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什么是光譜?
光譜分析是一種根據物質光譜識別物質并確定其化學成分、結構或相對含量的方法。根據分析原理,光譜技術主要分為吸收光譜、發射光譜和散射光譜;根據被測位置的形式,光譜技術主要包括原子光譜和分子光譜。紅外光譜屬于分子光譜,包括紅外發射和紅外吸收光譜,通常用于紅外吸收光譜。
分子運動有四種:平動、旋轉、振動和電子運動,其中后三種是量子運動。分子來自較低的能級E1.吸收一種能量hv光子移到更高能級的光子E2.滿足能量守恒定律的整個運動過程E2-E1=hv。能級之間的差異越小,分子吸收的光頻率越低,波長越長。
1.紅外吸收光譜的原因
紅外吸收光譜是由分子振動和轉動能級吸收光譜,?組成化學鍵或官能團的原子處于連續振動(或旋轉)狀態,其振動頻率與紅外光相當。因此,當紅外光照射分子時,分子中的化學鍵或官能團可以振動(或旋轉)吸收,不同的化學鍵或官能團吸收頻率不同,紅外光譜將處于不同的位置,以獲得分子中包含的化學鍵或官能團的信息。
分子的旋轉能級差相對較小,吸收的光頻率較低,波長較長,因此分子的純旋轉能譜出現在遠紅外地區。振動能級差遠大于旋轉能級差,分子振動能級躍遷吸收的光頻率較高,分子的純振動能譜一般出現在中紅外地區。(注:分子電子能級躍遷吸收的光屬于紫外可見吸收光譜的范疇)
換句話說,紅外吸收光譜的條件:
應滿足以下兩項
(1)輻射應具有能量,以滿足物質振動跳躍所需的需要。
(2)輻射與物質相互偶合。
對稱分子:
沒有偶極矩,輻射不能引起共振,沒有紅外活性,如N2、O2、Cl2等。
非對稱分子:
偶極矩,紅外活性。
2.分子的主要振動類型
振動雙原子分子
雙原子分子中的原子以非中心的平衡點,以非常小的真實服務(與原子核之間的距離相比)進行周期性振動,可諧振動。
振動多原子分子
伸縮振動原子沿鍵軸方向伸縮,鍵長發生變化而鍵角不變的振動,可分為對稱伸縮和不對稱伸縮,變形振動(又稱彎曲振動或變角振動)基團鍵角發生周期變化而鍵長不變的振動成為變形振動,分為面內彎曲和面外彎曲振動
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