红外光谱分析的基本仪器是红外(IR)光谱仪。
该仪器通过分析分子中存在的键对特定波长红外光的吸收,对确定分子中键的类型至关重要。
需要了解的 4 个要点
1.工作原理
红外光谱仪的工作原理是:分子中不同类型的共价键会吸收特定波长的红外光。
之所以会产生这种吸收,是因为每个键都可以比作一个小弹簧,能够以不同的方式振动。
当红外线与样品相互作用时,键会选择性地吸收与其振动频率相匹配的波长。
这些被吸收的光就会转化为分子内的振动能。
2.样品制备和分析
将待分析的样品置于红外光束的路径中。
根据样品的状态(固体、液体或气体),会采用不同的制备技术。
对于固体,可使用闷头技术或衰减全反射(ATR)法等方法。
闷烧技术是将样品与 Nujol 等闷烧剂混合成糊状,然后涂在盐板上进行分析。
而 ATR 方法则是将粉末样品压在高折射率棱镜(如硒化锌或锗)上,分析完全内部反射的光线,从而直接测量粉末样品。
3.结果解读
通过检测样品吸收的光波长,化学家可以推断出分子中存在的键的类型。
例如,C=O 双键通常会吸收 5800 纳米波长的光。
不同波长的吸收模式提供了分子的光谱指纹,有助于分子的鉴定和结构分析。
4.应用
红外光谱法不仅可用于化学分析,还可用于环境监测。
例如,它可以利用红外气体分析仪测量大气中的二氧化碳含量。
这些设备测量 CO、CO2 和 CH4 等气体对特定波长的吸收,为环境研究和工业过程提供宝贵的数据。
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