红外光谱定量分析
红外光谱法的定义和特点
红外光谱法的定义和特点
一、定义
红外光谱法是一种广泛应用于物质分析和表征的技术。
它基于物质与红外辐射的相互作用，通过检测和分析物质对不同波长的红外辐射的吸收情况，来确定物质的成分和结构。
二、红外光谱法的特点如下：
1.非破坏性分析：
红外光谱法不需要对样品进行破坏性处理，可以在不破坏样品的情况下获取有关样品成分和结构的信息。
这使得它适用于对宝贵或不可再生样品进行分析。
2.物质识别能力：
红外光谱法对于不同种类的物质具有很高的识别能力。
不同物质对红外辐射的吸收具有独特的指纹区域，通过比较样品的红外光谱与已知物质的光谱数据库，可以确定样品中存在的物质。
3.定性和定量分析：
红外光谱法可以用于定性分析，即确定样品中存在的物质种类。
同时，它也可以用于定量分析，通过测量吸光度和建立标准曲线，可以确定样品中物质的含量。
4.宽波长范围：
红外光谱法覆盖了广泛的波长范围，通常分为近红外、中红外和远红外三个区域。
不同的红外区域可以提供不同类型的信息，使得红外光谱法在不同领域的应用具有灵活性和多样性。
总的来说，红外光谱法具有非破坏性、物质识别能力强、定性和定量分析能力以及宽波长范围等特点，因此在化学、生物、材料科学等领域得到广泛应用。
红外光谱测定注意事项及定性分析1
因素为化学键力常数 k 和原子质量。 k 大，化学键的振动波数高，如:
kCC(2222cm-1)>kC=C(1667cm-1)>kC-C(1429cm-1) 质量m大，化学键的振动波数低，如:
mC-C(1430cm-1)<mC-N(1330cm-1)<mC-O(1280cm-1)
红外样品的制备
固体样品： 压片法 、糊状法 、溶液法 、 薄膜法
液体样品的制备：溶液法、成膜法 气体样品的制备：充入气体样品槽。
药品检验中最常见为固体样品压片法
键 RCCH
2100-2140
及 RCCR’ 2196-2260
R=R’则无红外吸收
累
2240-2260
分子中有 N，H，C，峰
积 CN
（非共轭） 强且锐；
双
2220-2230
有） 则越弱。
双键伸缩振动区（1900~1200cm-1）
C=O 1900-1650
C=OC 1680-1620
大于18%
3025.61
2849.53
3000 CM-1
2800
2600
0139 0.013
0.012
0.011
0.010
0.009
0.008
0.007
0.006
0.005
0.004
0.003
0.002
0.001
0.000
0.001
0.002
0.003
0.004
0050
3996.8
3600
3200
不同的样品采用不同的制样技术，同一样品 采用不同的制样技术，可能会得到不同的光 谱
红外吸收光谱分析技术—实用分析技术
（2）光谱解析一般程序
1）试样的分离和精制 试样不纯会给光谱解析带来困难，因此对混合试样要进
行分离，以得到单一纯物质。 2）了解试样来源及性质
了解试样来源、元素分析值、相对分子量、熔点、沸 点、溶解度等有关性质。
官能团定性是根据化合物的红外光谱的特征基团频率来 检定物质含有哪些基团，从而确定有关化合物的类别。
标准对照则需要由化合物的红外光谱并结合其它实验资 料来判断有关化合物。
2.定量分析
红外光谱的谱带较多，选择余地大，所以能方便地 对单一组份或多组份进行定量分析。 红外光谱法的灵敏 度较低，不适于微量组份测定。红外光谱法定量分析的 依据与紫外-可见光谱法一样，也是基于朗伯-比尔定律 ，通过对特征吸收谱带强度的测量来求出组份含量。但 与紫外-可见光谱法相比，红外光谱法在定量方面较弱。
3.结构分析 （1）特征区与指纹区
物质的红外光谱是其分子结构的反映，谱图中的吸收峰与 分子中各基团的振动形式相对应。
特征区：4000 - 1250cm-1 高频区 区内的峰是由伸缩振动产生的吸收带，比较稀疏，容易辨认，常
用于鉴定官能团。光谱与基团的对应关系强 。 指纹区：1250 - 600 cm-1 低频区
3）根据分子式计算不饱和度
U 2 2n4 n3 n1 2 Nhomakorabea不饱和度意义：
U 0 分子中无双键或环状结构 U 1 分子中可能含一个双键或一个环 U 2 分子中可能含两个双键，或一个双键 环，或一个叁键 U 4 分子中可能含苯环 U 5 分子中可能含苯环 一个双键
4）解析方法（四先四后） • 先特征、后指纹； • 先强峰，后次强峰； • 先粗查，后细找； • 先否定，后肯定; • 寻找有关一组相关峰→佐证 • 先识别特征区的第一强峰，找出其相关峰，并进行峰归属 • 再识别特征区的第二强峰，找出其相关峰，并进行峰归属
化学实验中的红外光谱分析
化学实验中的红外光谱分析红外光谱分析是一种常用的分析技术，被广泛应用于化学实验中。
通过红外光谱分析，我们可以对物质的结构和成分进行准确的鉴定和分析，为化学研究和工业生产提供重要的参考依据。
本文将介绍红外光谱分析的原理和常见的应用。
一、红外光谱分析的原理红外光谱是指位于可见光波长范围之外的电磁波。
物质的分子在红外光谱范围内吸收特定的红外辐射，产生特征性的光谱图谱。
这些光谱图谱可以反映物质的结构和成分。
红外光谱分析主要基于摩尔吸光度比尔-朗伯定律，通过测量样品的红外光谱图谱，进而分析物质的分子结构和功能官能团。
二、红外光谱分析的应用1. 有机物质的鉴定：红外光谱分析可以用于有机物质的鉴定。
每种官能团在红外光谱上具有明显的特征吸收峰，通过对比样品的光谱图谱与已知物质的光谱数据库，可以准确地确定有机物质的结构和组成。
2. 多组分分析：红外光谱分析可以用于多组分混合物的分析。
通过对混合物进行红外光谱测量，并借助光谱解析软件进行数据处理，可以定量地分析出混合物中每个组分的含量。
3. 实时反应监测：红外光谱分析可以用于实时监测化学反应的进程和中间产物的生成。
通过红外光谱仪的在线连接，可以对反应实时进行监测，提供有关反应动力学和产物生成机理的信息。
4. 质量控制：红外光谱分析可用于化学产品的质量控制。
通过对不同批次产品的红外光谱进行比对和分析，可以确保产品的成分和质量的一致性。
三、红外光谱实验方法进行红外光谱分析需要使用红外光谱仪。
具体的实验步骤如下：1. 样品制备：将待分析的样品制成颗粒状，并通过压片或KBr法将其与适量的基质混合均匀。
注意样品制备过程中要保持环境的清洁，以防杂质的影响。
2. 数据采集：将样品放置于红外光谱仪的样品室中，启动仪器进行光谱扫描。
根据需求选择适当的扫描速度和光谱范围，并记录下样品的光谱图谱。
3. 数据处理：将光谱图谱导入光谱分析软件进行处理。
通过选择不同的数据解析方法和库比对，可以对样品的光谱进行解析和分析。
红外光谱
图4 聚乙烯IDPE 的红外光谱图
图5 (a)等规聚苯乙烯结晶态差减红外光谱
(b)无规聚苯乙烯红外光谱
• 测量聚合物的结晶度，应选择对结构变化 敏感的谱带作为分析对象，如晶带，亦可 是非晶带。 • 结晶带一般比较尖锐，强度也较大，因此 有较高的测量灵敏度。 • 使用非晶带来测量高聚物的结晶度，这时 样品取向的影响就不重要了。非晶带一般 较弱，因此可使用较厚的样品薄膜，这对 于准确地测量薄膜厚度是有利的。
计算机差谱技术是应用光学随计算机发展 而出现的新的研究方法，是对存储的谱图进行 数据处理的一种计算机软件功能，通过一定的 数据处理，以达到溶剂、基体及干扰组分光谱 的分离等。
差谱即从混合物X的谱图中差减已知组分 Y后，得到纯组分Z的谱图。Z=X-kY，k是比 例系数，由计算机给出，然后由人工选择。
图6 聚氯丁二烯的红外光谱图
ห้องสมุดไป่ตู้
5. 无机非金属材料的分析
四乙氧基硅(TEOS)可以通过水解和缩
聚形成氧化硅薄膜，利用这种溶胶凝胶反
应在多孔硅表面形成一层氧化硅的包覆层，
具体反应过程如下:
SiOC2H5 +H2OSi-OH+ C2H5OH
SiOC2H5 +HO-Si Si-O-Si+ C2H5OH
三、红外光谱技术进展
1.FTIR与其它技术联用：
与热重(TG)联用，将样品置于TG分析仪中进
行测试，得到试样的TG曲线，样品因加热而分解
的产物不需要经过任何物理或化学处理而直接进
入红外光谱仪，经测试可得到产物的红外光谱， 根据试样的TG曲线和分解产物的红外光谱，可以 对试样的热分解过程进行定量的评价。
HNP密封膜的红外光谱数据
近红外光谱定量分析的流程和步骤
近红外光谱定量分析的流程和步骤下载温馨提示:该文档是我店铺精心编制而成，希望大家下载以后，能够帮助大家解决实际的问题。
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1. 样品制备。
将样品研磨成细粉或均匀溶液。
红外光谱分析
红外光谱分析序言二十世纪初叶，Coblentz发表了一百多个有机化合物的红外光谱图，给有机化学家提供了鉴别未知化合物的有力手段。
到四十年代红外光谱技术得到了广泛的研究和应用。
当今红外光谱仪的分辨率越来越高，检测范围扩展到10000－200cm-1，样品量少至微克级。
红外光谱提供的*些信息简捷可靠，检测样品中有无羰基及属于哪一类〔酸酐、酯、酮或醛〕是其他光谱技术难以替代的。
因此，对从事有机化合物为研究对象的化学工作者来说，红外光谱学是必需熟悉和掌握的一门重要光谱知识。
一、根本原理1、根本知识光是一种电磁波。
可根据电磁波的波长范围分成不同类型的光谱，它们各自反映出物质的不同类型的运动形式。
表1列出这些电磁波的波长，其所在区域的光谱名称，以及对应的运动形式。
红外光谱研究的内容涉及的是分子运动，因此称之为分子光谱。
通常红外光谱系指2-25μ之间的吸收光谱，常用的为中红外区4000-650cm-1μ)或4000-400cm-1。
这段波长范围反映出分子中原子间的振动和变角振动，分子在振动运动的同时还存在转动运动。
在红外光谱区实际所测得的图谱是分子的振动与转动运动的加合表现，即所谓振转光谱。
每一化合物都有其特有的光谱，因此使我们有可能通过红外光谱对化合物作出鉴别。
红外光谱所用的单位波长μ，波数cm-1。
光学中的一个根本公式是λυ= C，式中λ为波长，υ为频率，C为光速(3×1010cm/s)。
设υ为波数，其含义是单位长度(1cm)中所含的波的个数，并应具有以下关系：波数(cm-1)＝104/波长(μ)波长和波数都被用于表示红外光谱的吸收位置，即红外光谱图的横坐标。
目前倾向于普遍采用波数为单位，而在图谱上方标以对应的波长值。
红外光谱图的纵坐标反映的是吸收强度，一般以透过率(T%)表示。
2、红外光谱的几种振动形式主要的根本可以分为两大类：伸缩振动和弯曲振动。
(1)伸缩振动(υ)沿着键轴方向伸或缩的振动，存在对称与非对称两种类型。
近红外光谱法定量分析及其应用研究
近红外光谱法定量分析及其应用研究一、本文概述随着科学技术的发展，光谱分析技术以其独特的优势在多个领域得到了广泛的应用。
其中，近红外光谱法作为一种重要的光谱分析技术，因其无损、快速、环保等特点，在定量分析领域具有独特的优势。
本文旨在深入探讨近红外光谱法定量分析的基本原理、方法、技术及其在各个领域的应用研究，以期为该领域的研究者提供有益的参考和启示。
本文将简要介绍近红外光谱法的基本原理和定量分析的基本方法，包括光谱数据的获取、预处理、特征提取以及模型的建立与优化等。
本文将重点分析近红外光谱法在农业、食品、医药、石油化工等领域的应用案例，探讨其在实际应用中的优势和局限性。
本文还将对近红外光谱法定量分析的发展趋势和前景进行展望，以期为该领域的发展提供新的思路和方向。
通过本文的研究，我们期望能够为近红外光谱法定量分析的理论研究和实际应用提供有益的参考，同时也希望能够推动该领域的技术创新和发展。
二、近红外光谱法的基本原理与技术近红外光谱法（Near-Infrared Spectroscopy，NIRS）是一种利用物质在近红外区（波长范围通常为780-2500nm）的吸收特性进行定性和定量分析的技术。
其基本原理主要基于分子振动产生的吸收光谱，这些光谱信息能够反映分子内部的结构和组成。
近红外光谱法的基本原理是物质对近红外光的吸收与其内部的分子结构、化学键合状态以及分子间的相互作用有关。
当近红外光通过物质时，某些特定波长的光会被物质吸收，这些被吸收的波长与物质的特定化学成分和分子结构密切相关。
因此，通过测量物质在近红外区的吸收光谱，可以获取到关于物质成分和结构的信息。
近红外光谱法的技术包括光谱采集、光谱预处理、模型建立与验证等步骤。
光谱采集是使用近红外光谱仪对样品进行扫描，得到其近红外吸收光谱。
光谱预处理是为了消除光谱中的噪声和干扰，提高光谱的质量和可靠性。
模型建立与验证是通过化学计量学方法，如多元线性回归、主成分回归、偏最小二乘回归等，建立光谱数据与物质成分之间的定量关系模型，并对模型进行验证和优化。
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在做红外光谱（IR）测试时，科学指南针检测平台工作人员在与很多同学沟通中了解到，好多同学对IR不太了解，针对此，科学指南针检测平台团队组织相关同事对网上海量知识进行整理，希望可以帮助到科研圈的伙伴们；
定量分析
红外光谱定量分析法的依据是朗伯——比尔定律。
红外光谱定量分析法与其它定量分析方法相比，存在一些缺点，因此只在特殊的情况下使用。
它要求所选择的定量分析峰应有足够的强度，即摩尔吸光系数大的峰，且不与其它峰相重叠。
红外光谱的定量方法主要有直接计算法、工作曲线法、吸收度比法和内标法等，常常用于异构体的分析。
随着化学计量学以及计算机技术等的发展，利用各种方法对红外光谱进行定量分析也取得了较好的结果，如最小二乘回归，相关分析，因子分析，遗传算法，人工神经网络等的引入，使得红外光谱对于复杂多组分体系的定量分析成为可能。
量子力学研究表明，分子振动和转动的能量不是连续的，而是量子化的；
即限定在一些分立的、特定的能量状态或能级上。
以最简单的双原子为例，如果认为原子间振动符合简谐振动规律，则其振动能量Ev可近似地表示为：
式中h为普朗克常数；v为振动量子数（取正整数）；
v0为简谐振动频率。
当v=0时，分子的能量最低，称为基态。
处于基态的分子受到频率为v0的红外射线照射时，分子吸收了能量为hv0的光量子，跃迁到第一激发态，得到了频率为v0的红外吸收带。
反之，处于该激发态的分子也可发射频率为v0的红外射线而恢复到基态。
v0的数值决定于分子的约化质量μ和力常数k。
k决定于原子的核间距离、原子在周期表中的位置和化学键的键级等。
分子越大，红外谱带也越多，例如含12个原子的分子，它的简正振动应有30种，它的基频也应有30条谱带，还可能有强度较弱的倍频、合频、差频谱带以及振动能级间的微扰作用，使相应的红外光谱更为复杂。
如果假定分子为刚性转子，则其转动能量Er为：式中j为转动量子数（取正整数）；i为刚性转子的转动惯量。
在某些转动能级间也可以发生跃迁，产生转动光谱。
在分子的振动跃迁过程中也常常伴随转动跃迁，使振动光谱呈带状。
辅助解析
有机化合物的结构鉴定在有机化学、生物化学、药物学、环境科学等许多领域越来越显示出它的重要性，而在各种鉴定手段中红外光谱以其方便灵敏的特性成为有机物结构鉴定的重要手段，除了它对分析结构特征反应灵敏这一特点外，红外光谱仪与计算机直接联机，也为引进一些与计算机科学有关的智能手段创造了条件。
各种现代化的分析仪器的出现和广泛应用，使得在短时间内获得物质体系大量信息成为可能，这为化学计量学的数据挖掘研究提供了机遇。
由光谱仪器记录下来的谱图中包含大量的结构信息，但是目前还不能实现复杂分子光谱谱图的直接计算，其解析主要还凭借经验，对一个不是长期从事结构鉴定的人来说，解析一张光谱谱图是一项很困难的工作。
实际上，即使对不太复杂的分子，也难于指定所有杂原子所处的官能团和峰的归属，而依靠各种计算机检索系统也会受到各种限制，诸如谱图库中数据有限，或测定条件（仪器的类型、具体的实验条件等）与标准图谱所用的条件不同而造成各吸收峰位置的改变等。
另外由于红外谱图极其复杂，构成化合物的原子质量不同，化学键的性质不同，原子的连接次序和空间位置的不同都会造成红外光谱的差别。
这些都使红外光谱的解析复杂化。
如果能由计算机学习和存储红外光谱知识，用计算机辅助完成解析谱图的工作，自然是一件很有意义的事。
几十年以来，人们一直在探索将红外图谱的解析智能化。
随着商品化红外光谱仪的计算机化，出现了许多计算机辅助红外光谱识别方法，这些方法大致可以分为三类：谱图检索系统、专家系统、模式识别方法。