紅外光譜儀是利用物質對不同波長的紅外輻射的吸收特�,進行分子結構和化學組成分析的儀器。紅外光譜儀通常�光源,單色器,探測器和計算機處理信息系統(tǒng)組成。根�(jù)分光裝置的不�,分為色散型和干涉型。對色散型雙光路光學零位平衡紅外分光光度�而言,當樣品吸收了一定頻率的紅外輻射�,分子的振動能級�(fā)生躍遷,透過的光束中相應頻率的光被減�,造成參比光路與樣品光路相應輻射的強度�,從而得到所測樣品的紅外光譜�
電磁光譜的紅外部分根�(jù)其同可見光譜的關系,可分為近紅外�、中紅外光和遠紅外光� 遠紅外光(大�400-10 cm-1)同微波毗鄰,能量低,可以用于旋轉光譜學。中紅外光(大約4000-400 cm-1)可以用來研究基礎震動和相關的旋�-震動結構。更高能量的近紅外光�14000-4000 cm-1)可以激�(fā)泛音和諧波震動。紅外光譜法的工作原理是由于震動能級不同,化學鍵具有不同的頻率。共振頻率或者振動頻率取決于分子等勢面的形狀、原子質量、和終的相關振動耦合。為使分子的振動模式在紅外活�,必須存在雙極子的改變。具體的,在波恩-奧本海默和諧振子近似�,例�,當對應于電子基�(tài)的分子哈密頓量能被分子幾何結構的平衡�(tài)附近的諧振子近似時,分子電子能量基態(tài)的勢面決定的固有振蕩�,決定了共振頻率。然�,共振頻率經(jīng)過一次近似后同鍵的強度和鍵兩頭的原子質量�(lián)系起�。這樣,振動頻率可以和特定的鍵型聯(lián)系起來。簡單的雙原子分子只有一種鍵,那就是伸縮。更復雜的分子可能會有許多鍵,并且振動可能會共軛出現(xiàn),導致某種特征頻率的紅外吸收可以和化學組�(lián)系起來。常在有機化合物中發(fā)�(xiàn)的CH2�,可以以 “對稱和非對稱伸縮”、“剪刀式擺動�、“左右搖擺�、“上�?lián)u擺”和“扭擺”六種方式振動�
傅立葉變換紅外光譜儀被稱為代紅外光譜儀,利用麥克爾遜干涉儀將兩束光程差按一定速度變化的復色紅外光相互干涉,形成干涉光,再與樣品作用。探測器將得到的干涉信號送入到計算機進行傅立葉變化的�(shù)學處�,把干涉圖還原成光譜圖�
一般分為兩�,一種是光柵掃描的,很少使用;另一種是邁克爾遜干涉儀掃描�,稱為傅立葉變換紅外光譜,這是目前廣泛使用�� 光柵掃描的是利用分光鏡將檢測�(紅外�)分成兩束,一束作為參考光,一束作為探測光照射樣品,再利用光柵和單色儀將紅外光的波長分�,掃描并檢測逐個波長的強度,后整合成一張譜�� 傅立葉變換紅外光譜是利用邁克爾遜干涉儀將檢測光(紅外�)分成兩束,在動鏡和定鏡上反射回分束器�,這兩束光是寬帶的相干�,會�(fā)生干涉。相干的紅外光照射到樣品�,經(jīng)檢測器采�,獲得含有樣品信息的紅外干涉圖數(shù)�(jù),經(jīng)過計算機對數(shù)�(jù)進行傅立葉變換后,得到樣品的紅外光譜圖。傅立葉變換紅外光譜具有掃描速率�,分辨率�,穩(wěn)定的可重復性等特點,被廣泛使用�
應用于染織工�(yè)、環(huán)境科�、生物學、材料科�、高分子化學、催�、煤結構研究、石油工�(yè)、生物醫(yī)�、生物化�、藥學、無機和配位化學基礎研究、半導體材料、日用化工等研究領域�
紅外光譜可以研究分子的結構和化學�,如力常�(shù)的測定和分子對稱性等,利用紅外光譜方法可測定分子的鍵長和鍵角,并由此推測分子的立體構�。根�(jù)所得的力常�(shù)可推知化學鍵的強弱,由簡正頻率計算熱力學函數(shù)�。分子中的某些基團或化學鍵在不同化合物中所對應的譜帶波�(shù)基本上是固定的或只在小波段范圍內變化,因此許多有機官能團例如甲基、亞甲基、羰�,氰�,羥�,胺基等等在紅外光譜中都有特征吸�,通過紅外光譜測定,人們就可以判定未知樣品中存在哪些有機官能團,這為終確定未知物的化學結構奠定了基礎�
由于分子內和分子間相互作�,有機官能團的特征頻率會由于官能團所處的化學�(huán)境不同而發(fā)生微細變�,這為研究表征分子內、分子間相互作用�(chuàng)造了條件�
分子在低波數(shù)區(qū)的許多簡正振動往往涉及分子中全部原�,不同的分子的振動方式彼此不�,這使得紅外光譜具有像指紋一樣高度的特征性,稱為指紋區(qū)。利用這一特點,人們采集了成千上萬種已知化合物的紅外光�,并把它們存入計算機�,編成紅外光譜標準譜圖庫�
人們只需把測得未知物的紅外光譜與標準庫中的光譜進行比對,就可以迅速判定未知化合物的成份�
當代紅外光譜技術的�(fā)展已使紅外光譜的意義遠越了對樣品進行簡單的常�(guī)測試并從而推斷化合物的組成的階段。紅外光譜儀與其它多種測試手段聯(lián)用衍生出許多新的分子光譜領域,例�,色譜技術與紅外光譜儀�(lián)合為深化認識復雜的混合物體系中各種組份的化學結構�(chuàng)造了機會;把紅外光譜儀與顯微鏡方法結合起來,形成紅外成像技�,用于研究非均相體系的形�(tài)結構,由于紅外光譜能利用其特征譜帶有效地區(qū)分不同化合物,這使得該方法具有其它方法難以匹敵的化學反��
使用紅外光譜儀對材料進行定性分�,廣泛應用于各大、專院校,科研院所及廠礦企�(yè)。常見具備紅外光譜儀檢測能力的機構有:四川大�、西南交通大�、中藍晨光化工研究院、華通特種工程塑料研究中心等�
進行化合物的鑒定 進行未知化合物的結構分析
進行化合物的定量分析 進行化學反應動力�、晶�、相�、材料拉伸與結構的瞬變關系研�
工業(yè)流程與大氣污染的連續(xù)檢測
在煤炭行�(yè)對游離二氧化硅的�(jiān)�
�(wèi)生檢�,制�,食�,環(huán)��,石�� 化工,光學鍍�,光通信,材料科學等諸多領域珠寶行業(yè)的檢�
水晶石英羥基的測� 聚合物的成分分析 藥物分析......
1� 只需三個分束器即可覆蓋從紫外到遠紅外的區(qū)��
2� 專利干涉儀,連續(xù)動態(tài)調整,穩(wěn)定性極��
3� 可實�(xiàn)LC/FTIR、TGA/FTIR、GC/FTIR等技術聯(lián)用;
4� 智能附件即插即用,自動識�,儀器參�(shù)自動調整�
5� 光學臺一體化設計,主部件對針定位,無需調整�
進行化合物的鑒定 進行未知化合物的結構分析
進行化合物的定量分析 進行化學反應動力學、晶�、相�、材料拉伸與結構的瞬變關系研�
工業(yè)流程與大氣污染的連續(xù)檢測
在煤炭行�(yè)對游離二氧化硅的�(jiān)�
�(wèi)生檢疫,制藥,食品,�(huán)��,石�� 化工,光學鍍�,光通信,材料科學等諸多領域珠寶行業(yè)的檢�
水晶石英羥基的測� 聚合物的成分分析 藥物分析......
1、測定時實驗室的溫度應在15�30�,相對濕度應�65%以下,所用電源應配備有穩(wěn)壓裝置和接地線。因要嚴格控制室內的相對濕度,因此紅外實驗室的面積不要太�,能放得下必須的儀器設備即�,但室內一定要有除濕裝置�
2、如所用的是單光朿型傅里葉紅外分光光度�(目前應用�),實驗室里的CO2含量不能太高,因此實驗室里的人數(shù)應盡量少,無關人員好不要進入,還要注意適當通風換氣�
3、如供試品為鹽酸�,因考慮到在壓片過程中可能出�(xiàn)的離子交換現(xiàn)�,標準規(guī)定用氯化鉀(也同溴化鉀一樣預處理后使�)代替溴化鉀進行壓片,但也可比較氯化鉀壓片和溴化鉀壓片后測得的光譜,如二者沒有區(qū)�,則可使用溴化鉀進行壓片�
4、為防止儀器受潮而影響使用壽�,紅外實驗室應經(jīng)常保持干燥,即使儀器不�,也應每周開機至少兩�,每次半�,同時開除濕機除�。特別是霉雨季節(jié),好是能每天開除濕機�
5、紅外光譜測定常用的試樣制備方法是溴化鉀(KBr)壓片�(藥典收載品種90%以上用此�),因此為減少對測定的影響,所用KBr好應為光學試劑級,至少也要分析純�。使用前應適當研�(200目以�),并�120℃以上烘4小時以上后置干燥器中備用。如�(fā)�(xiàn)結塊,則應重新干燥。制備好的空KBr片應透明,與空氣相比,透光率應�75%以上�
6、壓片法時取用的供試品量一般為1�2mg,因不可能用天平稱量后加�,并且每種樣品的對紅外光的吸收程度不一�,故常憑�(jīng)驗取�。一般要求所沒得的光譜圖中絕大多�(shù)吸收峰處�10%�80%透光率范圍在�。強吸收峰的透光率如太大(如大�30%),則說明取樣量太�;相�,如強吸收峰為接近透光率為0%,且為平頭峰,則說明取樣量太�,此時均應調整取樣量后重新測��
7、測定用樣品應干�,否則應在研細后置紅外燈下烘幾分鐘使干燥。試樣研好并具在模具中裝好后,應與真空泵相連后抽真空至�2分鐘,以使試樣中的水分進一步被抽走,然后再加壓�0.8�1GPa(8�10T/cm2)后維�2�5min。不抽真空將影響片子的透明��
8、壓片時KBr的取用量一般為200mg左右(也是憑經(jīng)�),應根據(jù)制片后的片子厚度來控制KBr的量,一般片子厚度應�0.5mm以下,厚度大�0.5mm時,??稍诠庾V上觀察到干涉條紋,對供試品光譜產(chǎn)生干��
9、壓片時,應先取供試品研細后再加入KBr再次研細研勻,這樣比較容易混勻。研磨所用的應為瑪瑙研缽,因玻璃研缽內表面比較粗糙,易粘附樣�。研磨時應按同一方向(順時針或逆時�)均勻用力,如不按同一方向研磨,有可能在研磨過程中使供試品�(chǎn)生轉�,從而影響測定結�。研磨力度不用太大,研磨到試樣中不再有肉眼可見的小粒子即�。試樣研好后,應通過一小的漏斗倒入到壓片模具中(因模具口較小,直接倒入較難),并盡量把試樣鋪均勻,否則壓片后試樣少的地方的透明度要比試樣多的地方的�,并因此對測定產(chǎn)生影�。另外,如壓好的片子上出�(xiàn)不透明的小白點,則說明研好的試樣中有未研細的小粒子,應重新壓片�
10、壓片用模具用后應立即把各部分擦干凈,必要時用水清洗干凈并擦�,置干燥器中保存,以兔銹��
維庫電子通,電子知識,一查百��
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