分子能级示意图

红外光区分成三个区:近红外区、中红 外区、远红外区。其中中红外区是研 究和应用最多的区域，一般说的红外 光谱就是指中红外区的红外光谱.，红 外光谱分近红外区(泛频区)光谱区 0.76-2.5μ m，中红外区(基本震动区) 光谱区2.5-25μ m，远红外区(转动区) 光谱范围25-1000μ m。

干涉图从数学观点讲，就是傅立叶变换，计算机的任 务是进行傅立叶逆变换 仪器的核心部分是Michelson干涉仪，如图：M1 和M 2 为两块平面镜，它们直互垂直直放置，固定不动， 则可沿图示方向作微小的移动，称为动镜。在和之间 放置一呈45度角的半透膜光束分裂器BS（beamsplitters ），可使50% 的入射光透过，其余部分被反 射。当光源发出的入射光进入干涉仪后就被光束分裂 器分成两束光——透射光1 和反射光2 ，其中透射光1 穿过BS被动镜反射，沿原路回到 BS并被反射到达探 测器D，反射光 2 则由固定镜沿原路反射回来通过BS 到达D。这样，在探测器D 上所得到的1光和2 光是相 干光。1 光和2 光的光程差为波长的整数倍时，为相 长干涉；分数倍时为相消干涉，动镜连继转动获得干 涉图。
511091770张贤康
基本原理

当样品受到频率连续变化的红外光照射时， 分子吸收某些频率的辐射，并由其振动运 动或转动运动引起偶极矩的净变化，产生 的分子振动和转动能级从基态到激发态的 跃迁，从而形成的分子吸收光谱称为红外 光谱。又称为分子振动转动光谱
红外光谱产生的原因
电子能级
振动能级
转动能级

实例应用

燃煤烟气中脱汞吸附剂的性能实验研究： 气态样品可在玻璃气槽内进行测定，它的两端粘有红外透光 NaCl或KBr 窗片。先将气槽抽真空，再将试样注入。
合壳聚糖吸附剂实际烟气吸附试验后的红外光谱比较图，由图可 以看到吸附后的复合壳聚糖吸附剂的红外光谱图整体向左(高频处) 位移，明显看到其透过率大大降低，它在3400cm_附近的吸收峰 宽而平缓．N—H振动吸收峰消失．O—H振动吸收峰相对于吸附 前的向高频处移动了近10个波数，并且1415cm叫的一NH：吸收 峰强度明显减弱．同时在2800～2700cm以附近出现了醛基的特 征吸收峰。这正给出了复合壳聚糖吸附剂能够同时吸附脱除汞离 子和氮氧化物、硫氧化物的原因，正是氨基的螯合作用和醛基的 催化氧化作用给痕量重金属的脱除提供了强有力的条件。
例1 Fou rier 变换红外光谱仪 （FTIR）

Fourier 变换红外光谱仪没有色散元件，主 要由光源（硅碳棒、高压汞灯）、 Michelson干涉仪、检测器、计算机和记录 仪组成。核心部分为Michelson干涉仪，它 将光源来的信号以干涉图的形式送往计算机 进行 Fourier 变换的数学处理，最后将干涉 图还原成光谱图。它与色散型红外光度计的 主要区别在于干涉仪和电子计算机两部分。 这种新技术具有很高的分辨率、波数精度高、 扫描速度极快（1 秒内可完成）、光谱范围 宽、灵敏度高等优点
红外光谱的最大特点是具有特征性，谱图 上的每个吸收峰代表了分子中某个基团的 特定振动形式。 定性分析 定量分析

红外光谱与有机化合物结构—谱图解析
红外光谱图： 纵坐标为吸收强度， 和波数1/λ 单位：cm-1 可以用峰数，峰位，峰形， 峰强来描述。 应用：有机化合物的结构解析。 定性：基团的特征吸收频率； 定量：特征峰的强度；
红外光谱图解析

1 、红外光谱的吸收强度常定性地用 vs （很强）、s （强）、m（中）、w（弱）、vw（极弱）等表示。 2 、红外光谱中峰的形状有宽峰、尖峰、肩峰和双峰 等类型。 3 、习惯上把波数在 4000 ~ 1330cm-1（波长为2.5 ~ 7.5um ）区间称为特征频率区，简称特征区。特征区 吸收峰较疏，容易辨认。各种化合物中的官能团的特 征频率位于该区域，在此区域内振动频率较高，受分 子其余部分影响小，因而有明显的特征性，它可作为 官能团定性的主要依据。波数在1330 ~ 667cm-1（波 长7.5 ~ 15um ）的区域称为指纹区。在此区域中各种 官能团的特征频率不具有鲜明的特征性。分子结构上 的微小变化，都会引起指纹区光谱的明显改变，因此 在确定有机化合物时用途也很大。
谢谢
Fourier 变换红外光谱仪的特点：
（1 ）扫描速度极快 Fourier 变换仪器是在整扫描时间内同时测定所有频率的信息， 一般只要1s 左右即可。因此，它可用于测定不稳定物质的红外光 谱。而色散型红外光谱仪，在任何一瞬间只能观测一个很窄的频 率范围，一次完整扫描通常需要8 、15、30s 等。 （2 ）具有很高的分辨率 通常Fourier 变换 红外光谱仪分辨率达0.1~0.005 cm-1，而 一般棱镜的仪器分辨率在1000 cm-1 处有3 cm-1 ，光栅型红外光 谱仪分辨率也只有0.2cm-1 。 （3 ）灵敏度高 因Fourier 变换 红外光谱仪 不用狭缝和单色器，反射镜面又 大，故能量损失小，到达检测器的能量大，可检测10-8g 数量级 的样品。除此之外，还有光谱范围宽（1000~10 cm-1 ）；测量 精度高，重复性可达0.1%；杂散光干扰小；样品不受因红外聚焦 而产生的热效应的影响；特别适合于与气相色谱联机或研究化学 反应机理等。
Fourier变换 红外光谱仪的内部结构： Nicolet 公司的AVATr变换 红外光谱仪工作原理：

工作原理：光源发出的红外辐射，经干涉 仪转变成干涉图，通过试样后得到含试样 信息的干涉图，由电子计算机采集，并经 过快速傅立叶变换，得到吸收强度或透光 度随频率或波数变化的红外光谱图。
—CH2—CO—NH—
1735 cm-1
1680 cm-1
酯
酰胺
红外光谱信息区
常见的有机化合物基团频率出现的范围： 4000 670 cm-1 依据基团的振动形式，分为四个区： (1)4000 2500 cm-1 X—H伸缩振 动区（X=O，N，C，S） (2)2500 1900 cm-1 三键，累积双 键伸缩 (3)1900 1200 cm-1 双键伸缩振动区 (4)1200 670 cm-1 X—Y伸缩， X—H变形振动区
频率（特）；
与一定结构单元相联系的、在一定范围内出现的化学键振动频率——基团特征
例： 2800 3000 cm-1 —CH3 特峰； 1600 1850 cm-1 —C=O
特征峰；
基团所处化学环境不同，特征峰出现位置变化： —CH2—CO—CH2— 1715 cm-1 酮
—CH2—CO—O—
红外光谱仪的类型

红外光谱仪主要有两种类型：色散型和干 涉型（傅立叶变换红外光谱仪）。色散型 红外光谱仪是以棱镜或光栅作为色散元件， 这类仪器的能量受到严格限制，扫描时间 慢，且灵敏度、分辨率和准确度都较低。 随着计算方法和计算技术的发展，20世 纪70年代出现新一代的红外光谱测量技 术及仪器——傅立叶变换红外光谱仪。