红外光谱识别与解析

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1、物质的红外光谱识别概述红外光谱范围紫外区可见区红外区近红外光谱（泛频）（0.75~2.5µm）（倍频）（13158~4000cm-1）中红外光谱红外光谱反映分子基本结构（2.5~25µm）分子振动转动（0.75~1000µm）（常用）（4000~400cm-1）远红外光谱（转动区）（25~1000µm）分子转动（400~10cm-1）中红外区功能划分1500-400cm-14000~1500cm-1指纹区，进一步确定基团的基团区，确定所属化合物类型结合方式红外光谱的物质识别一红外光谱的物质识别方法主要分为三类：分子振动特征峰法、峰位比对法、数值解析法分子

2、振动特征峰法：光子在红外光谱区域的吸收频率，反映了该物质构建分子的诸多原子之间价键振动频率。在中红外区（400~4000cm-1），分子的振动频率分为基团频率和指纹频率，通过观察在基团区域和指纹区域的吸收峰位，可确定组成该物质的分子构成。在实际应用中，首先根据分子力学计算原子之间价键振动频率，建立特征基团的振动频率数据库。将被测物质红外各吸收峰位与部分特征基团的振动频率数据库进行比对，以此确定该物质的分子特征基团振动频率cm-1特征基团振动频率cm-1构。OH伸缩3800-3300CH2扭曲振动~1300=CH伸缩3100~3000P=O伸缩~1250这

3、种方法专业性强，适合于单一物质的C≡N伸缩~2200C-O-C对称收缩~1100C=C伸缩1760~1660C-O伸缩1100~1000判定。CH2变角振动~1465CH2面内摇摆730~720COH面内弯曲~1430CO2面外摇摆~550红外光谱谱图的物质识别二峰位比对法：利用已建立的物质特征峰图谱库与未知物质的红外谱图吸收峰进行峰高、峰位比对，以确认未知物质。这种方法简单、实用，特别适合于单一物质的判定。但对混合物质，由于各自物质的特征峰彼此叠加，导致所测吸收峰被掩盖或峰位偏离各自特征峰位，特别是混合物质各自含量不同时，所测吸收峰位也会有所不同，为了

4、拟补这一缺陷，人们常常针对不同峰位根据经验采取权重处理，这种方法由于人为因素和随机性准确性不高，科学性差，不具有普遍规律。在实际应用中，峰位法进行样品的物质判断被广泛使用。目前国内医院广泛使用的“人体结石红外光谱自动分析系统”就是采用这种方法。被测样品通常存在伴生物等其他物质，出现误判时有发生。如人体结石中碳酸磷灰石和六水磷酸铵镁混合物（如右图蓝色谱线），用此方法很难判断出含有碳酸磷灰石成分。红外光谱的物质识别三数值解析法：利用已知物质和未知物质的红外光谱图谱，通过建立数学模型，识别未知物质。这种方法不仅对单一物质，尤其对混合物质的识别更为有效。数值解析

5、式的红外光谱物质识别数学模型有很多种类，通常是以最小二乘法为基础，根据所分析物质的种类，可衍生出多种数学模型。通过计算机进行大量的数值统计计算，在已知的图谱库中，筛选出最有可能存在于未知物中的物质。可以看出，数学模型建立的好坏，直接影响判断的准确性，如果结合峰位法进行综合判断，那么准确性会大大提高。数值解析法不但能够对未知物的定性判断，还能够进行定量分析。物质确认方法比较方法内容准确性定特点量单一混合物质物质1特征峰根据分子运动能量种类，不同原子及原子之间价键高低否专业性强法在红外光谱区域的吸收特性---特征峰，以确认组成该物质元素及分子结构2峰位比已知

6、物质与被测物质红外光谱的峰高、峰位比对高低否简单、直对法观3峰型比根据已知物质与被测物质红外光谱的峰高、峰位、高低是操作复杂、对法峰面积比对通用性差4数值解利用已知物质与被测物质红外光谱吸光度进行相关高高是通用性强、析法性数学解析运算复杂