紅外光譜分析(紅外光譜分析原理詳解)
紅外光的定義
紅外光是由英國科學家赫歇爾於1800年在實驗室發現的。它是一種波長比紅光更長的電磁波，有明顯的熱效應，讓人感覺到卻看不到。科學家發現，當一定波長的光(可見光或不可見光)照射到一些金屬和其他材料的表麵時，這些金屬和其他材料會發出電子流，這種現象稱為光電效應。
紅外光也叫紅外光，是一種波長比可見光更長的電磁波(光)，波長在770nm到1mm之間。傳統上，紅外光常分為三個區域：近紅外區(波長780nm~2500nm)、中紅外區(波長2500nm~25000nm)和遠紅外區(波長25m~1000m)。一般來說，近紅外光譜是由分子的倍頻和組合產生的；中紅外光譜屬於分子的基頻振動光譜；遠紅外光譜屬於分子的旋轉光譜和某些基團的振動光譜。
因為大部分有機物和無機物的基頻吸收帶都出現在中紅外區，所以中紅外區是研究和應用最多、數據積累最多、儀器技術最成熟的區域。紅外光譜通常是指中紅外光譜。
2紅外光譜的產生
2.1紅外光譜的定義
光譜分析是根據物質的光譜來鑒定物質並確定其化學成分、結構或相對含量的方法。根據分析原理，光譜技術主要分為吸收光譜、發射光譜和散射光譜。
根據被測位置的形狀，有原子光譜和分子光譜兩種光譜技術。紅外光譜屬於分子光譜，包括紅外發射光譜和紅外吸收光譜，常用的一般是紅外吸收光譜。
當一束連續波長的紅外光穿過物質，且物質分子中基團的振動頻率或轉動頻率與紅外光頻率相同時，分子會從原來的基態振動(轉動)動能級吸收能量到更高能量的振動(轉動)動能級。分子吸收紅外輻射後會發生振動和轉動能級躍遷，該波長的光會被物質吸收。
因此，紅外光譜本質上是一種根據分子中原子間的相對振動和分子轉動信息來確定物質的分子結構和鑒別化合物的分析方法。紅外光譜可以通過用儀器記錄分子對紅外光的吸收來獲得。
當外界電磁波照射分子時，例如，如果照射的電磁波的能量等於分子的兩個能級之差，這個頻率的電磁波就會被分子吸收，從而引起分子相應能級的躍遷，這在宏觀上表現為透射光的強度降低。電磁波與分子等能量差是物質產生紅外吸收光譜必須滿足的條件之一，決定了吸收峰的位置。
紅外吸收光譜的第二個條件是紅外光與分子之間存在耦合。為了滿足這個條件，分子振動時的偶極矩必須改變。這實際上保證了紅外光的能量可以傳遞給分子，而這種能量傳遞是通過分子振動偶極矩的變化來實現的。
紅外光譜的研究始於20世紀初。自從1940年商用紅外光譜儀問世以來，紅外光譜已廣泛應用於有機化學的研究。現在，一些新技術的出現(如發射光譜、光聲光譜、色譜-紅外光譜等。)讓紅外光譜更有活力。
2.2分子振動的類型
伸縮振動和彎曲振動。前者是指原子沿鍵軸方向往複運動，振動過程中鍵長發生變化。後者是指原子垂直於化學鍵方向的振動。通常，d
分子中各種官能團的特征吸收峰隻出現在紅外光譜的一定範圍內，例如C=O的伸縮振動一般在1700cm-1左右。
l峰強度：吸收峰的強度
峰值強度取決於分子振動時偶極矩的變化。偶極矩變化越小，能帶強度越弱。
l形：吸收峰的形狀(峰、寬峰、肩峰)。
不同的組可能在相同的頻率範圍內具有紅外吸收。如-OH和-NH的伸縮振動峰在3400~3200 cm-1範圍內，但其峰形明顯不同，有助於識別官能團。
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