.红外光谱论文

目录

1、摘要 (1)

2、红外光谱分析的简介 (1)

3、红外光谱分析的优缺点： (1)

4、红外光谱分析的原理 (2)

5、红外光谱的应用： (4)

6、总结 (5)

红外光谱分析

1、摘要

对物质自发发射或受激发射的红外射线进行分光，可得到红外发射光谱，物质的红外发射光谱主要决定于物质的温度和化学组成；对被物质所吸收的红射线进行分光，可得到红外吸收光谱。红外光谱具有高度的特征性，不但可以用来研究分子的结构和化学键，而且广泛地用于表征和鉴别各种化学物种。

关键词：红外光谱分析的原理优缺点

2、红外光谱分析的简介

红外光谱学是光谱学中研究电磁光谱红外部分的分支。它包括了许多技术，到目前为止最常用的是吸收光谱学。同所有的分光镜技术一样，它可以被用来鉴别一种化合物和研究样品的成分。对物质自发发射或受激发射的红外射线进行分光，可得到红外发射光谱，物质的红外发射光谱主要决定于物质的温度和化学组成；对被物质所吸收的红外射线进行分光，可得到红外吸收光谱。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，它是一种分子光谱。分子的红外吸收光谱属于带状光谱。原子也有红外发射和吸收光谱，但都是线状光谱。红外光谱具有高度的特征性，不但可以用来研究分子的结构和化学键，如力常数的测定等，而且广泛地用于表征和鉴别各种化学物种。

3、红外光谱分析的优缺点：

优点：

1.只有振-转跃迁,能量低

2.应用范围广

3.分子结构更为精细的表征

4.可以进行定量分析样品不限形式,用量少,不破坏样品

5.分析速度快

6.可联用。这些特点也是将其与紫外可见光谱得以区别。

缺点：

1.需要大量有代表性且化学值已知的样品建立模型。这样，对小批量样品的分析用近红外就显得不实际了。

2.模型需要不断更新，由于仪器状态改变或标准样品发生变化，模型也要随之变化了。

3.模型不通用，每台仪器的模型都不相同，增加使用的局限性。

4.建模本钱高，测试用度大。

4、红外光谱分析的原理

红外光谱与紫外可见光谱存在着很大的区别。首先，.光谱产生的机制不同。红外是分子振动和转动能级的跃迁，而紫外可见光是价电子和分子轨道上的电子在电子能级上的跃迁；其次是研究对象不同前者是在振动中伴随有偶极矩变化的化合物，后者是不饱合有机化合物特别是具有共轭体系的有机化合物；最后是二者分析的试样形式不同，使用范围不同，红外

是气、液、固均可，既可定性又可定量，非破坏性分析，而紫外可见光既可定性又可定量，有时是试样破坏性的。

产生红外光谱需要满足俩个条件：(1)红外辐射光子的能量与分子振动能级跃迁所需能量相同。 (2)辐射与物质间有相互耦合作用（偶极距有变化）

分子的振动都有一个内在的频率，如果辐射到分子上的红外线的频率与分子振动的内在频率不同，分子振动不受到影响。如果二者相同，则会产生共振效应，分子吸收入射的红外线，振幅增大，能量增加。分子具有内在的振动频率只是共振效应产生的必要条件之一。内在频率的大小决定了分子吸收何种频率的红外线。而这种吸收能否发生则由分子在振动过程中偶极矩是否发生变化所决定。如果一个分子的正负电荷的重心不重合，当分子进行伸缩振动时，正负电荷重心的距离跟随发生相应的变化，因此偶极矩也相应的伸长或者收缩。当一个红外光子作用于分子时，由于红外光子的波长远远大于分子的体积，可以认为分子处于均匀的电场中。多原子分子的振动较为复杂（原子多、化学键多、空间结构复杂），但可将其分解为多个简正振动来研究。简正振动是指整个分子质心不变、整体不转动、各原子在原地作简谐振动且频率及相位相同。此时分子中的任何振动可视为所有上述简谐振动的线性组合。

红外光谱的分区常见的有机化合物基团频率出现的范围：4000 600 cm-1可分为：4000-1300cm-1的高波数段官能团区，以及1300cm-1以下的低波数段指纹区。官能团区的峰是由伸缩振动产生的，基团的特征吸收峰一般位于该区，分布较稀疏，容易分辨。指纹区包含了不含氢的单键伸缩振动、各键的弯曲振动及分子的骨架振动。特点是振动频率相差不大，

振动偶合作用较强，易受邻近基团的影响。分子结构稍有不同，该区吸收就有细微差别。

5、红外光谱的应用：

①红外光谱法的一般特点：特征性强、测定快速、不破坏试样、试样用量

少、操作简便、能分析各种状态的试样、分析

灵敏度较低、定量分析误差较大

②对样品的要求：（1）试样纯度应大于98％，或者符合商业规格，这样才

便于与纯化合物的标准光谱或商业光谱进行对照，多组

份试样应预先用分馏、萃取、重结晶或色谱法进行分离

提纯，否则各组份光谱互相重叠，难予解析；（2）试样

不应含水（结晶水或游离水），水有红外吸收，与羟基峰

干扰，而且会侵蚀吸收池的盐窗。所用试样应当经过干

燥处理；（3）试样浓度和厚度要适当，使最强吸收透光

度在5～20%之间

③定性分析和结构分析：红外光谱具有鲜明的特征性，其谱带的数目、位

置、形状和强度都随化合物不同而各不相同。因此，

红外光谱法是定性鉴定和结构分析的有力工具。

④定量分析：红外光谱有许多谱带可供选择，更有利于排除干扰。红外光

源发光能量较低，红外检测器的灵敏度也很低，ε＜103吸收

池厚度小、单色器狭缝宽度大，测量误差也较大。对于农药

组份、土壤表面水份、田间二氧化碳含量的测定和谷物油料

作物及肉类食品中蛋白质、脂肪和水份含量的测定，红外光

谱法是较好的分析方法。

举例：有一化合物分子式为C7H6O2，其红外光谱如下图，试推断其结构。

由图观察可得出：

(1)U＝1＋7＋0.5×(-6)＝5，可能有苯环、双键各一个。

(2)1684cm-1强峰是νC=O吸收（对不饱和贡献为1）。

(3)在3300－2500cm-1区域有宽而散的νO－H吸收峰；935cm-1为羧酸二聚体的γO－H吸收；－1400和－1300cm-1为羧酸的νC－O和δO－H吸收。

6、总结

不管怎样，近红外技术在我们的日常检测中，对于比较成熟的检测项目，它还是有不可取代的特点的。把握好红外检测技术的优缺点，相信在不久的将来，相关的检测仪器能的得到快速的发展和广泛的应用，会为我们的油气测试分析提供更加优势的技术和方法，带来无穷的效应。

参考文献：

[1].孙伯英、宁光才.红外光谱法检测油田采出水含油量[J].

[2].徐金龙. 红外光谱法测定在用油液的氧、硝、硫化值与酸值相关

性研究[J]. 总后油料研究所，第23卷第3期.