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紅外光譜分析什么（紅外光譜分析什么用）
發(fā)布時間：2023-04-13 14:30:57
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創(chuàng)意嶺 閱讀：
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大家好！今天讓創(chuàng)意嶺的小編來大家介紹下關于紅外光譜分析什么的問題，以下是小編對此問題的歸納整理，讓我們一起來看看吧。
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本文目錄:
一、紅外光譜原理是什么?
紅外光譜原理是紅外光譜是一種分子吸收光譜，利用紅外光譜法對有機物進行定性和定量的檢測，通過紅外線光譜儀發(fā)出紅外線光線，再將光線照射到待檢測物體的表面，有機物因其吸收特性會吸收紅外光，從而產生紅外光譜圖。技術人員可根據(jù)紅外光譜圖找到與吸收峰相對應的化學基團數(shù)據(jù)庫，對待測物質的構成和所屬狀態(tài)進行定性分析。
紅外光譜的分類
紅外光譜可分為近紅外光譜技術、遠紅外光譜技術和傅立葉變換紅外光譜技術。
近紅外光譜技術的分子中存在4種不同形式的能量，分別是平動能，轉運能，振動能和電子能。在近紅外光譜技術中，近紅外區(qū)域產生的倍頻和合頻的吸收往往比中紅外弱，背景十分復雜，譜峰重疊的現(xiàn)象十分嚴重，有時必須借助化學計量方法才能提供有效的信息。
遠紅外光譜技術是利用物體在遠紅外區(qū)的吸收光譜，這個區(qū)域的光源能量十分弱小，吸收譜帶主要是氣體分子中的純轉動躍遷和液體中重原子的伸縮振動，因此一般不在遠紅外光譜區(qū)進行定量分析。
傅立葉變換紅外光譜技術是一種快速，無損食品分析的檢測技術，主要通過與化學計量學的方法相結合，實現(xiàn)定性定量分析。
二、紅外光譜定性分析的基本依據(jù)是什么?
紅外光譜定性分析的基本依據(jù)是紅外對有機化合物的定性具有鮮明的特征性。
分子中特征基團吸收不同波段的電磁輻射后表現(xiàn)出特征振動，會在相應的紅外波段上對應于的特征吸收峰。
以簡單的雙原子分子為例，根據(jù)量子力學原理，兩個原子之間的振動能是量子化的，也就是說存在著能級。兩個能級之間的差值對應于分子的振動能。
當分子吸收電磁輻射后，分子的能量會升高，這個過程叫做分子的激發(fā)。如果激發(fā)的能量對于與兩個振動態(tài)的能級差，那么這個分子就正好吸收這個能級差的能量，對于與光譜上就出現(xiàn)一個吸收峰。而振動能的大小正位于紅外區(qū)，所以，紅外光譜對應于分子的振動。
分子中不同的特征基團的振動能級的能量差有區(qū)別，所以會吸收不同波段的電磁輻射，因而在光譜上表現(xiàn)出不同位置的吸收峰。
而相同特征基團的能級的能量差是基本相同的，所以光譜上的吸收峰的位置會相對固定當然，周圍基團或者環(huán)境會對特征基團的能級有微小的影響，在光譜上會稍有偏移。這就是紅外光譜定性分析的依據(jù)。
三、紅外光譜是什么光譜
紅外光譜是分子能選擇性吸收某些波長的紅外線，而引起分子中振動能級和轉動能級的躍遷，檢測紅外線被吸收的情況可得到物質的紅外吸收光譜。
又稱分子振動光譜或振轉光譜。
當一束具有連續(xù)波長的紅外光通過物質，物質分子中某個基團的振動頻率或轉動頻率和紅外光的頻率一樣時，分子就吸收能量由原來的基態(tài)振(轉)動能級躍遷到能量較高的振(轉)動能級，分子吸收紅外輻射后發(fā)生振動和轉動能級的躍遷，該處波長的光就被物質吸收。所以，紅外光譜法實質上是一種根據(jù)分子內部原子間的相對振動和分子轉動等信息來確定物質分子結構和鑒別化合物的分析方法。將分子吸收紅外光的情況用儀器記錄下來，就得到紅外光譜圖。
近紅外光是一種介于可見光(VIS)和中紅外光(IR)之間的電磁波，美國材料檢測協(xié)會(ASTM)，將其定義為波長780～2526nm的光譜區(qū)。利用近紅外光譜的優(yōu)點有：1.簡單方便，有不同的測樣器件可直接測定液體、固體、半固體和膠狀體等樣品，檢測成本低。2.分析速度快，一般樣品可在1min內完成。3.適用于近紅外分析的光導纖維易得到，故易實現(xiàn)在線分析及監(jiān)測，極適合于生產過程和惡劣環(huán)境下的樣品分析。4.不損傷樣品可稱為無損檢測。5.分辨率高可同時對樣品多個組分進行定性和定量分析等。所以目前近紅外技術在食品產業(yè)等領域應用較廣泛。
這種技術專門用在共價鍵的分析。如果樣品的紅外活躍鍵少、純度高，得到的光譜會相當清晰，效果好。更加復雜的分子結構會導致更多的鍵吸收，從而得到復雜的光譜。但是，這項技術還是用在了非常復雜的混合物的定性研究當中。
四、紅外光譜的基本原理
紅外光譜法實質上是一種根據(jù)分子內部原子間的相對振動和分子轉動等信息來確定物質分子結構和鑒別化合物的分析方法。
紅外光譜的原理是當一束具有連續(xù)波長的紅外光通過物質，物質分子中某個基團的振動頻率或轉動頻率和紅外光的頻率一樣時，分子就吸收能量由原來的基態(tài)振(轉)動能級躍遷到能量較高的振動能級，分子吸收紅外輻射后發(fā)生振動和轉動能級的躍遷，該處波長的光就被物質吸收。
所以，紅外光譜法實質上是一種根據(jù)分子內部原子間的相對振動和分子轉動等信息來確定物質分子結構和鑒別化合物的分析方法。
紅外光譜 (Infrared Spectroscopy, IR) 的研究開始于 20 世紀初期，自 1940 年商品紅外光譜儀問世以來，紅外光譜在有機化學研究中得到廣泛的應用。現(xiàn)在一些新技術 （如發(fā)射光譜、光聲光譜、色，紅聯(lián)用等） 的出現(xiàn)，使紅外光譜技術得到更加蓬勃的發(fā)展。
量子力學：
量子力學研究表明，分子振動和轉動的能量不是連續(xù)的，而是量子化的，即限定在一些分立的、特定的能量狀態(tài)或能級上。以最簡單的雙原子為例，如果認為原子間振動符合簡諧振動規(guī)律，則其振動能量Ev可近似地表示為：式中h為普朗克常數(shù)；v為振動量子數(shù)（取正整數(shù)）；v0為簡諧振動頻率。當v=0時，分子的能量最低，稱為基態(tài)。
處于基態(tài)的分子受到頻率為v0的紅外射線照射時，分子吸收了能量為hv0的光量子，躍遷到第一激發(fā)態(tài)，得到了頻率為v0的紅外吸收帶。反之，處于該激發(fā)態(tài)的分子也可發(fā)射頻率為v0的紅外射線而恢復到基態(tài)。v0的數(shù)值決定于分子的約化質量μ和力常數(shù)k。k決定于原子的核間距離、原子在周期表中的位置和化學鍵的鍵級等。
分子越大，紅外譜帶也越多，例如含12個原子的分子，它的簡正振動應有30種，它的基頻也應有30條譜帶，還可能有強度較弱的倍頻、合頻、差頻譜帶以及振動能級間的微擾作用，使相應的紅外光譜更為復雜。
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