紅外光譜儀是利用物質(zhì)對不同波長紅外輻射的吸收特性來分析分子結(jié)構(gòu)和化學(xué)成分的儀器。紅外光譜通常由光源、單色儀、探測器和計(jì)算機(jī)處理信息系統(tǒng)組成。

紅外光譜是什么

　　紅外光譜又稱為分子振動轉(zhuǎn)動光譜，它和紫外-可見光譜一樣，也是一種分子吸收光譜。當(dāng)樣品受到頻率連續(xù)變化的紅外光照射時，分子吸收了某些頻率的輻射，并由其振動或轉(zhuǎn)動運(yùn)動引起偶極矩的凈變化產(chǎn)生分子振動和轉(zhuǎn)動能級從基態(tài)到激發(fā)態(tài)的躍遷，使相應(yīng)于這些吸收區(qū)城的透射光強(qiáng)度減弱。記錄紅外光的百分透射比與波數(shù)或波長關(guān)系的曲線，就得到紅外光譜。紅外光譜儀不僅能進(jìn)行定性和定量分析，而且從分子的特征吸收可以鑒定化合物和分子結(jié)構(gòu)。

紅外光譜儀的原理

　　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(fù)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(jì)算機(jī)進(jìn)行傅立葉變化的數(shù)學(xué)處理，把干涉圖還原成光譜圖。

　　與紫外-可見吸收光譜不同，紅外光譜儀產(chǎn)生紅外光譜的紅外光的波長要長得多，因此光子能量低。物質(zhì)分子吸收紅外光后，只能引起振動和轉(zhuǎn)動能級躍遷，不會引起電子能級躍遷。所以紅外光譜一般稱為振動-轉(zhuǎn)動光譜。

　　紫外-可見吸收光譜常用于研究不飽和有機(jī)化合物，特別是具有共扼體系的有機(jī)化合物。而紅外光譜法主要研究在振動中伴隨有偶極矩變化的化合物。因此除了單原子分子和同核分子。如Ne、He、O2、和H2等之外，幾乎所有的有機(jī)化合物在紅外光區(qū)均有吸收。紅外吸收譜帶的波數(shù)位置、波峰的數(shù)目及其強(qiáng)度反映了分于結(jié)構(gòu)上的特點(diǎn)，可以用來鑒定未知物的分子結(jié)構(gòu)組成或確定其化學(xué)基團(tuán);而吸收譜帶的吸收強(qiáng)度與分子組成或其化學(xué)基團(tuán)的含量有關(guān)，可用作進(jìn)行定量分析和純度鑒定。

　　紅外光譜儀通過譜圖解析可以獲取分子結(jié)構(gòu)的信息。任何氣態(tài)、液態(tài)、固態(tài)樣品均可進(jìn)行紅外光譜測定，這是其它儀器分析方法難以做到的。具有用量少、分析速度快、不破壞試樣等特點(diǎn)，使紅外光譜儀成為現(xiàn)代分析化學(xué)和結(jié)構(gòu)化學(xué)的不可缺少的工具。但對于復(fù)雜化合物的結(jié)構(gòu)測定，還需配合紫外光譜、質(zhì)譜和核磁共振波譜等其他方法，才能得到滿意的結(jié)果。

紅外光譜儀分析方法

　　1、比較光譜分析法：這種方法應(yīng)用比較廣泛，它包括標(biāo)準(zhǔn)試樣比較法和鐵譜比較法。標(biāo)準(zhǔn)樣品比較法一般適用于單項(xiàng)定性分析及有限分析。鐵譜比較法它不但可以做單項(xiàng)測定還便于做全分析。

　　2、譜線波長測量法：光譜分析儀器利用譜線波長測量法進(jìn)行定性分析是先測出某一譜線的波長，再查表確定存在的元素，這種方法在日常分析中很少使用，一般只是在編制譜圖或者做仲裁分析時才用。

紅外光譜儀的應(yīng)用

　　紅外光譜儀可應(yīng)用于染織工業(yè)、環(huán)境科學(xué)、生物學(xué)、材料科學(xué)、高分子化學(xué)、催化、煤結(jié)構(gòu)研究、石油工業(yè)、生物醫(yī)學(xué)、生物化學(xué)、藥學(xué)、無機(jī)和配位化學(xué)基礎(chǔ)研究、半導(dǎo)體材料、日用化工等研究領(lǐng)域。

　　紅外光譜儀可以研究分子的結(jié)構(gòu)和化學(xué)鍵，如力常數(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(gòu)型。根據(jù)所得的力常數(shù)可推知化學(xué)鍵的強(qiáng)弱，由簡正頻率計(jì)算熱力學(xué)函數(shù)等。分子中的某些基團(tuán)或化學(xué)鍵在不同化合物中所對應(yīng)的譜帶波數(shù)基本上是固定的或只在小波段范圍內(nèi)變化，因此許多有機(jī)官能團(tuán)例如甲基、亞甲基、羰基，氰基，羥基，胺基等等在紅外光譜中都有特征吸收，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(jī)官能團(tuán)，這為Z終確定未知物的化學(xué)結(jié)構(gòu)奠定了基礎(chǔ)。