科学和工业控制•红外光谱在材料科学和工业控制中有着广泛的应用，可用于材料的组分分析、结构表征和物性研究等。
ft-ir标准
傅里叶变换红外光谱仪（Fourier Transform Infrared Spectrometer，简称FT-IR）是一种常用的光谱分析仪器，它利用红外光与样品相互作用，测量样品对红外光的吸收、反射、透射等特性，从而获得样品的分子结构和化学组成信息。
FT-IR具有高分辨率、高灵敏度、高精度和高速度等优点，广泛应用于化学、生物、医学、环境监测等领域。
本技术报告将介绍FT-IR的基本原理、仪器结构、实验技术、数据处理和谱图解析等方面的内容，以便读者更好地理解和使用这种仪器。
一、基本原理FT-IR的原理是基于分子振动和转动能级跃迁产生的红外吸收光谱。
当红外光照射到样品上时，如果光子的能量与分子振动或转动能级差相匹配，则光子被吸收，产生一个吸收峰。
通过测量吸收峰的位置和强度，可以获得样品的分子结构和化学组成信息。
二、仪器结构FT-IR主要由光源、分束器、干涉仪、检测器和计算机控制系统等部分组成。
光源发出的红外光经过分束器分为两束光，一束光作为参考光，另一束光通过样品后被检测器接收。
干涉仪的作用是使两束光发生干涉，产生干涉图。
检测器将干涉图转换为电信号，再通过计算机控制系统进行数据处理和谱图解析。
三、实验技术在FT-IR实验中，需要选择适当的光源、分束器、干涉仪和检测器等部件，以确保获得高质量的红外光谱。
此外，还需要注意样品的制备和测试条件，如温度、湿度和压力等。
在测试过程中，可以使用不同的实验技术，如透射光谱、反射光谱和显微光谱等，以适应不同样品的测试需求。
四、数据处理和谱图解析在获得红外光谱后，需要进行数据处理和谱图解析以获取样品的分子结构和化学组成信息。
在数据处理方面，需要消除噪声和背景干扰，提高光谱的信噪比和分辨率。
在谱图解析方面，需要识别不同峰对应的分子振动和转动模式，并结合量子化学计算等方法对分子结构进行解析。
同时，还需要注意谱图的定量分析和定性分析，以便更好地了解样品的性质和组成。
五、结论FT-IR是一种非常重要的光谱分析仪器，广泛应用于化学、生物、医学、环境监测等领域。
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）。
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红外吸收光谱（IR）的基本原理及应用一、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，发现在红光的外面，温度会升高。
这样就发现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、干涉、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分。
（图一）、波长范围在0.7微米到大约1000微米左右。
红外区又可以进一步划分为近红外区＜0.7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）三个部分。
1881年以后，人们发现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，测量了各种无机物和有机物对红外辐射的吸收情况，并提出了物质吸收的辐射波长与化学结构的关系，逐渐积累了大量的资料；与此同时，分子的振动――转动光谱的研究逐步深入，确立了物质分子对红外光吸收的基本理论，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，干涉仪、计算机和激光光源和红外光谱相结合，诞生了计算机－红外分光光度计、傅立叶红外光谱仪和激光红外光谱仪，开创了崭新的红外光谱领域，促进了红外理论的发展和红外光谱的应用。
二、红外吸收的本质物质处于不停的运动状态之中，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，否则不能被吸收。
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，可以引起转动、振动和电子能阶的跃迁，红外光谱就是由于分子的振动和转动引起的，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。
用这个简单模型可以说明振动光谱的形成。
这种系统吸收能量时，因为小球的质量不同和弹簧强度不等，可以引起各种复杂的振动形式，这些振动形式均由基谐振动组成，每一个基谐振动都有一定的频率，称为基频。
分子的基本振动有下列五种：1、伸缩振动（υ）原子沿着键的方向往复运动，伸缩振动有对称和反对称两种：伸缩振动只改变键长，而不改变键角大小。
2、弯曲振动（δ）也称变形、变角或剪式振动。
弯曲振动在平面上运动，不改变键长而改变角的大小。
3、横振动（ρ）：平面摇摆运动，键角不发生变化4、非平面摇摆振动（w）5、扭振动（J）：非平面卷曲摇摆振动如果分子由n 个原子组成，则此分子有3n －6个基频振动（如果分子是直线形的，则有3n －5个基频）。
但实际观察光谱时并不一定有3n －6个谱带，因为下列因素使振动的数目增加，如合频、泛频和差频等。
也可能因为下列因素而使振动数目减少：（1） 有对称中心，或是球型分子，振动不引起偶极短变化；（2） 有高次轴分子，有简并现象，出现相同的振动频率；（3） 振动频率接近，仪器不能区分，称为偶然简并；（4） 谱带太弱，仪器探测不到；（5） 分子内部或外部的其他效应。
一般分子越大，基团越多，吸收谱带越多，出现谱带重迭，复杂，难于分解的情况，可能使谱带加宽。
对于一个中等分子量的有机物，可观察到的谱带数目约有5－30个。
分子的基本振动形式所产生的振动频率如果和分子中的化学键或基团相适应，便成为特征振动频率。
可由下式计算：如果是双原子分子，他们的质量分别为m A 和m B ，则它们的折合质量：式中，υ――频率，厘米－1（也叫波数）波数与波长都可用来表示红外光谱图的横坐标。
c ――光速，3×1010厘米/秒f ――键力常数，达因/厘米从式中可知，振动频率随键的力常数增加而增加，随成键原子折合质量的μπυf c 21=B A B m m m +∙=Am μ（微米）＝（厘米））＝厘米－λλυ41101(增加而减少。
分子具有各种不同的振动形式，它们所吸收的能量落在红外区，所以红外光谱又称为分子的振动－转动光谱。
但转动光谱一般出现在波长较长的红外光谱区。
三、红光谱与分子结构的关系－特征吸收频率1、特征吸收频率分子的特征振动频率与键的力常数有关，与结构中化学键的电子分布相似，因而在类似环境中键的力常数相等。
在不同或同一分子的相同化学键的力常数在类似环境中有一定的数值。
因而不同化合物的同一基团的某种形式的振动频率总是出现在某一范围之内，具有一定的特征性。
这种以比较高的强度在对于某一基团呈特征的范围内出现并可供鉴定该基团的吸收谱带叫基团的特征频率。
大量实验证明了许多基团或化学键与其频率对应关系在4000－1300cm－1区域内能明确地体现出来。
此区域称为基团特征频率区。
2、谱带的位置、相对强度和形状红外光谱吸收带的位置、相对强度和形状是定性与定量分析的依据。
谱带的位置所在，可作为指示一定基团存在的依据。
某一基团的特征频率又取决于原子的质量、化学键的力常数以及原子的几何排列。
原子质量越小，伸缩振动频率愈高；反之，伸缩振动频率愈低。
如：υC－H 2800～3100 cm－1υC－C 1000 cm－1υC－Cl 635～750 cm－1υC－I 500 cm－1对于C－C、C＝C、C≡C键，原子量虽相同，但化学键强度不同。
化学键愈强，其力常数愈大，振动能级间距愈大，分子从基态跃迁到第一激发态所需能量亦愈大，振动频率愈高，吸收峰往高波数递增：化学键强度：C－C ＜C＝C ＜C≡C力常数：kC－C ＜kC＝C ＜kC≡C吸收峰位置：1000 1640～1660 2000～23003、根据决定基团频率的规律，把红外光谱的基团频率区分为以下四个范围：（1）X－H伸缩振动区（X＝O、N、C、S、P等）：3600～2500 cm－1（2）叁键和叠集双键（C≡X，X＝C或N）：2400～2100 cm－1（3）双键伸缩振动范围（C＝X，X＝C、N或O）：1900～1580 cm－1（4）骨架振动及指纹区：1500～400 cm－14、影响红外光谱特征谱带的因素：分子内部结构的因素：如诱导效应、共轭效应、偶极场效应、键角效应、共轭的立体阻碍、耦合效应以及费米共振等。
外部因素的影响：如态效应、溶剂效应和氢键效应等。
四、红外光谱的应用（一）化合物的鉴定用红外光谱鉴定化合物，其优点是简便、迅速和可靠；同时样品用量少、可回收；对样品也无特殊要求，无论气体、固体和液体均可以进行检测。
有关化合物的鉴定包括下列几种：1、鉴别化合物的异同某个化合物的红外光谱图同熔点、沸点、折射率和比旋度等物理常数一样是该化合物的一种特征。
尤其是有机化合物的红外光谱吸收峰多达20个以上，如同人的指纹一样彼此各不相同，因此用它鉴别化合物的异同，可靠性比其它物理手段强。
如果二个样品在相同的条件下测得的光谱完全一致，就可以确认它们是同一化合物，例外较少。
但当二个图有差别时，情况较复杂，须考虑下列因素，方能作出正确的结论：A．同质异晶体此为化学结构完全相同而晶形不同的化合物。
由于分子在不同晶体的晶格中排列方式不一样，因此对光的散射和折射不相同，致使同质异晶体的固相红外光谱有差异，而在溶液中测的液相光谱应是相同的。
B、同系物同系物仅是构成链的单元数不同，因此它们的分子无序排列的液相光谱往往相同，固相光谱则因晶体内晶胞不同而有微小的差别。
所以在鉴定大分子的聚合物、多糖和长脂肪链的同系物时，最好同时对比固相和液相光谱的异同，方能作出正确的判断。
将二种同系物配成相同浓度的溶液，测量某些基团的吸收峰强度，如正脂肪酸同系物，可以根据亚甲基(2930)和甲基(2960)二个蜂的强度比进行识别。
C、来源和精制方法：应注意到有些结构相同的化合物会因来源和精制方法的不同而使固相光谱有差异。
D、溶剂和浓度液相光谱鉴别化合物的异同须采用同一种溶剂和相同的浓度，因为溶剂本身有一些吸收峰能把试样的弱吸收掩盖；另外氢键等溶剂效应在不同浓度下作用强弱不等，也能够引起光谱的变化。
E、吸收峰的相对强度对比光谱的异同不仅要注意每个吸收峰的位置是否一致，而且要注意各个蜂彼此之间的相对强度是否符合，否则就可能是结构上的微小差别引起的。
2、鉴别光学异构体旋光性化合物的左、右对映体的固相红外光谱是相同的。
对映体和外消旋体由于晶格中分子的排列不同，使它们的固体光谱彼此不同，而溶液或熔融的光谱就完全相同。
非对映异构体因为是二种不同的化合物，所以无论是固相，还是液相光谱均不相同，尤其在指纹区有各自的特征峰。
但是大分子的差向异构体如高三尖杉酯碱与表高三尖衫酯碱，由于彼此晶格不同，固相光谱的差别较大，而液相光谱差别很小，这是应该注意的问题。
3、区分几何(顺、反)异构体对称反式异构体中的双键处于分子对称中心，在分子振动中链的偶极矩变化极小，因此在光谱中不出现双键吸收峰。
顺式异构体无对称中心，偶极矩有改变，故有明显的双键特征峰，以此可区分顺、反异构体。
不对称的分子，由于反式异构体的对称性比顺式异构体高，因此双键的特征峰前者弱，后者强。
4、区分构象异构体同一种化学键在不同的构象异构体中的振动频率是不一样的。
以构象固定的六元环上的C—Y键为例，平展的C—Y键伸缩振动频率高于直立键，原因在于直立的C—Y键垂直于环的平面，其伸缩振动作用于碳上的复位力小；Y若在平展键，C—Y的伸缩振动使环扩张，复位力大，所以振动频率高。
研究构象异构体要注意相的问题。
固态结晶物质通常只有单一的构象，而液态样品大多是多种构象异构体的混合物，因此二种相的光谱不尽相同。
如果固相和液相光谱相同，则表明该化合物只有一种构象．环状邻位双羟基化合物可以利用羟基之间的氢键推定构相。
有分子内氢键的羟基特征峰波数低于游离羟基的波数。
氢键越强，二者波数差越大。
5、区分互变异构体有机化学中经常碰到互变异构现象，如β－双酮有酮式和烯醇式二种，红外光谱极容易区分它们。
在四氯化碳溶液中酮式在～1730cm－1有二个峰，烯醇式只有一个氢键鳌合的羰基，动频率降至1650 cm－1，比酮式低80～100 cm－1。
同时在1640～1600 cm－1区有共轭双键特征峰，强度与羰基近似。
（二）定性分析根据主要的特征峰可以确定化合物中所含官能团，以此鉴别化合物的类型。
如某化合物的图谱中只显示饱和C－H特征峰，就是烷烃化合物；如有＝C－H 和C＝C或C≡C等不饱和键的峰，就属于烯类或炔类；其它宫能团如H—X，X ≡Y，＞C＝O和芳环等也较易认定，从而可以确定化合物为醇、胺、脂或羰基等。
同一种官能团如果处在不同的化合物中，就会因化学环境不相同而影响到它的吸收峰位置，为推定化合物的分子结构提供十分重要的信息。
以羰基化合物为例，有酯、醛和酸酐等，利用化学性质有的容易鉴别，有的却很困难，而红外光谱就比较方便和可靠。