矿物材料现代测试技术5红外光谱分析ppt课件.ppt

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1、第四部分红外光谱分析激光拉曼光谱分析1武汉理工大学资环学院管俊芳第一章红外光谱红外－拉曼概述红外光区的划分红外吸收产生的原理红外分析方法5典型红外图谱2武汉理工大学资环学院管俊芳1概述（1）红外－拉曼红外光谱属于分子振动光谱。当样品受到频率连续变化的红外光照射时，分子吸收了某些频率的辐射，并使得这些吸收区域的透射光强度减弱。记录红外光的百分透射比与波长关系的曲线，即为红外光谱，所以又称之为红外吸收光谱。3武汉理工大学资环学院管俊芳1概述（2）红外－拉曼红外光谱英文为InfraredSpectrometry(IR)样品吸收红外辐射的主要原因是：分子中

2、的化学键因此,IR可用于鉴别化合物中的化学键类型，可对分子结构进行推测。既适用于结晶质物质，也适用于非晶质物质。4武汉理工大学资环学院管俊芳2红外光区的划分（1）红外－拉曼红外光区介于可见光与微波之间，波长范围约为0.76-1000μm，为了便于描述，引入一个新的概念——波数(wavenumber)。波数：，波长的倒数，每厘米的波长个数，单位cm－1＝1/（cm）＝104/（m）5武汉理工大学资环学院管俊芳2红外光区的划分（2）红外－拉曼近红外：0.76―2.5μm，13158―4000cm-1主要为OH，NH，CH的倍频吸收中红外：2.

3、5―25μm，4000―400cm-1主要为分子振动，伴随振动吸收远红外：25―1000μm，400―10cm-1主要为分子的转动吸收其中，中红外区是研究的最多、最深的区域，一般所说的红外光谱就是指中红外区的红外吸收光谱。6武汉理工大学资环学院管俊芳3红外吸收产生的原理（1）红外－拉曼红外光的能量：与一般的电磁波一样，红外光亦具有波粒二像性：既是一种振动波，又是一种高速运动的粒子流。其波长表示为波数的形式＝1/（cm）＝104/（m）所具有的能量为：E＝hc/＝hc红外光所具有的能量正好相当于分子（化学键）的不同能量状态之间的能量差异。

4、因此才会发生对红外光的吸收效应。7武汉理工大学资环学院管俊芳3红外吸收产生的原理（2）红外－拉曼8武汉理工大学资环学院管俊芳3红外吸收产生的原理（3）红外－拉曼分子的振动所需的能量远大于分子的转动所需的能量，因此对应的红外吸收频率也有差异：远红外区：波长长，能量低，对应分子的转动吸收中红外区：波长短，能量高，对应分子的振动吸收近红外区：能量更高，对应分子的倍频吸收（从基态－－第二或第三振动态）9武汉理工大学资环学院管俊芳3红外吸收产生的原理（4）红外－拉曼分子振动的类型A）伸缩振动分子沿成键的键轴方向振动，键的长度发生伸、缩变化。分对称伸缩s和不

5、对称伸缩sa。10武汉理工大学资环学院管俊芳3红外吸收产生的原理（5）红外－拉曼一些化学键的伸缩振动对应的红外波数键分子波数cm－1H-FHF3958H-ClHCl2885H-BrHBr2559H-OH2O(结构水)（羟基）3640H-OH2O(结晶水)3200-3250C-C单键1195双键1685三键207011武汉理工大学资环学院管俊芳3红外吸收产生的原理（6）红外－拉曼B）弯曲振动亦称变形振动。记为。12武汉理工大学资环学院管俊芳3红外吸收产生的原理（7）红外－拉曼一些化学键的弯曲振动对应的红外波数键波数cm－1XOH1200－600H

6、2O1650－1600NO3900－800CO3900－700BO3800－600SO4680－580SiO4560－42013武汉理工大学资环学院管俊芳3红外吸收产生的原理（8）红外－拉曼红外吸收产生的条件：（A)振动的频率与红外光波段的某频率相等。即分子吸收了这一波段的光，可以把自身的能级从基态提高到某一激发态。这是产生红外吸收的必要条件。14武汉理工大学资环学院管俊芳3红外吸收产生的原理（8）红外－拉曼红外吸收产生的条件：（B）偶极矩的变化：分子在振动过程中，由于键长和键角的变化，而引起分子的偶极矩的变化，结果产生交变的电场，这个交变电场会与

7、红外光的电磁辐射相互作用，从而产生红外吸收。而多非极性的双原子分子（H2,N2,O2)，虽然也会振动，但振动中没有偶极矩的变化，因此不产生交变电场，不会与红外光发生作用，不吸收红外辐射。称之为非红外活性。15武汉理工大学资环学院管俊芳4红外分析方法（1）红外－拉曼红外辐射光源：a）能斯特灯：氧化锆、氧化钍、氧化钇的混和物b）硅碳棒：由合成的SiC加压而成c）氧化铝棒：中间放置铂－铑加热丝的氧化铝管棒辐射源在加热1500－2000k时，会发射出红外辐射光。16武汉理工大学资环学院管俊芳4红外分析方法（2）红外－拉曼从光源发射的红外辐射，被均分为两路，

8、一路通过标准参比物质（无明显红外吸收），一路通过试样。当两路光的某一波数到达检测器的强度有差异时，即说明试样吸收了某一波数