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官能团的信息。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。
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。红外光谱法实质上是一种根据分子内部原子间的相对振动和分子转动等信息来确定物质分子结构和鉴别化合物的分析方法。
红外光谱的特点包括:
选择性吸收:
分子能选择性吸收某些波长的红外线,引起分子中振动能级和转动能级的跃迁。
特征性:
不同种类的有机化合物,因为具有不同的官能团,因此能够吸收不同波长的红外光,在红外光谱图中呈现不同的特征吸收峰。
广泛应用:
红外光谱广泛应用于有机化合物的鉴定和结构分析,也可用于定量分析和化学动力学研究等。
红外光谱的基本原理是:红外光的波长处在0.75μm到300μm的范围内,习惯上将红外光谱进一步分为近红外(λ=0.75∽3.0μm)、中红外(λ=3.0~30μm)、和远红外(λ=30~300μm)三个区域。一般的红外吸收光谱,主要指中红外范围,波数在400~4000cm-1之间。当有机物分子吸收红外光谱后,体系能量增加,产生振动能级的跃迁。分子的振动一般包括键的伸缩振动和键的弯曲振动,伸缩振动是指沿键轴的振动,弯曲振动是指键角交替地发生变化的振动。在这些振动中只有那些在振动是发生偶极矩变化的振动才能吸收红外光。
红外光谱的定性分析一般采用三种方法:用已知标准物对照、标准谱图查对法和直接谱图解析法。定量分析则是选取合适的定量吸收峰,测定吸收峰的吸光度,依据朗佰-比尔定律,计算待测组分含量。
红外光谱技术自20世纪初开始研究,自1940年商品红外光谱仪问世以来,在有机化学研究中得到广泛应用。红外光谱法利用红外光与物质相互作用实现物质光谱特征的测量,具有高灵敏度和高选择性,是化学、生物、医学、环境科学等领域的重要分析工具。