4．红外吸收光谱法.PDF

4．红外吸收光谱法 4.1 基本原理 4.2 红外光谱仪 4.3 实验技术 4.4 红外吸收光谱法的应用 4.5 拉曼光谱简介 4.6 实验  4.1 基本原理 4.1.1 概述 4.1.2 产生红外吸收光谱的原因 4.1.3 红外吸收光谱与分子结构关系的基本概念 4.1.4 常见官能团的特征吸收频率  4.1.1 概述  4.1.1.1 红外光的发现  1800年，英国天文学家赫谢尔 （F.W.Herschel）用温度计测量太阳光可见光区内、外温度 时，发现红色光以外“黑暗”部分的温度比可见光部分的高，从而意识到在红色光之外还存 有一种肉眼看不见的“光” ，因此把它称之为红外光，而对应的这段光区便称之为红外光区。  4.1.1.2 物质对红外光的选择性吸收 接着，赫谢尔在温度计前放置了一个水溶液，结果发现温度计的示值下降，这说明溶液 对红外光具有一定的吸收。然后，他用不同的溶液重复了类似的实验，结果发现不同的溶液 对红外光的吸收程度是不一样的。赫谢尔意识到这个实验的重要性，于是，他固定用同一种 溶液，改变红外光的波长做类似的实验，结果发现同一种溶液对不同的红外光也具有不同程 度的吸收，也就是说对某些波长的红外光吸收得多，而对某些波长的红外光却几乎不吸收， 所以说，物质对红外光具有选择性吸收。  4.1.1.3 红外吸收光谱的产生 显然，如果用一种仪器把物质对红外光的吸收情况记录下来，这就是该物质的红外吸收 光谱图，横坐标是波长，纵坐标为该波长下物质对红外光的吸收程度。 由于物质对红外光具有选择性的吸收，因此，不同的物质便有不同的红外吸收光谱图， 所以，我们便可以从未知物质的红外吸收光谱图反过来求证该物质究竟是什么物质。这正是 4­1  红外光谱定性的依据。 红外光谱在可见光区和微波区之间，其波长范围约为 0.75~1000μm。根据实验技术和应 用的不同。通常将红外光谱划分为三个区域，如表 4­1所示。 表 4­1 红外光区的划分 区 域 波长(λ)/μm  ­1  能级跃迁类型 波数( )/cm  n  近红外光区 0.75~2.5  13300~4000  分子化学键振动的倍频和组合频 中红外光区 2.5~25  4000~400  化学键振动的基频 远红外光区  25~1000  400~10  骨架振动、转动 其中，远红外光谱是由分子转动能级跃迁产生的转动光谱；中红外和近红外光谱是由分 子振动能级跃迁产生的振动光谱。只有简单的气体或气态分子才能产生纯转动光谱，而对于 大量复杂的气、液、固态物质分子主要产生振动光谱。由于目前广泛用于化合物定性、定量 和结构分析以及其它化学过程研究的红外吸收光谱， 主要是波长处于中红外光区的振动光谱， 因此本章主要讨论中红外吸收光谱。  4.1.1.4 红外吸收光谱的表示法 样品的红外吸收曲线称为红外吸收光谱，多用百分透射比与波数（T~ ）或百分透射比 n 与波长（T~λ）曲线来描述。T~ 或  T~λ曲线上的“谷”是光谱吸收峰，两种吸收曲线的 n 形状略有差异。下面以聚苯乙烯的红外吸收光谱为例加以说明。 比较图4­1和图 4­2 发现，T~λ曲线“前密后疏” ，  T~ 曲线“前疏后密” 。这是因为  n T~λ曲线是波长等距，而 T~ 是波数