红外光谱(IR光谱)

红外光谱, 英文Infrared spectroscopy(IR光谱或振动光谱)涉及红外辐射与物质的相互作用。它涵盖了一系列的技术,主要基于吸收光谱。与所有的光谱技术一样,它可以用来识别和研究化学物质。样品可以是固体、液体或气体。


实现:红外光谱的方法或技术是通过一种称为红外光谱仪(或分光光度计)的仪器来产生红外光谱。

表示:红外光谱可以用垂直轴上的红外线吸收度(或透射率)与水平轴上的频率或波长的关系图来表示。

单位:红外光谱中使用的典型频率单位是倒数厘米(有时称为波数),符号为cm−1。单位的红外波长通常在微米级,符号μm,与波数成反比关系。

仪器:使用这种技术的常用实验仪器是傅里叶变换红外(FTIR)光谱仪。二维IR也可以如下所述。

电磁波谱的红外部分通常分为三个区域:近、中、远红外线,因其与可见光谱的关系而得名。近红外线的,大约14000 – 4000cm−1(波长0.7 – -2.5μm)可以激发谐波或谐波分子振动。中红外,约4000 – 400cm−1(2.5 -25μm)可用于研究相关的基本振动和转动-振动结构。远红外,大约400 – 10cm−1(25 – 1000μm),位于在微波地区毗邻,低能量,可用于旋转光谱。这些子区域的命名和分类都是约定俗成的,它们只是勉强地基于相对分子或电磁特性。

原理

红外光谱利用了分子吸收其结构特征频率的事实。这些吸收发生在共振频率,即吸收辐射的频率与振动频率相匹配。能量受分子势能面形状、原子质量和相关的振动耦合的影响。

特别是,在玻恩-奥本海默和谐波近似中,即当相对应的分子哈密顿电子基态可以用一个近似谐振子在附近的平衡分子几何,共振频率与正常模式对应于分子电子基态势能面。


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