论文----红外光谱在生活中的应用及发展

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1、红外光谱在生活中的应用及发展摘要:红外光谱具有高度的特征性，不但可以用来研究分子的结构和化学键，而且广泛地用于表征和鉴别各种化学物种。红外光谱图谱分析作为一门先进的技术，已经在各个领域得到了广泛的应用，本文主要论述了红外光谱分析的原理、特点、应用及发展前景。关键词:红外光谱原理特点定量定性分析质量检验一、红外光谱原理：电磁光谱的红外部分根据其同可见光谱的关系，可分为近红外光、中红外光和远红外光。远红外光（大约400-10 cm-1）同微波毗邻，能量低，可以用于旋转光谱学。中红外光（大约4000-400 cm-1）可以用来研究基础振动和相关的旋转-振动结构。更高能量的近红

2、外光（14000-4000 cm-1）可以激发泛音和谐波振动。红外光谱法的工作原理是由于振动能级不同，化学键具有不同的频率。共振频率或者振动频率取决于分子等势面的形状、原子质量、和最终的相关振动耦合。为使分子的振动模式在红外活跃，必须存在永久性双极子的改变。具体的，在波恩-奥本海默和谐振子近似中，例如，当对应于电子基态的分子哈密顿量能被分子几何结构的平衡态附近的谐振子近似时，分子电子能量基态的势面决定的固有振荡模，决定了共振频率。然而，共振频率经过一次近似后同键的强度和键两头的原子质量联系起来。这样，振动频率可以和特定的键型联系起来。测量样品时，一束红外光穿过样品，个个

3、波长上的能量吸收被记录下来。这可以由连续改变使用的单色波长来实现，也可以用傅立叶变换来一次测量所有的波长。这样的话，透射光谱或吸收光谱或被记录下来，显示出被样品红外吸收的波长，从而可以分析出样品中包含的化学键。二、红外光谱的特点红外光谱仪之所以成为一种快速、高效、适合过程在线分析的有利工具，是由其技术特点决定的。红外光谱分析的主要技术特点如下：（1）分析速度快，测量过程大多可在1min内完成。（2）分析效率高，通过一次光谱测量和已建立的相应校正模型，可同时对样品的多个组分或性质进行测定提供定性、定量结果。（3）适用的样品范围广，通过相应的测样器中可以直接测量液体、固体、

4、半固体和胶状体等不同物态的样品光谱测量方便。（4）样品一般不需要预处理，不需要使用化学试剂或高温、高压、大电流等测试条件，分析后不会产生化学、生物或电磁污染。（5）分析成本较低（无需繁杂预处理，可多组分同时检测）。（6）测试重现性好。（7）对样品无损伤，可以在活体分析和医药临床领域广泛应用。（8）近红外光在普通光纤中具有良好的传输特性，便于实现在线分析。（9）对操作人员的要求不苛刻，经过简单的培训就可胜任工作。近红外光谱技术存在的问题是：（1）测试灵敏度相对较低，被测组分含量一般应大于0.1%。（2）需要用标样进行校正对比，很多情况下仅是一种间接分析技术。三、红外光谱在

5、生产生活中的研究及应用3.1红外光谱的定量分析红外光谱定量分析是借助于对比吸收峰强度来进行的，只要混合物中的各组分能有一个特征的、不受其它组分干扰的吸收峰存在即可，其原理基于朗伯一比尔定律。定量方法主要有测定谱带强度和测量谱带面积两种，此外也可采用谱带的一阶导数和二阶导数的计算方法，这种方法能准确地测量重叠的谱带，甚至包括强峰斜坡上的肩峰。3.2红外光谱的定性分析若不考虑样品称量、溶液配制和槽厚引起的误差，测定吸光度所引起误差的最佳极限值是±I％，实际误差比±1％大，因此红外光谱用得最多的是定性分析。已知物的鉴定将试样的谱图与标准谱图进行对照，如果两张谱图各吸收峰的位置

6、和形状完全相同，峰的相对强度一样，就可以认为样品是该种标准物。如果两张谱图不一样，则说明两者不为同一化合物，或样品有杂质。如用计算机谱图检索，则采用相似度来判别。未知物的鉴定如果不是新化合物，标准光谱己有收载的，有两种方法来查对标准光谱：利用标准光谱的谱带索引，寻找标准光谱中与试样光谱吸收带相同的谱图；进行光谱解析，判断试样可能的结构，然后由化学分类索引查找标准光谱对照核实。新化合物的结构分析红外光谱主要提供官能团的结构信息，对于复杂化合物尤其是新化合物，单靠红外光谱不能解决问题，需要与紫外光谱、质谱和核磁共振等分析手段互相配合，进行综合光谱解析，才能确定分子结构。3.

7、3中红外光谱检测蜂蜜掺假蜂蜜中掺入的物质多种多样，为其统一检测带来了一定难度，常用检测方法有：薄层层析、高效液相色谱层析(HPLC)、毛细管气相色谱层析、离子交换液相色谱层析、核磁共振(13CNMR)等，然而上述方法既费时，有费力，且都有一定使用限制，如毛细管气相色谱层析通过确定蜂蜜中低聚糖的量。只能检测出掺有5％转化糖浆的产品；稳态碳同位素分析(SCIRA)虽然在许多国家应用于检测蜂蜜中的蔗糖或玉米糖已有十多年时间，但它不能测出掺入甜菜转化糖的蜂蜜，而傅立叶转换中红外光谱(FTIR)能快速、无损获取样品的生物化学指纹，从而方便的用于掺假