愛華網(wǎng)紅外及拉曼光譜都是分子振動光譜。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)樣品均可進行紅外光譜測定，這是其它儀器分析方法難以做到的。由于每種化合物均有紅外吸收，尤其是有機化合物的紅外光譜能提供豐富的結(jié)構(gòu)信息，因此紅外光譜法是有機化合物結(jié)構(gòu)解析的重要手段之一。
傅立葉變換紅外光譜儀是20世紀(jì)70年代發(fā)展起來的新一代紅外光譜儀，它具有以下特點：一是掃描速度快，可以在1s內(nèi)測得多張紅外譜圖；二是光通量大，可以檢測透射較低的樣品，可以檢測氣體、固體、液體、薄膜和金屬鍍層等不樣品；三是分辨率高，便于觀察氣態(tài)分子的精細(xì)結(jié)構(gòu)；四是測定光譜范圍寬，只要改變光源、分束器和檢測器的配置，就可以得到整個紅外區(qū)的光譜。廣泛應(yīng)用于有機化學(xué)、高分子化學(xué)、無機化學(xué)、化工、催化、石油、材料、生物、醫(yī)藥、環(huán)境等領(lǐng)域。
通過學(xué)習(xí)紅外光譜儀的構(gòu)成和使用方法，及其在定性、定量分析中的應(yīng)用，培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度、細(xì)致的工作作風(fēng)、實事求是的數(shù)據(jù)報告和良好的實驗習(xí)慣（準(zhǔn)備充分、操作規(guī)范，記錄簡明，臺面整潔、實驗有序，良好的環(huán)保和公德意識）。培養(yǎng)培養(yǎng)學(xué)生的動手能力、理論聯(lián)系實際的能力、統(tǒng)籌思維能力、創(chuàng)新能力、獨立分析解決實際問題的能力、查閱手冊資料并運用其數(shù)據(jù)資料的能力以及歸納總結(jié)的能力等。
3、實驗原理
紅外吸收光譜分析方法主要是依據(jù)分子內(nèi)部原子間的相對振動和分子轉(zhuǎn)動等信息進行測定。
(1)雙原子分子的紅外吸收頻率
分子振動可以近似地看作是分子中原子心平衡點為中心，以很小的振幅做周期性的振動。這種振動的模型可以用經(jīng)典的方法來模擬。如圖1所示，m1和m2分別代表兩個小球的質(zhì)量，即兩個原子的質(zhì)量，彈簧的長度就是化學(xué)鍵的長度。這個體系的振動頻率取決于彈簧的強度，即化學(xué)鍵的強度和小球的質(zhì)量。其振動是在連接兩個小球的鍵軸方向發(fā)生的。
式中， 是頻率，Hz； 是波數(shù)，cm-1；k是化學(xué)鍵的力常數(shù)，g/s2；c是光速(3×1010cm/s)； 是原子的折合質(zhì)量( =m1m2/(m1+m2)。
一般來說，單鍵的k=4×105～6×105 g/s2；雙鍵的k=8×105～12×105 g/s2；叁鍵的k=12×105～20×105 g/s2。
(2)多原子分子的吸收頻率
雙原子分子振動只能發(fā)生在聯(lián)接兩個原子的直線上，并且只有一種振動方式，而多原子分子振動則有多種振動方式。假設(shè)由n個原子組成，每一個原子在空間都 有3個自由度，則分子有3n個自由度。非線性分子的轉(zhuǎn)動有3個自由度，線性分子則只有2個轉(zhuǎn)動自由度，因此非線性分子有3n-6種基本振動，而線性分子有3n-5種基本振動。以H2O分子為例，其各種振動如圖所示，水分子由3個原子組成并且不在一條直線上，其振動方式應(yīng)有3×3－6＝3個，分別是對稱和非對稱伸縮振動和彎曲振動。O－H鍵長度改變的振動稱為伸縮振動，鍵角小于HOH改變的振動稱為彎曲振動。通常鍵長的改變比鍵角的改變需要更大的能量，因此伸縮振動出現(xiàn)在高波數(shù)區(qū)，彎曲振動出現(xiàn)在低波數(shù)區(qū)。
(3)紅外光譜及其表示方法
紅外光譜所研究的是分子中原子的相對振動，也可歸結(jié)為化學(xué)鍵的振動。不同的化學(xué)鍵或官能團，其振動能級從基態(tài)躍遷到激發(fā)態(tài)所需要的能量不同，因此要吸收不同的紅外光。
物理吸收不同的紅外光，將在不同波長上出現(xiàn)吸收峰。紅外光譜就是這樣形成的。
紅外光譜的表示方法如下圖所示：
典型的紅外光譜。橫坐標(biāo)為波數(shù)(cm-1，最常見)或波長(?m)，縱坐標(biāo)為透光率或吸光度。
紅外波段通常分為近紅外（13300～4000cm-1）、中紅外（4000～400cm-1）和遠(yuǎn)紅外（400～10cm-1）。其中研究最為廣泛的是中紅外區(qū)。
(4)紅外譜帶的強度
紅外吸收峰的強度與偶級矩變化的大小有關(guān)，吸收峰的強弱與分子振動時偶極矩變化的平方成正比，一般，永久偶極矩變化大的，振動時偶極矩變化也較大，如C=O（或C-O）的強度比C=C（或C-C）要大得多，若偶極矩變?yōu)榱悖瑒t無紅外活性，即無紅外吸收峰。
