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第5章红外吸收光谱法
分子除了吸收紫外可见光引起价电子的跃迁以外,还可以吸收红外辐射能-
引起振动能级和转动能级的跃迁,从而获得红外吸收光谱。此光谱又称振动-转
动光谱,简称红外光谱(InfraredSpectrum,IR)。
第1节概述
早在1800年英国的赫谢尔(Herschel)就通过实验发现了红外辐射的存在。
1892(Julius)20
年朱利叶斯用岩盐棱镜及测热辐射计,测得了几种有机化合物的
1905(Coblentz)128
红外光谱,引起了人们的注意。年库柏伦茨测得了种有机和
无机化合物的红外光谱,引起了光谱界的轰动。到了20世纪30年代,光的波粒
二象性、量子力学及相关科学技术的发展,为红外光谱的发展提供了基础。红外
光谱得到科学界的重视和研究,得到迅速发展,理论日臻完善和成熟,红外光谱
40
作为光谱学的一个重要分支逐渐为光谱学家和物理、化学家所公认。年代末
期,商品红外光谱仪投入使用,掀开了有机化合物结构鉴定的新篇章。红外光谱
经历了棱镜光谱、光栅光谱、傅里叶变换红外光谱的发展阶段,并积累了十几万
张标准谱图,使红外光谱成为有机化合物结构鉴定的重要手段。
红外光区位于可见光区和微波区之间,波长范围为0.78~1000μm。根据仪
0.782.5
器技术和应用不同,习惯上又将红外光区划分为三个区:近红外光区(~
μm),中红外光区(2.5~50μm),远红外光区(50~1000μm)。其中,中红外
光区2.5~25μm这段波谱范围是研究和应用最多的领域,该区域对有机化合物
的测定有着重要的实用价值,一般所说的红外光谱就是指这段中红外光区的光
谱。
红外光谱主要研究对象是在振动中伴随有偶极矩变化的化合物,因此除了单
原子分子、同核分子之外,几乎所有的有机化合物在红外光区均有吸收,因而应
用非常广泛。红外光谱具有特征性,根据谱带的波数位置、吸收峰的数目及其强
度,反映了分子结构上的特点,可以用来鉴定未知物的分子结构组成或确定其化
学基团;而吸收谱带的强度可以用作定量分析和纯度测定。
红外光谱对气体、液体和固体样品都可以测定,具有用量少、分析速度快、
不破坏试样等特点,使红外光谱法成为现代分析化学和结构化学不可缺少的工
具。但对于复杂化合物的结构测定,还需要配合紫外光谱(UV)、核磁共振波谱
(NMR)以及质谱(MS)等其它方法使用才能得到较准确的结果。红外光谱法
与上一章的紫外-可见光谱法的比较见表5-1。
表5-1红外吸收光谱法与紫外-可见吸收光谱法的比较
比较内容红外吸收光谱法紫外-可见吸收光谱法
光谱的产生分子的振动能级和转动能级的跃迁价电子在电子能级间的跃迁
研究对象在振动中伴随着偶极矩变化的化合物不饱和有机化合物,尤其是具有共
轭体系的化合物
分析功能主要用于定性及结构分析,也可用于主要用于定量分析,也可用于定性
定量分析;非破坏性分析及结构分析;有时属于破坏性分析
λμm
标准的红外光谱图中,横坐标表示吸收峰的位置,用波长(单位为)或
-1
波数σ(wavenumber,单位为cm)
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