红外光谱的分析原理.docx

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1、红外光谱1.原理将一束不同波长的红外射线照射到物质的分子上，分子发生振动能级迁移，某些特定波长的红外射线被吸收，从而形成这一分子的红外吸收光谱。每种分子都有由其组成和结构决定的独有的红外吸收光谱，红外光谱分析可用于研究分子的结构和化学键，也可以作为表征和鉴别化学物种的方法。红外区（0.8~1000μm）划分成三个区：1）近红外区（泛频区）：波长0.8~2.5μm，波数4000~12500cm-1，主要用于研究O-H、N-H及C-H。2）中红外区（基本转动-振动区）：波长2.5~25μm，波数4000~400cm-1，是研究

2、、应用最多的区域，该区的吸收主要是由分子的振动能级和转动能级跃迁引起的。3）远红外区（转动区）：波长25~1000μm，波数400~10cm-1，分子的纯转动能级跃迁以及晶体的晶格振动多出现在远红外区。2.红外光谱产生的条件1）红外光的频率与分子中某基团振动频率一致；2）分子振动引起瞬间偶极矩变化完全对称分子，没有偶极矩变化，辐射不能引起共振，无红外活性，如：N2、O2、等；非对称分子有偶极矩，属红外活性，如HCl。3.分子的基本振动形式1）伸缩振动（1）对称伸缩振动（2）不对称伸缩振动2）弯曲振动（1）面内弯曲振动（2）

3、剪式振动（3）面内摇摆振动（4）面外弯曲振动（5）面外摇摆振动（6）扭曲变形振动特征峰：凡是能用于鉴定原子基团存在并有较高强度的吸收峰，称为特征峰，其对应的频率称为特征频率。同一基团在不同的结构中有同样的相关峰，不同基团不会有同样的相关峰。特征区：把波数在4000~1330cm-1（波长为2.5~7.5μm）区间称为特征频率区，简称特征区。特征区吸收峰较疏，容易辨认，各种化合物中的官能团的特征频率位于该区域，振动频率较高，具有明显的特征性。指纹区：波数在1330~667cm-1（波长7.5~15μm）的区域称为指纹区。在此

4、区域中各种官能团的特征频率不具有鲜明的特征性。1.红外光谱图的解析解析谱图时，可先从各区域的特征频率入手，发现某基团后，再根据指纹区进一步核证其集团及其与其他基团的结合方式。可采用“四先、四后、一抓”法，即先特征，后指纹；先最强峰，后次强峰，再中强峰；先粗查，后细查；先肯定，后否定；抓一组相关峰。硅藻土的红外光谱：当温度在100~1000℃范围内时，在1500~250cm-1光谱段内出现3个强的吸收谱带1100cm-1不对称强吸收宽带，且在1200cm-1处有一肩状吸收，归属于Si-O反对称伸缩振动；801cm-1吸收带，

5、归属于Si-O对称伸缩振动；471cm-1吸收带，归属于SiO2四面体中O-Si-O反对称伸缩振动。上述红外光谱结果与非晶SiO2相一致，反应非晶样品SiO2四面体基本振动特征。1200，1330℃热处理样品的红外光谱特征与1100℃热处理样品相比表现出明显的差异。首先是出现了3个新的吸收带，分别位于618，386，301cm-1；其次是801cm-1峰宽度明显减小，并位移至795cm-1处；第三是1100cm-1的宽吸收带分裂更明显，出现1200cm-1峰，并在1163cm-1处呈肩状状，上述的红外光谱特征变化表明硅藻土

6、已转变成方石英。在3440cm-1处强的宽峰归属于自由水羟基反对称伸缩振动。1300cm-1和1450cm-1为O-H的变形振动吸收峰。