红外光谱学指南 | FTIR指南

红外光谱学指南 

什么是红外光谱学？ 

红外或IR光谱学是一种利用红外光与物质之间的相互作用的化学分析技术。红外光是电磁谱中介于可见光和微波之间的部分，波长范围从780 nm到1 mm。

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由于历史原因，我们通常以波数而不是波长来讨论光谱学中的IR光。波数告诉我们单位距离的波长数量，并以cm-1为单位。具有较短波长和较高能量的光将具有较大的波数，而具有较长波长的光将具有较低的能量和波数。

近红外，中红外和远红外 红外光可以进一步分为三个类别：近红外（NIR），中红外（MIR）和远红外（FIR）。NIR具有最短的波长和更高的波数，而FIR具有最长的波长和较低的波数。

通常，当讨论IR光谱学时，使用的是MIR类型的IR光。这个范围内的IR光是有用的，因为它与化学化合物的重要性质相吻合：它们的振动。

电磁谱中的红外光。突出显示NIR，MIR和FIR。 电磁谱中的红外辐射位置。突出显示NIR，MIR和FIR。 

IR光谱学中的振动类型 

化学化合物中的原子不断移动并以不同的方式振动。即使在简单的分子如水中，分子也有六种不同的振动方式：对称伸展、反对称伸展、变形或弯曲振动、摇摆、扭曲和摆动。

每一种振动都在与化学键和化合物唯一的频率上发生。如前所述，这些频率恰好与电磁谱中MIR区域的光频率匹配。

红外光谱学中的不同种类的振动。对称伸展，反对称伸展，变形或弯曲，摇摆，出平面摆动和扭曲。 红外光谱中的不同类型的振动。 检测IR吸收 由于这些频率与IR光的频率匹配，化学化合物可以吸收IR光，从而激发分子中的振动。

例如，水的对称和反对称伸展发生在2700到3700 cm-1的范围内，而变形振动发生在1650 cm-1左右，因此水会吸收这些能量的IR光。

如果我们通过一些水发射IR光，我们可以使用探测器来确定哪些频率的光被吸收，因为这些频率将从原始的IR光束中“消失”。

红外光击中水分子，被吸收并指向探测器。它表明，部分辐射被吸收，因此没有到达探测器。 用水分子为例解释IR吸收的原理。 获取IR光谱 在检测到IR光后，我们可以绘制从探测器获得的信息以创建IR光谱。光谱显示了哪些频率的光被样品吸收，因此当IR光通过样品时，哪些振动被激发。

对于水样品，光谱将显示与对称伸展和反对称伸展的频率相对应的波数，以及变形振动。