傅里叶变换红外光谱分析
傅里叶变换红外光谱法
傅里叶变换红外光谱法傅里叶变换红外光谱法（Fourier Transform Infrared Spectroscopy，简称FTIR）是一种用于分析和鉴定化合物的重要手段。
它基于傅里叶变换原理，通过将样品吸收或散射的红外光信号转化为频谱图，提供非常详细的化学信息，从而实现对样品的定性和定量分析。
一、傅里叶变换原理傅里叶变换原理是FTIR技术的基础，它描述了信号在频域和时域之间的转换关系。
根据这一原理，任何连续的函数信号都可以通过傅里叶变换转换为频谱形式，而频谱图中的每一个峰对应一个特定的振动模式或结构信息。
二、红外光谱的基本原理红外光谱是利用物质在红外光区（波长范围：2.5-25 μm）的吸收行为，来分析样品的一种方法。
当物质中的化学键发生振动或键角发生变化时，它们会吸收红外光的能量，而产生特定波数的吸收峰。
根据这些吸收峰的位置、强度和形状，可以对物质的结构和组成进行准确的鉴定。
三、傅里叶变换红外光谱仪的结构傅里叶变换红外光谱仪主要由光源、样品室、光谱仪和检测器组成。
光源产生红外辐射，经过样品室时发生与样品的相互作用，然后通过光谱仪进行解析，最后由检测器接收并转化为电信号。
这些信号经过傅里叶变换后，最终得到样品的红外光谱图。
四、傅里叶变换红外光谱法的应用领域傅里叶变换红外光谱法是一种非常广泛应用的分析技术，被广泛应用于化学、材料、生物、制药、食品等领域。
具体应用包括但不限于：1. 化学物质鉴定：通过比较样品与数据库中的标准谱图，可以准确鉴定出物质的化学组成和结构。
2. 反应动力学研究：红外光谱可以实时监测反应物与产物之间的变化，从而研究反应速率、反应机理等。
3. 质量控制与检测：对于药品、食品等生产过程中的原料、中间体和成品进行质量控制和检测，确保产品的安全和合格。
4. 生物医学研究：对于蛋白质、核酸等生物大分子的结构解析、疾病的诊断等方面具有重要意义。
五、傅里叶变换红外光谱法的优势和局限傅里叶变换红外光谱法的优势在于其非破坏性、高分辨率、快速分析的特点，可以对物质进行快速、准确的鉴定和分析。
傅里叶变换红外光谱分析基础知识
傅里叶变换红外光谱分析基础知识傅里叶变换红外光谱分析技术介绍傅里叶变换红外光谱分析技术为大量的学术研究实验室、化学分析实验室、质保/质控实验室和法庭科学实验室提供了重要的分析手段。
傅里叶变换红外光谱分析方法的普及已深深植根，从简单的化合物鉴定到质控监测，广泛应用于各种化学分析，尤其是聚合物和有机化合物分析。
什么是傅立叶变换红外光谱？FTIR指的是傅立叶变换红外，是红外光谱分析的优选方法。
当连续波长的红外光源照射样品时，样品中的分子会吸收或部分某些波长光，没有被吸收的光会到达检测器（称为透射方法）。
将检测器获取透过样品的光模拟信号进行模数转换和傅立叶变换，得到具有样品信息和背景信息的单光束谱，然后用相同的检测方法获取红外光不经过样品的背景单光束谱，将透过样品的单光束谱扣除背景单光束谱，就生成了代表样品分子结构特征的红外指纹的光谱。
山于不同化学结构（分子）会产生不同的指纹光谱，这就体现出红外光谱的价值意义。
那么，什么是FTIR （傅立叶变换红外光谱）？傅立叶变换技术将检测器输出信号转换成可解读红外光谱。
傅立叶变换红外生成的光谱以图形的形式提供可解析的样品分子结构的信息。
傅立叶变换红外的工作原理是什么？为何使用它？傅立叶变换红外利用干涉图记录放置于红外光路中的材料的相关信息。
傅立叶变换产生光谱，分析人员利用该光谱鉴定材料或进行定量分析。
一个傅立叶变换红外光谱是从干涉图被译解成为可解读的光谱。
光谱图的图形可帮助鉴定样品，因为样品的分子振动吸收会在光谱上显示出特定的红外指纹。
傅立叶变换红外采样介绍傅立叶变换红外主要有以下四种采样技术：透射衰减全反射（ATR）镜面反射漫反射每一项技术有各自特点，这使它们可适用于不同的状态的样品。
傅立叶变换红外光谱仪的采样和应用傅里叶红外光谱仪可作为单一用途检测工具或者是具有高度灵活性的研究分析检测设备。
傅里叶红外光谱仪配置一个专用采样附件（例如透射或ATR）,就可检测得到各种样品信息：常见的是未知物质的鉴定信息定量信息，比如添加剂或污染物通过样品红外吸收能量的增强或衰弱，获取动力学信息与其它设备联用（比如TGA、GC或流变仪）可以获得样品更多的信息从根本上说，傅里叶红外光谱仪是一款高效益低成本的分析仪器。
第四章 傅里叶红外光谱
4
10 ―――波数（cm-1）
―――波长 (µm)
(11)
1 2 )
4.2 润滑油的傅里叶红外光谱分析
4.2.2 红外光谱定量分析原理
分子基团对红Biblioteka 辐射的特征吸收是进行定量分析的基础
样品的吸光性通过分光计进行间接的测量
红外光照射样品后到达分光检测器的光强 强度 之比称为透过率 ，即：
子基团的特征吸收谱带也叫特征峰。吸收谱带极大值的波数位置 称为特征频率。进行基团定性时，是根据基团特征吸收峰来判断 基团的存在与否
(10)
4.2 润滑油的傅里叶红外光谱分析
波数是红外吸收光谱图横坐标常用的物理量之一，单位为cm-1。它 是描述红外线振动特性的物理量。波数与波长的换算关系是：
式中：
(22)
4.3 在用油红外光谱参数的识别
通常表征润滑油硝化的峰位在～1630 cm-1附近；典型值则为20A·cm-1，高值 ＞40 A·cm-1
图为新油和深度硝化在用油的红外光谱 对比（上谱线为深度硝化在用油，下谱 线为新油），硝化深度的急剧增加，意 味着因高温和燃烧条件恶化而生成了大 量的氮氧化物
(3)
4.1 傅里叶红外光谱仪法
4.1.1 傅里叶红外光谱仪的工作原理 红外光谱仪（FT-IR）主要由红外光源、 吸收池、分光系统、检测 系统等几部分组成 检测时，从光源发出的红外光，经过迈克尔逊干涉仪变成干涉光 （消除杂光），再让干涉光经过样品，到探测器，探测器检测到透 过油样的红外线强度，并将其转换成与油样成分、含量相对应的电 压值，然后利用计算机系统把干涉图进行数字变换，最后得到光谱 图 FT－IR光谱仪的核心光学部件为迈科尔逊干涉仪，干涉仪的使用， 提高了红外光谱仪的灵敏度和准确性
红外吸收光谱分析法FTIR
光谱解析难度大
红外光谱的复杂性较高，需要专业的 知识和技能进行解析，对分析人员的 要求较高。
仪器成本高
FTIR仪器的制造成本较高，使得其普 及和应用受到一定限制。
测试时间较长
与一些其他分析方法相比，FTIR的测 试时间可能较长，需要更多的时间来 完成分析。
未来发展前景
提高检测灵敏度和分辨率 通过改进仪器性能和技术，提高 FTIR的检测灵敏度和分辨率，使 其能够更好地应用于微量样品和 高精度分析。
环境监测
FT-IR可以用于环境监测领域， 如气体分析、水质分析、土壤
分析等。
02 ftir仪器组成
光源
光源是红外傅里叶变换红外光 谱仪（ftir）中的重要组成部分， 负责提供足够能量和合适波长 的红外辐射。
常见光源有硅碳棒、陶瓷气体 放电灯、远红外激光等。
光源的选择直接影响ftir的灵敏 度和分辨率，因此需要根据实 验需求选择合适的光源。
小型化和便携化 为了方便现场快速检测和实时监 测，FTIR仪器的小型化和便携化 成为一个重要的发展方向。
拓展应用领域 随着FTIR技术的不断成熟和普及， 其应用领域将会进一步拓展，包 括生物医学、环境监测、食品安 全等领域。
智能化和自动化 通过引入人工智能和自动化技术， 实现FTIR分析的智能化和自动化， 提高分析效率和准确性。
基频峰
分子振动能级跃迁产生的谱线，是红外光谱中最 强的峰。
特征峰
与分子中特定化学键或振动模式对应的峰，可用 于鉴定化合物结构。
谱图解析方法
峰位置分析
通过分析峰的位置，确定特定化学键或基团的存在。
峰强度分析
通过分析峰的强度，了解分子中特定化学键或基团的相对含量。
峰形分析
傅里叶 变换红外(ftir)光谱
傅里叶变换红外(FTIR)光谱是一种常用的分析技术，它通过分析物质在红外光谱范围内的吸收和散射特性，来研究样品的成分、结构和性质。
本文将从以下几个方面对傅里叶变换红外光谱进行介绍和解析。
一、傅里叶变换红外光谱原理简介傅里叶变换红外光谱是利用物质分子对红外光的吸收和散射特性来研究其结构和成分的一种技术。
当物质分子受到红外光的激发时，会发生特定振动和转动，这些振动和转动对应了物质分子内部的特定结构和键的存在。
傅里叶变换红外光谱仪利用光源产生的连续光通过样品后，得到经过样品吸收、散射后的光信号，并使用傅里叶变换算法将这些信号转换成详细的光谱图像。
通过解析这些光谱图像，可以获得样品中存在的各种成分的信息，包括它们的分子结构、官能团和键的类型、含量等。
二、傅里叶变换红外光谱的应用领域傅里叶变换红外光谱广泛应用于化学、材料、制药、生物、环境和食品等领域。
在化学领域，它常被用来鉴定有机化合物的结构、功能团的存在和含量，以及分子之间的相互作用；在材料领域，它常被用来研究材料的成分、性能和结构变化；在制药领域，它常被用来分析药品的成分和质量；在生物领域，它常被用来研究蛋白质、多糖等生物大分子的结构和功能。
三、傅里叶变换红外光谱的特点和优势傅里叶变换红外光谱具有快速、准确、非破坏性等特点。
相比传统的红外光谱技术，傅里叶变换红外光谱仪具有更高的光谱分辨率和灵敏度，可以检测到更低浓度的样品成分，还能够通过多种光谱技术的组合来获得更多细致的信息。
傅里叶变换红外光谱技术还可以与其他分析技术相结合，如拉曼光谱、质谱等，扩大了其应用范围和分析能力。
四、结语傅里叶变换红外光谱技术作为一种强大的分析工具，为科学研究和工程实践提供了重要的支持。
随着技术的不断发展，傅里叶变换红外光谱将在更多领域发挥其作用，为人们的生活和工作带来更多便利和科学发现。
傅里叶变换红外光谱（FTIR）技术是一种非常重要的分析技术，在许多领域都有着广泛的应用。
傅里叶变换红外光谱仪解析
仪器分析综述系别：生物科学与技术系班级：09食品2 姓名：欧阳凡学号：091304251傅里叶变换红外光谱仪前言随着计算方法和计算技术的发展，20世纪70年代出现新一代的红外光谱测量技术及仪器--傅里叶变换红外光谱仪（Fourier Transform Infrared Spectrometer，简写为FTIR ,简称为傅里叶红外光谱仪。
它不同于色散型红外分光的原理，是基于对干涉后的红外光进行傅里叶变换的原理而开发的红外光谱仪，主要由红外光源、光阑、干涉仪（分束器、动镜、定镜）、样品室、检测器以及各种红外反射镜、激光器、控制电路板和电源组成。
可以对样品进行定性和定量分析，广泛应用于医药化工、地矿、石油、煤炭、环保、海关、宝石鉴定、刑侦鉴定等领域。
正文傅里叶变换红外光谱仪分光光度计由光学检测系统、计算机书籍处理系统、计算机接口、电子线路系统组成。
光源发出的光被分束器（类似半透半反镜）分为两束，一束经反射到达动镜，另一束经透射到达定镜。
两束光分别经定镜和动镜反射再回到分束器，动镜以一恒定速度作直线运动，因而经分束器分束后的两束光形成光程差，产生干涉。
干涉光在分束器会合后通过样品池，通过样品后含有样品信息的干涉光到达检测器，然后通过傅里叶变换对信号进行处理，最终得到透过率或吸光度随波数或波长的红外吸收光谱图。
光学检测系统由迈克逊干涉仪、光源、检测器组成、迈克逊干涉仪内有两个相垂直的平面反射镜M1、M2和一个与两镜成45度角的分束器，M1可沿镜轴方向前后移动。
自光源发出的红外光经准直镜M3反射后变为平行光束，照在分束器上后变成两束光。
其中一束被反射到可动镜头M1后又被M1反射回分束器，并在分束器上再次分城反射光和透射光，透射光部分照在举聚光镜M4上，然后到到达探测器，另一束光透过分束器，射在固定镜M2上，并被M2反射回分束器，在分束器上再次发生反射和透射，反射部分照在聚光镜M4上，最后也到达探测器。
因而这两束到达探测器的光油了光程差，成了相干光，移动可动镜M1可改变两束光程差。
傅里叶红外光谱仪测结晶度
傅里叶红外光谱仪测结晶度傅里叶红外光谱仪（FTIR）是一种常用的非破坏性分析技术，可以在常温常压下对各种物质进行分析。
FTIR测量的样品可以是气体、液体和固体，由于它具有快速、高效、精度高、可靠性强等特点，被广泛应用于化学、石油、医药、农业等领域。
本文主要介绍归一化傅里叶变换红外光谱（NIR），傅里叶红外光谱仪分析结晶度的原理、方法以及应用。
一、NIR技术近红外（NIR）区域（波数4000-8000cm-1）是红外辐射和可见光之间的区域。
在这个波段内，物质的分子振动在较高的振动地位处，与红外光的相互作用变弱，使得样品的散射和吸收看起来相对较小，因此光的透过性好。
NIR区域分子的振动与拉伸通常都不明显，而是单一的复杂组合振动，呈现出一系列复杂而浅的谱线。
由于NIR光谱对样品的要求较低，所以NIR有许多独特的优势：1.非破坏性：NIR仪器可以对样品进行非破坏性测试，减少样品浪费和实验成本。
2.快速性：NIR测量速度快，通常可以在数秒到数分钟内完成，适用于大批量样品分析。
3.多样性：NIR仪器可以测试多种样品，包括液体、固体和气体，并可以检测组成、结构、含水量、结晶度等性质。
4.准确性：NIR技术可以提供高度准确的结果，并可以进行定量分析和质量控制。
在材料科学中，结晶度是指材料结晶形态的程度和完整性的度量。
材料的结晶度可以由多种方法进行测量。
其中傅里叶红外光谱仪是一种常用的测量方法之一。
当样品中的光经过傅里叶红外光谱仪，被样品中的吸收和散射作用所改变，因此测量的是反射光谱和透射光谱。
对于固态样品，结晶度的变化会导致样品中的分子振动能级发生变化，从而导致样品红外光谱图谱的相应改变。
对于大多数矿物和多晶材料而言，其结晶度会影响样品的反射和透射，在FTIR中，对样品进行光谱仪分析时，会针对样品进行两种分析，一种是ATR（表面增强红外吸收光谱）模式，另一种是漫反射模式。
ATR模式是FTIR中常用的反射式光谱分析方法之一，它将样品压在内部棱镜上，将FTIR光谱分析仪的入射光强与样品的反射光进行比较。
傅里叶变换红外光谱(ftir)
傅里叶变换红外光谱（FTIR）是一种广泛应用于化学、生物学和材料科学领域的分析技术。
它利用样品对红外光的吸收和散射来确定样品的化学成分和结构。
傅里叶变换红外光谱分析的过程涉及到复杂的光学原理和数学算法，其深度和广度远超一般人的想象。
让我们从简单的红外光谱开始。
红外光谱是指物质在接受红外辐射后发生的吸收、透射或反射现象。
这些现象与物质的分子运动和振动有关，因此可以通过观察红外光谱图来了解物质的分子结构、功能团及化学键等信息。
红外光谱是一种非常有用的分析手段，能够对各种物质进行快速、无损的分析，因此在化学、材料科学、生命科学等领域被广泛应用。
我们可以深入了解傅里叶变换红外光谱。
傅里叶变换（FT）是一种数学方法，用于将信号在时域和频域之间进行转换。
在傅里叶变换红外光谱中，FT将时间域的红外光谱信号转换为频率域的光谱信息，从而能够更准确地分析样品的化学成分和结构。
傅里叶变换的原理和算法需要深入的数学和物理知识来支撑，通过FTIR技术获得的光谱数据也需要复杂的数据处理和解释。
让我们讨论FTIR在化学和材料科学中的应用。
FTIR技术可以用于分析化合物的官能团、结构和构象，从而在有机化学合成、聚合物材料研究、医药化学等领域发挥重要作用。
FTIR还可以用于检测样品的纯度、鉴定杂质和表征材料的特性，因此在材料科学、制药工业、环境监测等领域有着广泛的应用价值。
我想共享一下我对FTIR的个人观点和理解。
作为一种高级的红外光谱分析技术，FTIR需要掌握复杂的原理和操作技巧，但其所获得的化学信息和结构信息也是非常丰富和准确的。
在我看来，FTIR不仅是一种分析手段，更是一种深入探索物质本质的工具，它的应用范围和研究意义将会越来越广泛，对于推动化学和材料科学的发展将会发挥重要作用。
总结而言，傅里叶变换红外光谱（FTIR）作为一种高级的分析技术，其深度和广度远超一般的红外光谱分析，需要深入的理论基础和实践技能来支撑。
通过FTIR技术可以获得大量的化学和结构信息，对于化学、材料科学和生命科学领域具有重要的应用价值。
傅里叶变换红外光谱仪干涉仪原理及样品制备
傅里叶变换红外光谱仪干涉仪原理及样品制备傅里叶变换红外光谱仪（Fourier Transform Infrared Spectrometer, FTIR）是一种常用的红外光谱分析仪器，它通过傅里叶变换的原理将样品的红外光谱信号转换为频谱信号，从而实现对样品的分析和鉴定。
FTIR的干涉仪原理是基于干涉现象，光束从光源经过分束器分成两束，一束经过样品后，另一束经过一个参考物质后，两束光在干涉仪中再次交叠。
由于光源的光波长是连续变化的，这两束光在干涉仪中的干涉现象会形成一个连续的干涉图样。
干涉图样过程中，通过调整其中一个光束的光程差，可以得到一系列不同的干涉图样。
然后，通过对这些干涉图样进行傅里叶变换，就可以得到样品的红外光谱信号。
这样的变换过程可以大大提高红外光谱检测的灵敏度和准确性。
样品制备在FTIR分析中非常重要，正确的样品制备可以确保红外光谱信号的准确性和可靠性。
首先，样品制备要保证样品的纯度和无杂质。
样品的处理步骤可能会包括样品的收集、研磨、纯化、溶解等。
对于固体样品，通常将其研磨成细粉，并通过筛网去除粗大颗粒。
对于液体样品，可能需要用溶剂溶解或稀释。
其次，样品制备要考虑样品的状态。
对于固体样品，可以将其直接放置在红外透明的基片上进行测量。
对于液体样品，可以将其放置在透明的液槽中测量。
还有一些样品可能需要凝固或固定在基片上，以确保得到准确的测量结果。
此外，对于需要测量气体样品的情况，可以使用气体细胞进行测量。
气体细胞可以容纳气体样品，并通过紧闭腔体来确保气体不外漏。
在气体细胞中，样品的压力和温度也需要控制好，以保证测量的准确性和一致性。
总之，傅里叶变换红外光谱仪是一种非常重要的红外光谱分析仪器，它的干涉仪原理和样品制备对于获得准确可靠的红外光谱结果至关重要。
研究人员在使用FTIR时需要了解其工作原理以及适当的样品制备技术，以确保测试结果的准确性和可靠性。
使用傅里叶变换红外光谱仪进行分析的步骤
使用傅里叶变换红外光谱仪进行分析的步骤红外光谱技术是一种常用的分析方法，可用于检测和识别物质的结构和成分。
其中，傅里叶变换红外光谱仪（Fourier Transform Infrared Spectrometer，简称FT-IR）是一种应用广泛且非常有效的仪器。
本文将介绍使用FT-IR进行分析的主要步骤。
1、样品准备在进行红外光谱分析之前，首先要准备样品。
样品可以是液体、固体或气体，根据不同的样品性质和要求选择适当的采集方法。
对于固体样品，通常使用压片技术将其制成透明的样品片。
而对于液体样品，可以将其滴于红外透明的盘片上。
在样品制备时，需要注意样品的纯度和均匀性，确保获得可靠的实验结果。
2、仪器调试在开始实验之前，需要对FT-IR进行仪器调试。
主要包括光源的选择和调节、光路系统的校准和调整、检测器的校准等。
通过仪器调试，保证仪器的精确度和灵敏度，提高分析结果的准确性。
3、样品测量样品准备和仪器调试完成后，进入样品测量阶段。
首先，将制备好的样品片或盘片放置在样品台上，并固定好，保证光路不受干扰。
接下来，通过仪器控制系统选择合适的测量模式和参数。
常见的测量模式包括吸收光谱、透射光谱等。
根据具体的需求，可以调节不同的参数，如扫描范围、扫描速度等。
4、数据采集和傅里叶变换样品测量完成后，系统会自动采集红外光谱信号。
采集的数据是一个时间域上的信号，需要通过傅里叶变换将其转换为频域上的光谱图。
傅里叶变换的过程是将时间域上的信号分解为一系列不同频率的正弦函数和余弦函数的组合。
5、谱图解析与数据处理得到频域上的光谱图后，需要对其进行解析和分析。
利用谱图上吸光度的变化情况，可以得出样品中存在的化学键、官能团、分子结构等信息。
不同的峰值位置和强度反映了样品的不同性质。
通过与已知标准样品进行比对，可以进一步确定未知物质的成分和结构。
6、结果报告在分析结束后，需要将结果进行整理并撰写实验报告。
报告应包括样品的详细信息、红外光谱图、解析结果和结论等内容。
傅里叶变换红外光谱分析(第三版)
傅里叶变换红外光谱分析（第三版）加入书架登录•版权信息•前言•第一版前言•第二版前言•第1章红外光谱的基本概念•1.1 红外光谱的产生和红外光谱区间的划分•1.2 分子的量子化能级•1.3 分子的转动光谱•1.4 分子的纯振动光谱•1.5 分子的振-转光谱•1.6 振动模式•1.7 振动频率、基团频率和指纹频率•1.8 倍频峰•1.9 合（组）频峰•1.10 振动耦合•1.11 费米共振•1.12 诱导效应•1.13 共轭效应•1.14 氢键效应•1.15 稀释剂效应•第2章傅里叶变换红外光谱学•2.1 单色光干涉图和基本方程•2.2 二色光干涉图和基本方程•2.3 多色光和连续光源的干涉图及基本方程•2.4 干涉图数据的采集•2.5 切趾（变迹）函数•2.6 相位校正•2.7 红外光谱仪器的分辨率•2.8 噪声和信噪比•第3章傅里叶变换红外光谱仪•3.1 中红外光谱仪•3.2 近红外光谱仪和近红外光谱•3.3 远红外光谱仪和远红外光谱•3.4 红外仪器的安装、保养和维护•第4章傅里叶变换红外光谱仪附件•4.1 红外显微镜•4.2 傅里叶变换拉曼光谱附件•4.3 气红联用（GC/FTIR）附件•4.4 衰减全反射附件•4.5 漫反射附件•4.6 镜面反射和掠角反射附件•4.7 变温红外光谱附件•4.8 红外偏振器附件•4.9 光声光谱附件•4.10 高压红外光谱附件•4.11 样品穿梭器附件•第5章红外光谱样品制备和测试技术•5.1 固体样品的制备和测试•5.2 液体样品的制备和测试•5.3 超薄样品的测试•第6章红外光谱数据处理技术•6.1 基线校正•6.2 光谱差减•6.3 光谱归一化、乘谱和加谱•6.4 生成直线•6.5 改变光谱数据点间隔和填充零•6.6 光谱平滑•6.7 导数光谱•6.8 傅里叶退卷积光谱•第7章红外光谱谱图解析•7.1 烷烃化合物基团的振动频率•7.2 烯烃化合物基团的振动频率•7.3 芳香族化合物基团的振动频率•7.4 炔烃化合物基团的振动频率•7.5 醇和酚类化合物基团的振动频率•7.6 醚类化合物基团的振动频率•7.7 酮和醌类化合物基团的振动频率•7.8 醛类化合物基团的振动频率•7.9 羧酸类化合物基团的振动频率•7.10 羧酸盐类化合物基团的振动频率•7.11 酯类化合物基团的振动频率•7.12 酸酐类化合物基团的振动频率•7.13 胺类化合物基团的振动频率•7.14 铵盐类化合物基团的振动频率•7.15 氨基酸类化合物基团的振动频率•7.16 酰胺类化合物基团的振动频率•7.17 酰卤类化合物基团的振动频率•7.18 糖类化合物基团的振动频率•7.19 含硼化合物基团的振动频率•7.20 含硅化合物基团的振动频率•7.21 含氮化合物基团的振动频率•7.22 含磷化合物基团的振动频率•7.23 水、重水、氢氧化物和过氧化物的振动频率•7.24 含硫化合物基团的振动频率•7.25 含卤素基团的振动频率•7.26 无机化合物基团的振动频率•第8章红外光谱的定性分析和未知物的剖析•8.1 红外光谱的定性分析•8.2 未知物的红外光谱剖析•第9章红外光谱的定量分析•9.1 朗伯-比耳定律•9.2 峰高和峰面积的测量•9.3 曲线拟合法测量峰高和峰面积•9.4 导数光谱用于定量分析•9.5 固体样品的定量分析•9.6 液体样品的定量分析•9.7 多组分液体的定量分析•9.8 高分子共聚物和共混物的定量分析•附录基团振动频率表（按振动频率由高到低排序）•参考文献是否关闭自动购买？关闭后需要看完本书未购买的章节手动确认购买。
傅里叶变换红外光谱分析
傅里叶变换红外光谱分析傅里叶变换红外光谱分析（Fourier Transform Infrared Spectroscopy, FTIR）是利用傅里叶变换原理对物质的红外光谱进行分析的一种技术。
在傅里叶变换红外光谱仪中，红外光通过样品，与样品发生相互作用后，进入光谱仪中进行光谱分析。
傅里叶变换技术可将时域信号转换为频域信号，通过对信号的频谱分析，可以对物质的结构及组成进行研究。
1.高分辨率：傅里叶变换技术可以获取高分辨率的红外光谱数据，使得狭窄的谱线能够得到更好的分辨。
2.宽波数范围：傅里叶变换红外光谱仪的波数范围广，可覆盖大部分有机物和无机物的红外吸收带。
3.快速扫描：傅里叶变换红外光谱仪采用干涉仪和检测器进行光谱扫描，扫描速度非常快，减少了样品分析时间。
1.样品制备：样品制备是傅里叶变换红外光谱分析的重要一步。
样品制备要求样品制备均匀、薄片透明、保持一定的透光率，以保证得到准确的红外光谱数据。
2.红外光谱扫描：在样品制备完成后，将样品放入红外光谱仪中进行扫描。
光谱仪会发出红外光，透过样品后，检测器会记录下光谱数据，并进行电压信号的采集。
3.数据处理：傅里叶变换红外光谱的数据处理是一个非常重要的步骤。
通过将光谱信号进行傅里叶变换，可以将时域信号转换为频域信号。
通过对频域信号的分析，可以获取物质的红外光谱图。
4.谱图解析：通过对红外光谱图的解析，可以了解样品的结构特征以及组成成分。
根据吸收峰的位置和强度，可以判断样品中的官能团和化学键的存在情况。
傅里叶变换红外光谱分析在各个领域中都有广泛的应用。
在有机化学领域，可以通过傅里叶变换红外光谱分析来判断有机物的结构、官能团及各种化学键的存在。
在材料科学领域，可以通过傅里叶变换红外光谱分析来研究材料的结构、性质及相变过程。
在药学领域，可以通过傅里叶变换红外光谱分析来确定药物的纯度及结构。
在环境分析领域，可以通过傅里叶变换红外光谱分析来鉴定和监测环境中的污染物。
傅里叶红外光谱分析
k
1307 k
K化学键的力常数，与键能和键长有关，
为双原子的折合质量 =m1m2/（m1+m2）
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。
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表 某些键的伸缩力常数（毫达因/埃）
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
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
符号：s(强)；m(中)；w(弱)
红外吸收峰强度比紫外吸收峰小2～3个数量级；
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2、仪器类型与结构
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2.1、仪器类型与结构
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(动画)
分子振动方程式
双原子分子的简谐振动及其频率
化学键的振动类似于连接两个小球的弹簧
分子的振动能级（量子化）： E振=（V+1/2）h
V ：化学键的 振动频率；
：振动量子数。
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任意两个相邻的能级间的能量差为：
h E h 2 1 2c 1 k
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傅里叶红外光谱分析
德国布鲁克TENSOR27 程德军
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•时间安排 总共1小时 •理论25分钟 •操作讲解10分钟 •学生实验25分钟
傅立叶变换红外光谱法
傅立叶变换红外光谱法傅立叶变换红外光谱法（Fourier Transform Infrared Spectroscopy,FT-IR）是一种常见的光谱分析技术，广泛应用于化学、材料科学、生物科学等领域。
该方法通过测量样品在红外辐射下的吸收和散射来研究样品的结构和化学组成。
本文将介绍傅立叶变换红外光谱法的原理、仪器和应用。
一、原理傅立叶变换红外光谱法基于傅立叶变换原理，将时间域的信号转化为频率域的信号。
在傅立叶变换红外光谱法中，红外辐射通过样品时会发生吸收或散射，导致红外辐射的强度发生变化。
将样品吸收或散射的信息转化为强度-波数图谱，可以得到样品的红外光谱信息。
二、仪器傅立叶变换红外光谱仪包括光源、光学系统、样品室和检测器等组成。
光源通常采用红外辐射灯，能够提供光谱所需的波长范围。
光学系统包括透镜、光栅等元件，用于聚焦和分光。
样品室是放置样品的部分，通常采用气密的光学窗口，以防止外界气体对光谱产生影响。
检测器通常采用光电二极管或者光电倍增管，可以测量红外辐射的强度。
三、应用傅立叶变换红外光谱法在多个领域有广泛的应用。
1. 化学分析傅立叶变换红外光谱法可以用于分析、鉴别和定量化学物质。
化学物质的不同官能团会在红外辐射下表现出特定的吸收峰，通过对红外光谱进行解析，可以确定化合物的结构和组成。
这对于有机合成、药物开发等领域非常重要。
2. 材料科学傅立叶变换红外光谱法可用于材料的表征和分析。
不同材料对红外辐射的吸收和散射特性各不相同，通过对材料的红外光谱进行研究，可以了解其组成、结构和性质。
这在材料设计和材料性能研究中具有重要意义。
3. 生物科学傅立叶变换红外光谱法可用于生物样品的分析和鉴定。
生物分子如蛋白质、核酸等对红外辐射具有特定的吸收行为，通过对生物样品的红外光谱进行分析，可以了解其结构和功能。
这对于生物医学研究和临床诊断具有重要意义。
4. 环境监测傅立叶变换红外光谱法可用于环境污染物的检测和分析。
傅里叶变换红外光谱测试
傅里叶变换红外光谱测试傅里叶变换红外光谱测试近年来，红外光谱技术在化学和材料科学等领域得到了广泛的应用。
傅里叶变换红外光谱测试（Fourier transform infrared spectroscopy，FTIR）是红外光谱分析技术的一种主要形式，它可以通过分析样品与光之间的相互作用来确定样品化学组成和结构。
本文将深入介绍傅里叶变换红外光谱测试的基本概述、常见应用和未来发展方向。
一、基本概述傅里叶变换红外光谱测试是一种基于四氢呋喃或者二甲基亚砜等极性溶剂的红外光谱测试方法。
它的优点在于自身信噪比高、灵敏度高、校准方便且大量检测可靠。
使用红外辐射作为探测方法，可用于快速、定量地研究各种特殊的化学物质。
例如，它可以定量分析含硫、含氧等元素的化合物，还可以确定单个分子和分子之间的化学键结构。
二、常见应用1. 化学和材料科学FTIR技术在化学和材料科学领域有广泛的应用。
基于FTIR的光谱分析可用于探测分子中的主键、支键和链取向的特征振动，确定化学结构，对物质进行鉴定和定量分析。
例如，它可以研究生物样品的构象，确定药物分子的化学组成，探测材料表面的吸附情况等。
2. 医疗诊断FTIR技术还可用于医疗诊断和治疗。
红外线吸收可以检测生物分子的结构和功能，从而诊断疾病，探测药物的吸收和代谢，研究生物分子的构象和相互作用。
例如，FTIR可以作为一种非侵入性的诊断手段，用于检测糖尿病、乳腺癌和肺癌等疾病。
3. 环境监测FTIR技术还可用于环境监测。
通过监测大气中的化学物质吸收红外辐射，可以确定污染物的分布和浓度，从而制定有效的监测措施和环境保护政策。
例如，它可以用于检测二氧化碳、甲烷、一氧化氮和其他温室气体的浓度。
三、未来发展方向随着技术的发展，FTIR技术还有很大的发展空间。
未来，FTIR技术将更加广泛地应用于生物医学、环境科学和能源技术等领域。
例如，FTIR可以结合人工智能技术，对光谱数据进行分析和分类，提高诊断和监测的准确性和效率。
傅里叶变换红外光谱分析
傅里叶变换红外光谱分析傅里叶变换红外光谱分析是一种重要的分析技术，可以用来研究化学物质的结构和成分。
它基于傅里叶变换的原理，将复杂的红外光谱信号分解成一系列简单的单频信号，从而实现对样品的定性和定量分析。
本文将详细介绍傅里叶变换红外光谱分析的原理、仪器和应用。
傅里叶变换的基本思想是，将一个信号分解成一系列单频信号的叠加。
在傅里叶变换红外光谱分析中，将一个复杂的光谱信号分解成一系列不同频率的单频信号，可以得到红外光谱的频谱信息。
通过分析这些频谱信息，可以推断样品的结构和成分。
傅里叶变换红外光谱分析的仪器主要是FT-IR光谱仪。
FT-IR光谱仪是一种利用傅里叶变换原理进行光谱分析的仪器。
它采用一种干涉仪的原理，将样品辐射的光束与参考光束进行干涉，得到干涉信号。
通过改变光程差，可以得到不同频率的光谱信号。
FT-IR光谱仪的工作原理是，将红外光通过一个干涉仪分成两束光。
一束光通过样品，另一束光直接穿过参考器。
两束光再次合并后经过一个检测器。
通过改变干涉仪的光程差，可以得到不同频率的光谱信号。
检测器将这些光谱信号转换成电信号，并经过傅里叶变换，将时域信号转换成频域信号。
傅里叶变换红外光谱分析在分析化学中有广泛的应用。
它可以用来研究有机和无机化合物的结构和性质。
通过对红外光谱的解析，可以确定化学键的存在和类型，推断功能团的结构和位置。
傅里叶变换红外光谱分析还可以用来鉴定化合物的纯度和标定分析仪器。
除了在实验室中的应用，傅里叶变换红外光谱分析还可以应用于环境监测和工业生产中。
例如，可以用来分析水和土壤中的污染物，以及食品和药品中的化学成分。
总之，傅里叶变换红外光谱分析是一种重要的分析技术。
它基于傅里叶变换的原理，可以将复杂的红外光谱信号分解成一系列单频信号，从而实现对样品的定性和定量分析。
傅里叶变换红外光谱分析在化学和相关领域有广泛的应用，对于研究化学物质的结构和性质具有重要意义。
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350厘米-1，为一极强的吸收．有氢键的化合物，X-H…X
的伸缩振动在200-50厘米-1；弯曲振动在50厘米-1以下．
红外吸收光谱分析
一、FTIR概述 1. IR光谱在化学领域中的应用： 分子结构基础研究: 应用IR测定分子的键长、键 角，以此推断出分子的立体构型； (1) 根据所得的力常数可以知道化学键的强弱，由 简正频率来计算热力学函数等。 (2) 化学组成分析：根据光谱中吸收峰的位置和形 状来推断未知物结构，依照特征吸收峰的强度 来测定混合物中各组分的含量。
1-己烯
红外吸收光谱分析
3. 分子振动方程式 (Hook's Law)
分子中的原子以平衡点为中心，以非常小的振幅作周期性 的振动，即所谓简谐振动。最简单的分子是双原子分子。可 用一个弹簧两端联着两个小球来模拟。mA和mB分别代表两 小球的质量（原子质量），弹簧的长度r就是分子化学键的长 度。用经典力学(虎克定律)可导出这个体系的振动频率（以 波数表示): 1 k 2c mAmB /(mA mB ) （6-6） 式中 k 为力常数，mA、mB分别为A、B原子的质量，
（1）对称伸缩振动（symmetrical stretching
vibration，s）
（2）反对称伸缩振动（asymmetrical
stretching vibration，as）
红外吸收光谱分析
2. 变形或弯曲振动
红外吸收光谱分析 分子振动的形式与谱带 亚甲基（-CH2-）的几种基本振动形式及红外吸收如图6-19所示。 伸缩振动
反对称 对称 as: 2926cm-1 （s） s: 2853cm-1（s） 变形振动
剪式
摇摆
面内 ：1468cm-1 （m）
：720cm-1 -C-(CH2)n，n≥4
红外吸收光谱分析
2. IR光谱的产生条件
因此若用连续改变频率的红外光照射某试样， 根据试样中的各个基团对不同频率的红外光的吸收 性质，使通过试样后的红外光在一些波长范围内变 弱（被吸收），在另一些范围内则较强（不吸收）。
将分子吸收红外光的情况用仪器记录，就得到该试
样的红外吸收光谱图。
红外吸收光谱分析 IR光谱的产生条件
红外吸收光谱分析
2. IR光谱的产生条件
当一定频率（一定能量）的红外光照射分子时，
如果分子中某个基团的振动频率和外界红外辐射
的频率一致，就满足了第一个条件。为满足第二 个条件，分子必须有偶极矩的改变。 已知任何分子就其整个分子而言，是呈电中性 的，但由于构成分子的各原子因价电子得失的难 易，而表现出不同的电负性，分子也因此而显示 不同的极性。
红外吸收光谱分析
一、FTIR概述
IR光谱分析的特点：
快速
• 高灵敏度
• 试样用量少
• 能分析各种状态的试样等特点
• 材料分析中最常用的工具
红外吸收光谱分析
2. IR光谱的产生条件
红外光谱是由于物质吸收电磁辐射后，分子振动转动能级的跃迁而产生的。 物质能吸收电磁辐射应满足两个条件，即： （1）辐射应具有刚好能满足物质跃迁时所需的能量； （2）辐射与物质之间有相互作用。
对称分子由于正负电荷中心重叠，d=0，故=0。
红外吸收光谱分析
二硫化碳的振动及其极化度的变化
红外吸收光谱分析
2. IR光谱的产生条件
上述物质吸收辐射的第二个条件，实质上是外 界辐射迁移它的能量到分子中去。而这种能量的 转移是通过偶极距的变化来实现的。 这可用图6-14的示意简图来说明。
红外吸收光谱分析
2. IR光谱的产生条件
图6-14 偶极子在交变电场中的作用示意图
红外吸收光谱分析
2. IR光谱的产生条件
当偶极子处在电磁辐射的电场中时，此电场作周 期性反转，偶极子将经受交替的作用力而使偶极距
增加和减小。由于偶极子具有一定的原有振动频率， 只有当辐射频率与偶极子频率相匹配时，分子才与
辐射发生相互作用（振动偶合）而增加它的振动能， 使振动加激（振幅加大），即分子由原来的基态振 动跃迁到较高的振动能级。
分子振动的形式与谱带
红外吸收光谱分析
二氧化碳分子的振动，可作为直线型分子振动的一个例子。 其基本振动数为3×3-5 = 4，故有四种基本振动形式， （1）对称伸缩振动：O＝C＝O 在CO2分子中，C 原子为+、- 电荷的中心，d = 0， = 0。 在这种振动形式中两个氧原子同时移向或离开碳原子，并不 发生分子偶极距的变化，因此是非红外活性的。 （2）反对称伸缩振动： O＝C＝O
沿重心轴转动的能量为转动能，
二个以上原子连接在一起，它们之间的键如同
弹簧一样振动，所需能量为振动能，
分子中的电子从各种成键轨跃入反键轨所需能
量为电能.
红外吸收光谱分析
分子在未受光照射之前，以上描述的诸能量均 处于最低能级，称之为基态． 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．
红外吸收光谱分析
2. IR光谱的产生条件 只有发生偶极距变化的振动才能引起可观测 的红外吸收谱带，我们称这种振动活性为红外活 性的，反之为非红外活性的。 当一定频率的红外光照射分子时，如果分子 中某个基团的振动频率和它一样，二者就会产生 共振，此时光的能量通过分子偶极距的变化而传 递给分子，这个基团就吸收一定频率的红外光， 产生振动跃迁；反之，红外光就不会被吸收。
分子振动的形式与谱带
红外吸收光谱分析
图6-17 直线型分子的运动状态 （a）、（b）、（c）平移运动（d）、（e）转动运动 （f）在z轴上反方向运动，使分子变形，产生振动运动
分子振动的形式与谱带
红外吸收光谱分析
如水分子的基本振动数为3×3-6 = 3，故水分子由
三种振动形式(图6-18)。O-H键长度改变的振动称为
伸缩振动。伸缩振动可分为两种，对称伸缩振动(用符
号s表示)及反对称伸缩振动(用as表示)。键角HOH
改变的振动称为弯曲或变形振动(用 表示)。通常，
键长的改变比键角的改变需要更大的能量，因此伸缩
振动出现在高频区，而变角振动出现在低频区。
红外吸收光谱分析 分子振动的形式与谱带
对称伸缩 反对称伸缩 弯曲（变形) s：3652cm-1 as：3756 cm-1 ：1595cm-1 图6-18 水分子的振动及红外吸收
红外吸收光谱分析
2. IR光谱的产生条件
通常用分子的偶极矩 来描述分子极性的大小:
= q ·d
图6-13 H于分子内原子处于在其平衡位置不断地振动
的状态，在振动过程中d 的瞬时值亦不断地发生
变化，因此分子的 也发生相应的改变，分子亦
具有确定的偶极距变化频率。
红外吸收光谱分析
4. 分子振动的形式与谱带
双原子的振动是最简单的，它的振动只能发生在联结
两个原子的直线方向上，并且只有一种振动形式，即两原
子的相对伸缩振动。多原子分子的振动可分解为许多简单
的基本振动。
4. 分子振动的形式与谱带
红外吸收光谱分析
设分子由 n 个原子组成，每个原子在空间都有三个自 由度，原子在空间的位置可以用直角坐标系中的三个坐标 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，包括三个整个分子的质心沿 x、y、z 方向平移运动和三个整个分子绕 x、y、z 轴的转 动运动。这六种运动都不是分子的振动，故振动形式应有 (3n-6)种。 对于线型分子，若贯穿所有原子的轴是在 x 方向，则 整个分子只能绕y、z轴转动，因此直线型分子的振动形式 为(3n-5) 种(图6-17)。
是醇、酚、胺和碳氢化合物上，以及研究末端亚
甲基、环氧基和顺反双键等时比较重要。
红外吸收光谱分析
中红外区是红外光谱中应用最早和最广的一个 区．该区吸收峰数据的收集、整理和归纳已臻于 完善．由于4000~1000厘米 -1 区内的吸收峰为化合 物中各个键的伸缩和弯曲振动，故为双原子构成 的官能团的特征吸收．1400~650厘米-1区的吸收蜂 大多是整个分子中多个原子间键的复杂振动，可 以得到官能团周围环境的信息，用于化合物的鉴 定，因此中红外区是我们讨论的重点。
这是由于双键比单键强，即双键的 k 比单键的 k 大。 同样，炔烃要比双键强。这个规律也适用于碳氧键上。 另外，由于伸缩振动力常数比弯曲振动的力常数大，所 以伸缩振动的吸收出现在较高的频率区而弯曲振动的吸收 则在较低的频率区。 根据式（6-6）可以计算其基频峰的位置，而且某些计 算与实测值很接近，如甲烷的C-H基频计算值为2920cm-1， 而实测值为2915cm-1，但这种计算只适用于双原子分子或 多原子分子中影响因素小的谐振子。 实际上，在一个分子中，基团与基团的化学键之间都相 互有影响，因此基团振动频率除决定于化学键两端的原子 质量，化学键的力常数外，还与内部因素（结构因素）及 外部因素（化学环境）有关。
红外吸收光谱分析
FTIR
（Fourier Translation Infrared spectroscopy)
傅里叶变换红外光谱分析
红外吸收光谱分析
FTIR是由于物质吸收电磁辐射后，分子振动
-转动能级的跃迁而产生的，称为分子振动转
动光谱，简称振转光谱。
红外吸收光谱分析
分子光谱的种类 有机分子同其他物质一样始终处于不停的运动 之中。分子在空间自由移动需要的能量为移动 能．
红外吸收光谱分析
远红外区应是200-10厘米-1．由于一般红外仪测绘的 中红外范围是5000-650厘米-1或5000-400厘米-1，因此 650-200厘米-1也包括在远红外区．含重原子的化学键伸 缩振动和弯曲振动的基频在远红外光区，如C-X键的伸
缩振动频率为650-450厘米-1，弯曲振动频率为350-250