紅外光譜基本介紹

  紅外光譜介紹  

紅外光譜（Infrared Spectroscopy）是一種利用物質對紅外光的吸收特性來分析分子結構和化學組成的光譜分析方法。

它是基于分子振動引起的特定波長紅外光吸收，揭示物質中化學鍵和functional group的信息。

紅外光譜廣泛應用于化學、生物、材料、制藥、環境監測等領域，是一種強大的定性和定量分析工具。

  紅外光譜的原理  

紅外光譜的核心原理是分子振動與紅外光輻射的相互作用。分子中的化學鍵在特定頻率下會發生振動，如拉伸、彎曲或扭轉。當紅外光照射到樣品時，如果光的頻率與分子振動的頻率相匹配，分子會吸收這一部分光能，引起振動能級躍遷。這種吸收產生的光譜圖稱為紅外光譜。

 紅外光譜的頻率范圍 

通常分為以下三個區域：

近紅外區（12800–4000 cm?1）：分子振動的倍頻和組合頻率區域。

中紅外區（4000–400 cm?1）：主要的基團振動吸收區，是紅外光譜研究的核心區域。

遠紅外區（400–10 cm?1）：通常用于研究分子中的較弱鍵或晶格振動。

  紅外光譜的分類與技術  

根據儀器技術和光譜采集方式，紅外光譜可分為以下幾種：

① 傅里葉變換紅外光譜（FTIR）

現代紅外光譜的主流技術，采用傅里葉變換快速獲取高分辨率光譜。

優點：靈敏度高、信噪比好、采樣速度快。

② 衰減全反射紅外光譜（ATR-IR）

借助ATR晶體將紅外光在樣品表面進行全反射，適合液體或固體樣品。

優點：無需樣品制備、操作簡單。

③ 漫反射紅外光譜（DRIFTS）

通過分析樣品表面散射的紅外光，適用于粉末或粗糙表面材料。

優點：無需樣品壓片。

④ 氣體紅外光譜

配備長光程氣體池，用于痕量氣體檢測和污染監測。

  紅外光譜的優缺點  

優點：

對樣品的破壞極小，適合貴重樣品研究。

分析速度快，可實現在線實時監測。

能分析固體、液體和氣體樣品。

對微量和痕量成分也有較好的檢測能力。

缺點：

水分對紅外光的強吸收可能影響測量精度。

紅外光譜主要檢測極性化學鍵，非極性分子（如N≡N）的信號較弱。

樣品基體效應和吸收峰重疊可能影響定量分析的準確性。