红外原理和分析讲解
红外光谱分析原理
红外光谱分析原理红外光谱分析是一种常见的分析技术，它利用物质在红外光线作用下的吸收特性来确定物质的结构和组成。
红外光谱分析原理是基于物质分子的振动和转动引起的吸收现象，通过对物质在红外光线作用下的吸收特性进行测量和分析，可以得到物质的红外吸收光谱图谱，从而确定物质的结构和组成。
首先，让我们来了解一下红外光谱的基本原理。
红外光谱是指在红外光波段（波长范围为0.78-1000μm）内，物质对红外辐射的吸收、散射、透射等现象。
在红外光谱中，物质分子在红外光线的作用下，会发生振动和转动，从而产生特定的吸收峰。
这些吸收峰的位置和强度可以提供有关物质结构和组成的信息。
其次，红外光谱分析原理是基于物质分子的振动和转动引起的吸收现象。
在红外光线的作用下，分子内的原子和化学键会发生振动，不同的分子会有不同的振动频率和振动模式，因此会在不同的波数范围内吸收不同波长的红外光线。
通过测量物质在红外光线作用下的吸收特性，可以得到物质的红外吸收光谱图谱，从而确定物质的结构和组成。
红外光谱分析原理包括红外光谱仪的工作原理和光谱图的解读。
红外光谱仪是利用光源产生的红外光线照射样品，然后通过检测器测量样品对红外光线的吸收情况。
通过对样品在不同波数范围内的吸收特性进行测量，可以得到样品的红外吸收光谱图谱。
而光谱图的解读则是通过对光谱图谱中吸收峰的位置、形状和强度进行分析，来确定样品的结构和组成。
红外光谱分析原理在化学、生物、材料等领域有着广泛的应用。
在化学领域，红外光谱分析可以用于确定化合物的结构和功能团，从而帮助化学家进行有机合成和结构表征。
在生物领域，红外光谱分析可以用于研究生物分子的结构和功能，例如蛋白质、核酸和多糖的结构分析。
在材料领域，红外光谱分析可以用于研究材料的结构和性能，例如聚合物、纳米材料和表面膜的分析。
总之，红外光谱分析原理是基于物质分子在红外光线作用下的吸收特性来确定物质的结构和组成。
通过对物质在红外光线作用下的吸收特性进行测量和分析，可以得到物质的红外吸收光谱图谱，从而确定物质的结构和组成。
红外原理+红外解析+红外归属
δX-H ： δC-H δO-H
1500, 1450
含羰基聚合物在羰基振动区（1800~1650cm-1） 有强吸收;
饱和聚烯烃在C-H的面内弯曲振动区（1500 ~ 1300cm-1 ）出现强吸收；
聚醚、聚砜、聚醇类聚合物在C-O伸缩振动区 （1300 ~ 1000cm-1 ）出现强吸收；
λ 2πc μ
μ
= 1307 9.6 = 1652cm−1 12 / 2
正己烯中C=C键伸缩振动频率实测值为1652 cm-1
3. 分子的振动能级（量子化）：
任意两个相邻的能级间的能量差为
ΔE
=
hν
=
h
2π
k u
发生振动能级跃迁需要能量的大小取决于化 学键两端原子的折合质量和键的力常数，即取决 于分子的结构特征。
C―C C＝C
C≡C
0.154 0.134 0.116
347.3 610.9 836.8
力常数
k（N·cm-1）
4.5 9.6 15.6
波数范围
（cm-1）
700～1200 1620～1680 2100～2600
某些键的伸缩力常数
力常数k：与键长、键能有关：键能↑，键长↓，k↑。
以波数表示双原子分子的振动频率：
1653（中） 1650（中） 1675（弱）
895-885强 730-650弱且宽 980-965强
三取代
1680（中-弱）
840-790强
四取代 无 四取代
1670（弱-无）
无
共轭烯烃 与烯烃同
向低波数位移，变宽
与烯烃同
振 吸收峰 动
化合物
炔烃
C-H拉伸 C=C，C≡C，C=C-C=C （或伸缩） 苯环
红外光谱分析原理
红外光谱分析原理红外光谱分析是一种常用的化学分析方法，它利用物质对红外光的吸收特性来确定物质的结构和成分。
红外光谱分析原理是基于物质分子的振动和转动引起的特定频率的吸收现象。
下面将详细介绍红外光谱分析的原理及其应用。
首先，红外光谱分析原理是建立在分子的振动和转动运动上的。
分子内部的原子以不同的方式振动和转动，产生了不同的红外光谱。
当分子受到红外光的照射时，部分红外光被吸收，而其余的红外光则被散射或透射。
通过测量被吸收的红外光的强度和频率，就可以得到物质的红外光谱图谱。
其次，红外光谱分析原理是基于物质的分子结构和成分来确定的。
不同的分子结构和成分会导致不同的红外光谱特征。
因此，通过对比待测物质的红外光谱和已知物质的红外光谱，就可以确定待测物质的结构和成分。
此外，红外光谱分析原理还可以用于定量分析。
通过测量红外光谱的吸收峰的强度和频率，可以确定物质的含量。
这种定量分析方法被广泛应用于化学、生物、医药等领域。
总的来说，红外光谱分析原理是一种非常重要的化学分析方法，它可以用于确定物质的结构和成分，进行定量分析，以及研究物质的性质和反应。
在实际应用中，红外光谱分析已经成为化学、生物、医药等领域的重要工具，为科学研究和工程应用提供了重要的支持。
综上所述，红外光谱分析原理是基于物质分子的振动和转动引起的特定频率的吸收现象，通过测量红外光谱的吸收强度和频率，可以确定物质的结构和成分，进行定量分析，以及研究物质的性质和反应。
红外光谱分析在化学、生物、医药等领域具有重要的应用价值，为科学研究和工程应用提供了重要的支持。
红外分析的原理及应用
红外分析的原理及应用1. 原理介绍红外分析是一种利用物质的吸收、发射、散射、透射等特性来检测、分析和确定物质成分和结构的方法。
红外分析在化学、生物、环境、材料等领域具有广泛的应用。
1.1 红外辐射红外辐射是指电磁辐射中的红外波段，波长范围一般从0.78μm到1000μm。
红外辐射分为近红外、中红外和远红外三个波段，波长逐渐增长。
红外辐射具有穿透性强、非破坏性、无辐射源等特点。
1.2 红外光谱红外光谱是红外辐射与物质相互作用的结果。
红外光谱可以分为红外吸收光谱、红外发射光谱和红外散射光谱三种。
各种物质对不同波长的红外辐射具有不同的响应，因此可以通过红外光谱鉴定物质的成分和结构。
2. 应用领域红外分析在各个领域有广泛的应用，以下列举了其中几个主要的应用领域：2.1 化学分析红外分析在化学分析领域有重要的应用。
通过红外光谱分析，可以确定化学物质的功能团、官能团以及它们的相对位置与顺序。
红外分析能够对大部分有机化合物进行鉴定和定量分析。
2.2 生物医学红外分析在生物医学领域被广泛应用于疾病的诊断和治疗。
通过红外光谱分析，可以检测生物样品中的蛋白质、核酸、脂质等分子的结构和含量。
同时，红外光谱还可以用于诊断人体组织的病变，如肿瘤、糖尿病等。
2.3 环境监测红外分析在环境监测领域具有重要作用。
通过红外光谱分析，可以检测大气污染物、水质污染物以及土壤中的有害物质等。
红外分析技术还可以用于气体浓度的监测和红外遥感的应用。
2.4 材料科学红外分析在材料科学领域得到广泛应用。
通过红外光谱分析，可以确定材料的组成、结构以及杂质等。
红外分析还可以用于材料的质量控制、表面分析以及材料的性能研究等。
3. 红外分析仪器红外分析仪器是进行红外分析的重要工具，以下列举了几种常见的红外分析仪器：3.1 红外光谱仪红外光谱仪是进行红外光谱分析的仪器。
红外光谱仪可以通过红外辐射源产生红外辐射，样品吸收或散射后的红外辐射被检测器接收并转换为电信号，进而得到红外光谱图。
手把手教你红外光谱谱图解析
手把手教你红外光谱谱图解析一、红外光谱的原理[1]1. 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2.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。
3.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。
图一伸缩振动图二弯曲振动二、解析红外光谱图1.振动自由度振动自由度是分子独立的振动数目。
N个原子组成分子，每个原子在空间上具有三个自由度，分子振动自由度F=3N-6(非线性分子)；F=3N-5(线性分子)。
为什么计算振动自由度很重要，因为它反映了吸收峰的数量，谱带简并或发生红外非活性振动使吸收峰的数量会少于振动自由度。
U=0→无双键或环状结构U=1→一个双键或一个环状结构U=2→两个双键，两个换，双键+环，一个三键U=4→分子中可能含有苯环U=5→分子中可能含一个苯环+一个双键2.红外光谱峰的类型基频峰：分子吸收一定频率红外线，振动能级从基态跃迁至第一振动激发态产生的吸收峰，基频峰的峰位等于分子或者基团的振动频率，强度大，是红外的主要吸收峰。
泛频峰：分子的振动能级从基态跃迁至第二振动激发态、第三振动激发态等高能态时产生的吸收峰，此类峰强度弱，难辨认，却增加了光谱的特征性。
特征峰和指纹峰：特征峰是可用于鉴别官能团存在的吸收峰，对应于分子中某化学键或基团的振动形式，同一基团的振动频率总是出现在一定区域；而指纹区吸收峰特征性强，对分子结构的变化高度敏感，能够区分不同化合物结构上的微小差异。
红外原理及实例分析
红外原理及实例分析红外技术，作为近年来快速发展的一项重要技术，已经广泛应用于各个领域。
本文将介绍红外技术的原理，并且通过实例分析展示红外技术在不同领域中的应用。
一、红外技术的原理红外技术是基于物体或物质发射、反射、透过红外辐射而产生的现象，利用红外辐射的特性进行检测和控制。
其原理可以分为以下几个方面：1. 热量辐射原理：所有温度高于绝对零度的物体都会辐射出热量。
根据物体的温度，会产生不同波长的红外辐射。
利用红外技术可以对物体的温度进行测量和控制。
2. 红外传感原理：物体的温度存在差异时，热量的分布也会有所不同。
红外传感器可以根据接收到的红外辐射强度来判断物体的温度差异，从而实现测温和红外图像的观察。
3. 红外反射原理：物体对红外光有不同的反射特性。
红外传感器可以通过接收红外光的反射情况来判断物体的位置、形状和物质成分。
二、红外技术在安防领域的应用实例红外技术在安防领域中的应用非常广泛。
以下是几个例子：1. 红外感应报警系统：通过安装红外传感器，可以实现对入侵者的及时探测。
当红外传感器检测到有人进入监控区域时，会自动触发报警器，发送警报。
2. 红外摄像监控系统：红外摄像机能够在低光环境下拍摄高质量的监控画面。
在夜间或低照度环境中，红外摄像机会利用红外辐射发射出来的热量进行拍摄，确保监控画面的清晰度和可视性。
3. 红外人脸识别技术：红外人脸识别技术是一种基于脸部红外热图进行人脸识别的方法。
相比传统的摄像头，红外热图可以突破光线、角度等限制，提高识别准确性和安全性。
三、红外技术在医疗领域的应用实例红外技术在医疗领域也有着重要的应用。
以下是几个例子：1. 红外体温计：红外体温计通过测量人体发射的红外辐射来测量体温。
相比传统的温度计，红外体温计不需要直接接触人体，避免了交叉感染的风险。
2. 红外光治疗仪：红外光治疗仪利用红外辐射的温热效应，可以促进血液循环，缓解疼痛，促进伤口修复等。
在康复治疗、美容护理等方面有广泛的应用。
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）
红外光谱分析全解课堂PPT
29
图4-16是聚苯乙烯膜C—H伸缩振动吸收区分辨率与狭 缝宽度的关系。由于狭缝宽不仅分辨率降低，而且谱带形 状和强度也发生变化。
30
2．测量准确度 指仪器记录的样品真实透过度的准确程度。影响测
由于检测器产生的信号很微小，因此，必须将信 号放大，才能记录成红外光谱。
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三、红外分光光度计的操作性能及影响因素
1．分辨率 分辨率是仪器的重要性能之一，它表示仪器分开
相邻光谱波数（或波长）的能力。普通红外分光光度 计的分辨率至少应为2cm-1或1cm-1，更精密的仪器， 如付里叶变换光谱仪的分辨率可达到0.1cm-1，甚至 更小。
振动光谱分类
定义： 所谓振动光谱是指物质由于吸收了能量而引
起其分子或原子内部基团振动的能量改变所产生 的光谱。 分类：
主要包括红外吸收光谱和激光拉曼光谱。 如果用的光源是红外光谱范围，即0.781000µm，就是红外吸收光谱。如果用的是强单色 光，例如激光，产生的是激光拉曼光谱。
1
第一节 红外光谱的基本原理
9
（5）谱带的划分：
10
11
高岭石{Al4[Si4O10](OH)8 }红外吸收光谱
透过率/%
80 70 60 50 40 30 20 10
0 -10
4000
3500
3000
2500
2000
波 数/cm-1
1500
1000
80 70 60 50 40 30 20 10 0 -10 500
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三、红外光谱产生的原理
光源 单色器 检测器 电子放大器 记录系统
红外的原理
红外原理
红外原理是指红外辐射的产生和传播过程。
红外辐射是一种波长介于可见光和微波之间的电磁辐射。
原理中的关键是物体的温度。
所有物体都会通过热辐射的方式向周围环境发射能量，其主要以红外波段的辐射为主。
红外原理的实质是物体分子在发生振动和转动时所产生的电磁辐射。
物体的温度越高，分子振动和转动的速度越快，因此红外辐射的能量也越高。
红外辐射的频率和物体的温度成正比，这就是红外测温的基本原理。
红外辐射具有很强的穿透力，能够穿透大气和物体的一部分。
这样，红外辐射可以在没有直接视线的情况下感知和测量物体的温度。
通过红外传感器，可以把红外辐射转换为电信号，再经过处理和分析，就可以获取物体的温度信息。
红外技术在各个领域有着广泛的应用。
例如，红外传感器可以用于测温、安防监控、火灾报警等。
通过红外信号的检测和分析，可以实现自动控制和报警等功能。
总之，红外原理是基于物体温度和红外辐射的关系，通过红外传感器将红外辐射转换为电信号，从而实现对物体温度的测量和监测。
红外技术在许多领域都有着重要的应用，为我们的生活和工作提供了很大的便利。
红外光谱分析的原理和应用
红外光谱分析的原理和应用红外光谱分析是一种广泛应用于化学、生物、材料等领域的分析方法。
本文将介绍红外光谱分析的原理以及其在不同领域的应用。
一、原理红外光谱分析是通过测量样品在红外光区的吸收和散射现象来获取样品的结构信息。
红外光是电磁波的一种，其波长介于可见光和微波之间，具有高频率和短波长的特点。
在红外光的作用下，样品中的分子会发生振动和转动，不同振动和转动状态对应着不同的吸收峰。
通过测量吸收峰的位置、强度和形状，可以确定样品的化学组成和结构。
二、应用1. 化学分析红外光谱分析在化学分析中有着广泛的应用。
通过红外光谱可以识别化合物的官能团，并确定它们的存在、数量和相对位置。
例如，在有机化学中，可以通过红外光谱来确定化合物的醛、酮、羧酸等官能团的存在。
红外光谱还可以用于定性和定量分析，如药物分析、食品分析等。
2. 生物医学研究红外光谱分析在生物医学研究中也有着重要的应用。
通过红外光谱可以分析生物大分子（如蛋白质、核酸等）的结构和构象。
这对于研究生物分子的功能以及分子间相互作用具有重要意义。
此外，红外光谱还可以用于医学诊断，如检测血液中的脂质、蛋白质等成分的含量和变化，以及识别疾病标志物等。
3. 材料研究在材料科学领域，红外光谱分析也发挥着不可替代的作用。
通过红外光谱可以研究材料的结构、性质和变化。
例如，可以通过红外光谱来分析材料中的功能团、晶格结构、表面性质等。
红外光谱还可以用于检测材料的纯度、识别材料的组成和品质等。
4. 环境监测红外光谱分析在环境监测中也得到了广泛应用。
通过红外光谱可以检测和分析空气、水体和土壤中的污染物。
例如，可以通过红外光谱来检测空气中的有机物、水中的重金属离子、土壤中的有机和无机物等。
红外光谱分析在环境监测中具有高灵敏度、快速性和无破坏性的特点，在环保领域具有广阔的应用前景。
综上所述，红外光谱分析作为一种重要的分析方法，具有广泛的应用领域。
通过测量样品在红外光区的吸收和散射现象，可以获取样品的结构信息和化学组成。
红外光谱的原理及特点应用
红外光谱的原理及特点应用一、红外光谱的原理红外光谱是一种物质分析方法，基于不同物质对红外辐射的吸收特性进行分析。
其原理基于物质分子中的化学键振动或分子转动引起的能量吸收。
当物质受到红外光的照射时，会发生分子能级的跃迁，从而产生特定的吸收峰，通过测量这些吸收峰的强度和波数位置，可以确定物质的成分和结构。
红外光谱的原理可以通过以下几个方面来解释：1.分子振动：物质中的原子通过化学键连接，当红外辐射作用于物质时，分子中的原子会发生振动。
不同类型的化学键振动会产生不同的红外光谱特征。
例如，碳氢键、羟基、羧基等都有特定的红外吸收峰。
2.分子转动：除了分子振动外，物质中的分子还可以发生转动。
这些转动也会在红外光谱中产生吸收峰，但通常在较低波数范围内（2-25 cm^-1）。
3.红外光的作用：红外光通常是通过辐射源和光谱仪生成，然后照射到待测物上。
物质吸收红外光的能力与其分子结构和化学键的特性密切相关。
根据不同的红外光谱特点，可以推断物质的组成和结构。
二、红外光谱的特点红外光谱分析具有以下几个特点：1.高分辨率：红外光谱仪可以测量到物质吸收红外光的波数范围。
红外光谱图是一个连续的曲线，可以通过峰的形状和位置来区分不同的化学键。
高分辨率的红外光谱仪可以准确地测量吸收峰的强度和位置，从而提供更准确的分析结果。
2.非破坏性：红外光谱是一种非破坏性的分析方法。
物质在吸收红外光后并不会发生任何变化，可以保留样品的完整性。
因此，红外光谱可以对固体、液体和气体样品进行分析，而无需破坏或改变样品的状态。
3.快速分析：红外光谱分析可以在几分钟内完成，具有快速的分析速度。
这使得红外光谱成为工业生产中的一种常见分析方法，用于了解原材料和成品的组成和结构。
4.宽波段范围：红外光谱在波数范围上具有很大的灵活性，可以用于不同波段的分析。
常见的红外光谱波段有近红外（780-2500 nm）、中红外（2.5-25 µm）和远红外（25-1000 µm）。
红外光谱分析红外基本原理优秀PPT
表 某些键的伸缩力常数K（N/cm）
键类型 力常数 峰位
—CC — > —C=C — > —C — C —
15 17 9.5 9.9
4.5 5.6
4.5m
6.0 m
7.0 m
化学键键强越强（即键的力常数K越大）原子折合质量 越小，化学键的振动频率越大，吸收峰将出现在高波数区。
50 ~1000
200~10
6.0x1012 ~3.0x1011
2.5~25
4,000 ~400
1.2x1014 ~1.2x1013
红外光谱最重要的应用是中红外区有机化合物的结构 鉴定。通过与标准谱图比较，可以确定化合物的结构； 对于未知样品，通过官能团、顺反异构、取代基位置、 氢键结合以及络合物的形成等结构信息可以推测结构。
对称分子：没有偶极矩，辐 射不能引起共振，无红外活性。 如：N2、O2、Cl2 等。
非对称分子：有偶极矩，红 外活性。
偶极子在交变电场中的作用 示意图
红外跃迁是偶极矩诱导的，即能量转移的机制是通过振动过程 所导致的偶极矩的变化和交变的电磁场（红外线）相互作用 发生的。
分子由于构成它的各原子的电负性的不同，也显示不同的极性， 称为偶极子。
（4）由基态跃迁到第一激发态，产生一个强的吸收峰， 基频峰；
（5）由基态直接跃迁到第二激发态，产生一个弱的吸收 峰，倍频峰；
C2H4O
1730cm-1 1165cm-1
H
O
C
CH
H 2720cm-1
H
（CH3）1460 cm-1，1375 cm-1。
（CH3）2930 cm-1，2850cm-1。
红外光谱分析官能团及波峰
红外光谱分析官能团及波峰
红外光谱分析，简称红外光谱，是一种利用红外光束或电磁辐射测定物体性质的光谱分析方法。
它是一种非凿洞性检测技术，基于红外光谱中特征峰值的分布
来分析物质成分。
1. 原理：
红外光谱分析的原理是利用物质的吸收和散射等红外辐射的特性，研究物质的化学性质。
每种物质对红外辐射的吸收有不同的特性，这就形成了其特性的振动模式。
按照不同的振动模式，红外光谱分析可分辨出不同类型的物质，并分析其成分与
明确化学结构。
2. 官能团：
红外光谱分析能有效研究分子上的官能团，它嵌在分子骨架内，与重要有机物质成分有关。
例如：碳链上的羧基官能团、芳香官能团、羰基官能团、硝基官能团、硫醚基官能团、氢键官能团等，也可以使用红外光谱分析来直接测定有机物质中的
氢键连接个数。
通过红外光谱仪的实验，得出的数据可进一步分析确定它们的区别。
3. 波峰：
红外光谱在每个波段都会出现特定的波峰，它们表示红外光谱分析在分析不同物质时出现的特定波段。
根据特定波段的不同情况，能迅速定性分析物质成分。
例如，常见的C=O波峰可以表明某种有机物中含有羰基官能团；H-N-H的波峰则可以表
明该物质中含有氢键官能团等。
通过对比不同波峰的差异化，可以精准的确定出
某种物质的化学结构。
总之，红外光谱分析作为一种分析技术，已经成为有机物检验的重要手段，可以精确的分析官能团及波峰。
该方法适用范围广，分析快捷，可以大大提高检测效率，因而被广泛地应用于有机合成物检测、药物物性研究、污染物排放检测等方面。
红外分析原理
红外分析原理
红外分析是一种利用物质分子振动和转动引起的红外辐射的吸收特性来确定物质组成和结构的分析方法。
其原理主要基于分子之间的振动和转动能级之间的能量差别。
当分子受到红外辐射时，能量被吸收，在特定的波长范围内，分子的振动和转动会发生突变，从而形成特征的吸收峰。
红外分析是一种非破坏性的分析方法，常用于确定有机化合物的结构和组成。
红外光谱图是通过测量样品吸收红外辐射的能量来获得的。
通常在样品与红外辐射相互作用后，辐射能量的变化将导致红外光的强度变化。
红外光谱图显示了吸收峰的位置和强度，这些吸收峰与样品中的功能团和化学键有关。
红外分析可用于定性和定量分析。
在定性分析中，可以通过与已知光谱进行比较来确定样品的成分。
通过与数据库中的光谱进行比对，可以确定样品中存在的特定化合物。
在定量分析中，通常使用标准曲线或内标法来确定样品中某一特定成分的浓度。
红外分析具有许多优点，如快速、灵敏、准确、可靠和无需准备样品等。
此外，红外光谱图中的吸收峰可以提供关于样品中官能团的信息，帮助研究人员确定样品的化学特性。
总之，红外分析通过测量物质对红外辐射的吸收特性，能够确定物质的组成和结构。
它是一种非常实用和常用的分析方法，被广泛应用于化学、生物、药学、环境等领域的研究和实践中。
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。
红外工作原理及使用方法
红外工作原理及使用方法红外技术是一种非常重要的技术，它在很多领域都有广泛的应用，比如安防、医疗、通信等。
那么，红外技术是如何工作的呢？本文将为大家介绍红外工作原理及使用方法。
红外工作原理红外技术是利用物体发射和接收红外辐射的原理来实现的。
物体在温度不为零时，会发射出一定波长的红外辐射，这种辐射可以被红外传感器所接收。
红外传感器是一种能够感知红外辐射的器件，它可以将接收到的红外辐射转化为电信号，从而实现对物体的检测。
红外传感器的工作原理是基于热辐射定律的。
热辐射定律指出，物体的辐射强度与其温度的四次方成正比。
因此，当物体的温度升高时，其辐射强度也会增加。
红外传感器利用这个原理来检测物体的温度，从而实现对物体的检测。
红外传感器的工作原理还包括反射和透射两种方式。
反射式红外传感器是将红外光源和接收器放在一起，当有物体进入检测区域时，会反射出红外光，被接收器接收到。
透射式红外传感器则是将红外光源和接收器分别放在检测区域的两侧，当有物体进入检测区域时，会遮挡住红外光，从而被接收器检测到。
红外使用方法红外技术在很多领域都有广泛的应用，比如安防、医疗、通信等。
下面我们将为大家介绍一些常见的红外使用方法。
1. 红外遥控红外遥控是一种常见的红外使用方法，它可以实现对电视、空调、音响等家电的遥控。
红外遥控器内置了红外发射器，当按下遥控器上的按钮时，会发射出一定波长的红外光，从而实现对家电的控制。
2. 红外测温红外测温是一种利用红外技术来测量物体温度的方法。
红外测温仪可以通过接收物体发射的红外辐射来测量物体的温度，从而实现对物体的检测。
3. 红外安防红外安防是一种利用红外技术来实现对安防的监控。
红外安防系统可以通过红外传感器来检测物体的移动，从而实现对安防的监控。
红外技术是一种非常重要的技术，它在很多领域都有广泛的应用。
通过了解红外工作原理及使用方法，我们可以更好地理解红外技术的应用。
傅里叶红外光谱分析原理与方法
傅里叶红外光谱分析原理与方法傅里叶红外光谱分析是一种常用的光谱分析方法，用于研究物质的结构、成分和性质等。
它利用物质在红外光谱范围内吸收电磁辐射的特点，通过测量吸收光谱来获取物质的相关信息。
本文将从原理和方法两个方面进行详细介绍。
一、原理傅里叶红外光谱分析的原理基于分子中化学键振动和键转动引起的红外吸收。
当物质受到红外光照射时，其分子中的原子核将发生相对振动，并吸收能量。
不同的化学键具有不同的共振频率，因此吸收峰的位置和强度能够提供关于物质结构和成分的信息。
具体而言，傅里叶红外光谱分析基于以下原理：1. 分子的振动：分子结构中的原子之间以化学键连接，这些化学键可以根据其自由度进行分类。
分子振动可以分为拉伸振动（stretching）、弯曲振动（bending）和扭转振动（torsion）。
每种振动都对应一组特定的频率和红外吸收峰。
2.振动与光谱信号：当红外光入射到样品中时，根据布鲁斯特法则，组成物质的分子将吸收特定频率的红外光。
振动强度与光强的差异将产生吸收峰，峰高反映了特定振动的量。
3.傅里叶变换：测得的光谱信号通常为时间域的。
为了获得振动频率和强度等信息，需要将时间域信号转换为频率域信号。
这可以通过傅里叶变换来实现，傅里叶变换可以将复杂的波形分解成频率和振幅谱。
二、方法1.样品制备：样品通常需要制备成均匀、透明的片状或液态样品。
对于固态样品，可以通过压片或四氯化碳溶液浸泡等方法进行处理。
2.仪器设备：傅里叶红外光谱仪由光源、样品室、检测器和数据处理系统等组成。
常用的光源有红外灯、钠灯和氘灯等，检测器通常为光电二极管、半导体探测器或四极管。
数据处理系统根据具体仪器型号的不同，可分为光谱仪自带的内置分析软件和独立的数据处理软件。
3.数据采集与处理：先采集样品的红外光谱信号，然后经过傅里叶变换等处理，将信号转换为能量-频率谱。
通过对谱图解析和比对标准库等方法，找出各吸收峰的位置、峰值和相对强度，从而确定物质的成分、结构和性质等。
红外光谱原理及解析
红外光谱原理及解析红外光谱（Infrared Spectroscopy）是一种常见的分析技术，通过检测物质在红外辐射下发生的振动、转动和伸缩等分子的运动引起的能级跃迁，来获取物质的结构信息和化学特性。
红外光谱广泛应用于化学、生物、药物、材料等领域，为科学研究和工业生产提供了有力的工具。
红外光谱的原理主要基于分子吸收红外辐射的现象。
分子由原子通过共价键连接而成，光谱的测量是根据分子中一些特定键的振动模式对入射光的吸收。
利用红外光谱仪，通过在样品中通过红外光或者红外辐射，使样品中的分子以不同的方式振动，然后测量样品中被吸收或反射的红外光强度的变化。
红外光谱通常使用波数（cm-1）作为横坐标，波数是以光的频率而非波长为单位的。
不同的分子和它们的化学键具有不同的振动频率和振动强度，这些不同的频率和强度表现为光谱上不同的峰和强度。
红外光谱可以分为三个区域：近红外区（4000-1400 cm-1）、中红外区（4000-400 cm-1）和远红外区（400-10 cm-1）。
在这三个区域，最常用的是中红外区域，因为大多数有机化合物和无机物的振动吸收位于该区域。
中红外光谱主要包括振动伸缩、弯曲、转动和振转结合等谱带。
振动伸缩谱带主要来自于有机分子中的C-H、O-H、N-H和C-O键等的振动。
弯曲谱带来自于烷基、芳香和杂环等分子中的键角弯曲振动。
转动谱带来自于小分子和气体的转动运动。
而振转结合谱带是指一些具有较高分子对称性的物质在红外光谱中表现出的特殊谱带。
红外光谱的解析和分析可以通过比对红外光谱仪测得的光谱图和对应的标准谱图库进行。
这些标准谱图库包括已知物质的红外光谱图，可以通过比对谱带的位置和强度与标准样品进行鉴定和分析。
此外，红外光谱还可用于物质浓度测定、物质含量定量、反应动力学研究等。
在实际应用中，红外光谱常常与其他技术结合使用，如液相色谱（HPLC）、气相色谱（GC）等。
通过与这些技术结合，可以实现对混合物中不同组分的定性和定量分析，提高分析能力和准确性。
红外光谱检测分析机制
红外光谱检测分析机制1. 简介红外光谱是一种常用的光谱分析技术，通过检测和分析物质在红外波段的吸收、散射和反射现象，可以获取物质的结构和成分信息。
红外光谱检测广泛应用于化学、医药、环境监测等领域，并且具有非破坏性、快速、高灵敏度的优势。
本文将介绍红外光谱检测的基本原理及其分析机制。
2. 红外光谱检测原理红外光谱检测原理是基于物质在红外波段吸收特定波长的红外光的现象。
红外光谱仪通过向待测样品发射一束连续的宽频光源，经过样品后，检测并记录透射光谱。
然后将透射光谱和参考光谱进行比较，通过计算得出待测样品的光谱数据，进而对样品的成分和结构进行分析。
3. 红外光谱区域红外光谱通常被分为近红外光谱、中红外光谱和远红外光谱三个区域。
其中，近红外光谱区域波长范围在0.75-2.5微米，中红外光谱区域波长范围在2.5-25微米，远红外光谱区域波长范围在25-200微米。
不同红外光谱区域对应的物质吸收特征不同，因此在实际应用中，根据需要选择合适的红外光谱区域进行检测和分析。
4. 红外光谱检测的应用红外光谱检测广泛应用于各个领域，包括但不限于以下几个方面：(1) 化学领域红外光谱检测可以用于化学物质的定量和定性分析。
通过红外光谱检测，可以快速准确地确定物质的化学成分，判断物质是否为纯品或是混合物，以及分析物质的结构和功能团。
(2) 医药领域红外光谱检测在药物研发、药品质量控制和临床诊断中具有重要的应用价值。
通过红外光谱检测，可以对药物的纯度、含量、稳定性和溶解度等进行分析和监测，确保药物的质量和安全性。
(3) 环境监测红外光谱检测在环境监测中可以用于快速准确地检测和分析环境中的污染物。
例如，通过红外光谱检测可以检测空气中的有害气体，水中的有机物和无机物等，为环境污染治理提供科学依据。
5. 红外光谱检测的优势和挑战红外光谱检测具有以下优势：- 非破坏性：样品在红外光谱检测中不需要进行任何物理或化学处理，不会对样品造成损伤。
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4）费米共振 一种振动的泛频靠近另一振动的基频时，产生振动的偶
合而产生强吸收峰或谱峰分裂，这种现象称费米共振。
5）空间效应由于空间阻隔，分子平面与双键不在同一平面， 此时共轭效应下降，红外峰移向高波数。
空间效应的另一种情况是张力效应：四元环>五元环>六元 环。随环张力增加，红外峰向高波数移动。
6）物态效应：不同物态（气、液、固），分子间的作用力 不同，其峰位也要发生变化。 如：νC=O =1738cm-1(气态)， νC=O =1715cm-1（液态）。
振动能级： △E＝0.05～1eV（1.25～25微米）红外吸收光谱法研究的主要内
容(主要是基频吸收) 转动能级：
△E＝0.001～0.05eV（>25微米）转动能级间隔小，只需长波长的 红外光或微波即可。
E0是分子的零点能，E平只是温度的函数。电子能级跃迁时，必 伴随分子的振动能级和转动能级的变化，光谱带最宽；振动能级间隔 较大必伴随转动能级的变化，谱带较宽；转动能级间隔最小，所以谱 带尖锐。
也就是说，只有当ΔEV=Ea或者νa=ΔVν时，才可能发生振转 跃迁。例如当分子从基态（V=0）跃迁到第一激发态（V=1）， 此时ΔV=1，即νa= ν。 发生振动能级跃迁需要能量的大小取决于键两端原子的折合质 量和键的力常数，即取决于分子的结构特征！
3. 分子的振动
讨论分子的振动类型可以使我们了解红外吸收峰的起源，以便 推测分子中存在哪种基团和推断分子结构。 分子的振动实质上是 化学键的振动，分为伸缩振动和弯曲振动两类。
2 产生红外吸收的条件
分子吸收辐射产生振转跃迁必须满足两个条件： 条件一：辐射光子的能量应与振动跃迁所需能量相等。 根据量子力学原理，分子振动能量Ev 是量子化的，即
EV=（V+1/2）hν ν为分子振动频率，V为振动量子数，其值取0，1，2，…
分子中不同振动能级差为 ΔEV=(V1+1/2)hν-(V0+1/2)hν=ΔVhν
第二章 红外光谱分析 Infrared Spectroscopy
3.0 前言 3.1 基础知识 3.2 基本结构和工作原理 3.3 谱图解析 3.4 样品制备
3.0 前言
1. 发展史 1800: 英国物理学家W.Herschel在研究太阳光谱时发现了 红外光； 1892: 科学家发现凡含甲基的物质在3.4微米处均有一吸 收带； 1905: 科学家Coblentz 系统研究了上百种化合物的红外吸 收光谱，并总结了物质分子基团与其红外吸收带间的关 系； 1930: 光的二象性和量子力学理论的提出，使红外吸收光 谱法的研究更深入发展。
5 影响基团频率位移的因素
1）电子效应：引起化学键电子分布不均匀的效应。 诱导效应(Induction effect)：取代基电负性—静电诱导—电子 分布改变—k 增加—特征频率增加（移向高波数或“蓝移”）。
共轭效应(Conjugated effect)：电子云密度平均化—键长 变长—k 降低—特征频率减小（移向低波数）。
6 影响红外光谱强度变化的因素：
1） 吸收峰的强度与分子跃迁几率有关： 基频峰的跃迁几率大，倍频峰的跃迁几率小，组频峰跃迁
几率更小。
2）与分子的极性有关（偶极距与分子的极性、对称性和振动 方式有关）：
一般极性强的分子或基团，吸收峰强, 如: C=O, O－SI, N －H, C－F…极性弱的分子或基团、吸收弱、如: C=C, C=N, N=N, S－S…
E h h k 2
1 1 k 2c
3700 - 2500 cm-1: X-H stretching (X ：C, N, O, S) 2300 - 2000 cm-1: C≡ X stretching (X ：C or N) 1900 - 1500 cm-1: C＝X stretching (X ：C, N, O) 1300 - 800 cm-1: C－X stretching (X ：C, N, O)
1）. 伸缩振动 原子沿着价键方向来回运动，键长发生变化。
2） 弯曲振动
弯曲振动：亦称变形振动，垂直于价键，键角发生变化。
说明：
(1) 以上几种振动中,卷曲振动较少见, 往往与非平面摇摆重叠 (2)一般仪器面内面外弯曲振动不能再细分开 (3) 在中外科技文献中, 红外吸收峰的表示方法为：
V·S S M W V·W 极强 强 中等 弱 极弱
2. 应用 红外吸收光谱又称为分子振动转动光谱，红外光谱
在化学领域中的应用可分为两个方面：
1.分子结构的基础研究：应用红外光谱可以测定分子 的键长、健角，以此 推断出分子的立体构型，根据所 得的力常数可以知道化学键的强弱；由频率来计算热力 学函数，等等。
2.红外光谱用于化合物的定性分析具有鲜明 的特征性，根据化合物红外光谱的特征基团 频率来检定物质含有哪些基团，从而确定有 关化合物的类别。
例题:
由表中查知C=C键的K =9.5 9.9 ,令其为9.6, 计算波数值
。
v1 1
k
1/ 2
NA
k 1307 k
2c 2c M
M
1307 9.6 1650cm1 12 / 2
M M1M 2 M1 M2
正己烯中C=C键伸缩振动频率实测值为1652 cm-1
红外光谱图的特征：
（1）谱带的数目：即振动数目。它与物质的种类、基团存在与 否有关，与对称有关，与成分复杂程度有关。
O H NH 游离
R
R
HN H O 氢键
C=O 伸缩 N-H 伸缩 N-H 变形
1690
3500
1620-1590
1650
3400
1650-1620
3）振动偶合效应 当两个相同的基团在分子中靠的很近时，其相应的特征吸
收往往发生谱峰分裂而形成两个峰，一个高于原来频率，另 一个低于原来频率，这种现象称为振动偶合。
红外光谱的吸收强度
问题：C=O 强；C=C 弱；为什么？ 吸收峰强度→跃迁几率→偶极矩变化；吸收峰强度∝偶极 矩的平方；偶极矩变化——结构对称性；对称性差→偶极 矩变化大→吸收峰强度大
红外光谱的特征性，基团频率
基团频率 通过对大量标准样品的红外光谱的研究，处于不同有
机物分子的同一种官能团的振动频率变化不大，即具有明 显的特征性。这是因为连接原子的主要为价键力，处于不 同分子中的价键力受外界因素的影响有限！即各基团有其 自已特征的吸收谱带。通常，基团频率位于 4000~1300cm-1之间。可分为三个区
光栅型红外光谱仪结构示意图
双光束光学零位法红外光谱仪工作原理
光源
反光镜 I1 →样品池 I1’ 反光镜 I2 →参比池 I2’ →光楔
扇形镜 → 入射狭缝 →
单色器
电机转动，扫描整个中红外区 记录纸同步横向转动
放大器 → 电机
记录笔：上下移动，记录峰强 光楔： 前后移动，使 I1’= I2’，电机停转
3. 红外光谱分析的特点
(1). 对研究的对象无限制，气、液、固都可以； (2). 特征性强，被称为“分子指纹”； (3). 样品用量少，测定速度快，仪器简单，操作方便； (4). 具有大量标准谱图可查。
红外光谱法也有局限性： (1). 有些物质不产生红外光谱，如原子，单原子离子， 同质双原子分子，有些物质不能用红外光谱法鉴别：如 光学异构，不同分子量的同种高聚物； (2). 有些复杂吸收带无法解释，特别是指纹区。有时必 须与拉曼光谱、核磁、 质谱等方法结合才能得出最后鉴 定； (3). 用于定量分析的准确度和灵敏度低于可见、紫外光 谱法。
红外区的内部划分
红外谱图
主要以物质对红外光的吸收（透过）程度与波长（波数）的关系表示
注意换算公式： ν(波数)= 1/λ(cm) = 1×104/λ(μm)
红外光谱特点
1）红外吸收只有振-转跃迁，能量低； 2）应用范围广：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； 3）分子结构更为精细的表征：通过IR谱的波数位置、波 峰数目及强度确定分子基团、分子结构； 4）定量分析； 5）固、液、气态样均可用，且用量少、不破坏样品； 6）分析速度快； 7）与色谱等联用（GC-FTIR）具有强大的定性功能。
Detector
Small cover
Large cover
Beamsplitter
Source
(Rear)
迈克尔迅干涉仪机化合物的干涉图和红 外光谱图
3.工作原理
红外光源 样品(吸收)
定镜
光束分裂器 动镜
光束分裂器(干涉作用)
探测器 计算机(傅里叶变换)
打印机(红外吸收光谱图)
二. 傅立叶变换红外光谱仪
1.特点
1.灵敏度高，检出限可达10-9－10-12g； 2.分辨本领高，波数精度可达0.01cm-1； 3.测定精度高，重复性可达0.1%； 4.扫描速度快，适合仪器联用； 5. 没有光栅，没有狭缝限制，能量输出大，可测试透射比 很低的样品。
2.基本组成
1.红外光源 2.干涉仪 3.样品池 4.计算机 5.数据输出
如：νasCH3：2960cm-1(s) 表示甲基的反对称伸缩振动, 波数 为2960, 强吸收峰。
讨论分子的振动类型可以使我们了解红外吸收峰的起源，以 便推测分子中存在哪种基团和推断分子结构。
4 分子振动自由度 、震动频率
分子基本振动数目称为振动自由度，即基频吸收峰的数目。在 N个原子的分子中： 1）各原子向各自X、Y、Z方向运动，即N个原子有3N个自由度； 2) 整个分子作为整体在三维空间平动，即有三个平动自由度； 3) 整个分子作为整体围绕分子重心转动，故有三个转动自由度，但 线 性分子有两 个转动自由度。
3）对称性： 对称性低的产生强吸收峰
4） 振动方式：当基团的振动方式不同时，其电荷分布也 不同，其吸收峰的强度依次为：