红外光谱基本介绍

  红外光谱介绍  

红外光谱（Infrared Spectroscopy）是一种利用物质对红外光的吸收特性来分析分子结构和化学组成的光谱分析方法。

它是基于分子振动引起的特定波长红外光吸收，揭示物质中化学键和functional group的信息。

红外光谱广泛应用于化学、生物、材料、制药、环境监测等领域，是一种强大的定性和定量分析工具。

  红外光谱的原理  

红外光谱的核心原理是分子振动与红外光辐射的相互作用。分子中的化学键在特定频率下会发生振动，如拉伸、弯曲或扭转。当红外光照射到样品时，如果光的频率与分子振动的频率相匹配，分子会吸收这一部分光能，引起振动能级跃迁。这种吸收产生的光谱图称为红外光谱。

 红外光谱的频率范围 

通常分为以下三个区域：

近红外区（12800–4000 cm⁻¹）：分子振动的倍频和组合频率区域。

中红外区（4000–400 cm⁻¹）：主要的基团振动吸收区，是红外光谱研究的核心区域。

远红外区（400–10 cm⁻¹）：通常用于研究分子中的较弱键或晶格振动。

  红外光谱的分类与技术  

根据仪器技术和光谱采集方式，红外光谱可分为以下几种：

① 傅里叶变换红外光谱（FTIR）

现代红外光谱的主流技术，采用傅里叶变换快速获取高分辨率光谱。

优点：灵敏度高、信噪比好、采样速度快。

② 衰减全反射红外光谱（ATR-IR）

借助ATR晶体将红外光在样品表面进行全反射，适合液体或固体样品。

优点：无需样品制备、操作简单。

③ 漫反射红外光谱（DRIFTS）

通过分析样品表面散射的红外光，适用于粉末或粗糙表面材料。

优点：无需样品压片。

④ 气体红外光谱

配备长光程气体池，用于痕量气体检测和污染监测。

  红外光谱的优缺点  

优点：

对样品的破坏极小，适合贵重样品研究。

分析速度快，可实现在线实时监测。

能分析固体、液体和气体样品。

对微量和痕量成分也有较好的检测能力。

缺点：

水分对红外光的强吸收可能影响测量精度。

红外光谱主要检测极性化学键，非极性分子（如N≡N）的信号较弱。

样品基体效应和吸收峰重叠可能影响定量分析的准确性。