紅外光譜儀是我們實(shí)驗(yàn)猿們最常見的分子光譜之一，本文是小析姐搜羅教科書和網(wǎng)絡(luò)資料吐血整理而成，內(nèi)容極度舒適，強(qiáng)烈建議收藏并轉(zhuǎn)發(fā)。
一、啥是光譜呢？1、什么是光譜呢？
光譜分析是一種根據(jù)物質(zhì)的光譜來鑒別物質(zhì)及確定它的化學(xué)組成、結(jié)構(gòu)或者相對(duì)含量的方法。按照分析原理，光譜技術(shù)主要分為吸收光譜，發(fā)射光譜和散射光譜三種；按照被測(cè)位置的形態(tài)來分類，光譜技術(shù)主要有原子光譜和分子光譜兩種。紅外光譜儀屬于分子光譜，有紅外發(fā)射和紅外吸收光譜兩種，常用的一般為紅外吸收光譜。
光譜成因電子躍遷
2、光譜的分類（按測(cè)量形態(tài)分）
二. 紅外吸收光譜的基本原理是什么？分子運(yùn)動(dòng)有平動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)，振動(dòng)和電子運(yùn)動(dòng)四種，其中后三種為量子運(yùn)動(dòng)。分子從較低的能級(jí)E1，吸收一個(gè)能量為hv的光子，可以躍遷到較高的能級(jí)E2,整個(gè)運(yùn)動(dòng)過程滿足能量守恒定律E2-E1=hv。能級(jí)之間相差越小，分子所吸收的光的頻率越低，波長越長。
1、紅外吸收光譜的成因
紅外吸收光譜是由分子振動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)躍遷所引起的, 組成化學(xué)鍵或官能團(tuán)的原子處于不斷振動(dòng)(或轉(zhuǎn)動(dòng))的狀態(tài)，其振動(dòng)頻率與紅外光的振動(dòng)頻率相當(dāng)。所以，用紅外光照射分子時(shí)，分子中的化學(xué)鍵或官能團(tuán)可發(fā)生振動(dòng)（或轉(zhuǎn)動(dòng)）吸收，不同的化學(xué)鍵或官能團(tuán)吸收頻率不同，在紅外光譜儀上將處于不同位置，從而可獲得分子中含有何種化學(xué)鍵或官能團(tuán)的信息。
分子的轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)差比較小，所吸收的光頻率低，波長很長，所以分子的純轉(zhuǎn)動(dòng)能譜出現(xiàn)在遠(yuǎn)紅外區(qū)。振動(dòng)能級(jí)差比轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)差要大很多，分子振動(dòng)能級(jí)躍遷所吸收的光頻率要高一些，分子的純振動(dòng)能譜一般出現(xiàn)在中紅外區(qū)。（注：分子的電子能級(jí)躍遷所吸收的光在可見以及紫外區(qū)，屬于紫外可見吸收光譜的范疇）
值得注意的是，只有當(dāng)振動(dòng)發(fā)生時(shí)伴隨有分子的偶極矩發(fā)生變化，該振動(dòng)才具有紅外活性（注：如果振動(dòng)時(shí)，分子的極化率發(fā)生變化，則該振動(dòng)具有拉曼活性）。
換言之，紅外吸收光譜產(chǎn)生的條件：
應(yīng)滿足如下兩條
(1)輻射應(yīng)具有能滿足物質(zhì)產(chǎn)生振動(dòng)躍遷所需的能量。
(2)輻射與物質(zhì)間有相互偶合作用。
對(duì)稱分子：
沒有偶極矩，輻射不能引起共振，無紅外活性，如，N2、O2、Cl2等。
非對(duì)稱分子：
有偶極矩，紅外活性。
2、分子的主要振動(dòng)類型
雙原子分子的振動(dòng)
雙原子分子中的原子以平衡點(diǎn)未中心，以非常小的真服（與原子核之間的距離相比）做周期性的振動(dòng)，可以近似的看做簡諧振動(dòng)。
多原子分子的振動(dòng)
伸縮振動(dòng)原子沿鍵軸方向伸縮，鍵長發(fā)生變化而鍵角不變的振動(dòng)，可分為對(duì)稱伸縮和不對(duì)稱伸縮，變形振動(dòng)（又稱彎曲振動(dòng)或變角振動(dòng)）基團(tuán)鍵角發(fā)生周期變化而鍵長不變的振動(dòng)成為變形振動(dòng)，分為面內(nèi)彎曲和面外彎曲振動(dòng)
3、紅外光譜儀和紅外譜圖的分區(qū)
通常將紅外光譜儀分為三個(gè)區(qū)域：近紅外區(qū)、中紅外區(qū)和遠(yuǎn)紅外區(qū)。一般說來，近紅外光譜儀是由分子的倍頻、合頻產(chǎn)生的；中紅外光譜儀屬于分子的基頻振動(dòng)光譜；遠(yuǎn)紅外光譜儀則屬于分子的轉(zhuǎn)動(dòng)光譜和某些基團(tuán)的振動(dòng)光譜。
來個(gè)直觀的列表瞅瞅
（注：由于絕大多數(shù)有機(jī)物和無機(jī)物的基頻吸收帶都出現(xiàn)在中紅外區(qū)，因此中近紅外光譜儀儀紅外區(qū)是研究和應(yīng)用最多的區(qū)域，積累的資料也最多，儀器技術(shù)最為成熟。通常所說的紅外光譜儀即指中紅外光譜儀）
按吸收峰的來源，可以將中紅外光譜儀圖大體上分為特征頻率區(qū)（2.5~7.7 μm，即4000-1330 cm-1）以及指紋區(qū)（7.7~16.7μm,即1330-400 cm-1）兩個(gè)區(qū)域。其中特征頻率區(qū)中的吸收峰基本是由基團(tuán)的伸縮振動(dòng)產(chǎn)生，數(shù)目不是很多，但具有很強(qiáng)的特征性，因此在基團(tuán)鑒定工作上很有價(jià)值，主要用于鑒定官能團(tuán)。
如羰基，不論是在酮、酸、酯或酰胺等類化合物中，其伸縮振動(dòng)總是在5.9μm左右出現(xiàn)一個(gè)強(qiáng)吸收峰，指紋區(qū)的情況不同，該區(qū)峰多而復(fù)雜，沒有強(qiáng)的特征性，主要是由一些單鍵C-O、C-N和C-X(鹵素原子)等的伸縮振動(dòng)及C-H、O-H等含氫基團(tuán)的彎曲振動(dòng)以及C-C骨架振動(dòng)產(chǎn)生。當(dāng)分子結(jié)構(gòu)稍有不同時(shí)，該區(qū)的吸收就有細(xì)微的差異。這種情況就像每個(gè)人都有不同的指紋一樣，因而稱為指紋區(qū)。指紋區(qū)對(duì)于區(qū)別結(jié)構(gòu)類似的化合物很有幫助。
典型有機(jī)化合物的重要基團(tuán)頻率
4、紅外光譜儀是定性分析手段還是定量分析手段？有何應(yīng)用？
紅外吸收光譜主要用于定性分析分子中的官能團(tuán)，也可以用于定量分析（較少使用，特別是多組分時(shí)定量分析存在困難）。紅外光譜儀對(duì)樣品的適用性相當(dāng)廣泛，固態(tài)、液態(tài)或氣態(tài)樣品都能應(yīng)用，無機(jī)、有機(jī)、高分子化合物都可檢測(cè)。
常見的，對(duì)于未知產(chǎn)物進(jìn)行分析時(shí)，紅外能夠給出官能團(tuán)信息，結(jié)合質(zhì)譜，核磁，單晶衍射等其他手段有助于確認(rèn)產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)（應(yīng)用最廣泛）；在催化反應(yīng)中，紅外，特別是原位紅外有著重要的作用，可以用于確定反應(yīng)的中間產(chǎn)物，反應(yīng)過程中催化劑表面物種的吸附反應(yīng)情況等；通過特定物質(zhì)的吸附還可以知道材料的性質(zhì)，比如吡啶吸附紅外可以測(cè)試材料的酸種類和酸量等，CO吸附的紅外可以根據(jù)其出峰的情況判斷材料上CO的吸附狀態(tài)，進(jìn)而知道催化劑中金屬原子是否是以單原子形式存在等。
5. 紅外光譜儀的解析一般通過什么方法？有哪些重要的數(shù)據(jù)庫？
光譜的解析一般首先通過特征頻率確定主要官能團(tuán)信息。單純的紅外光譜儀法鑒定物質(zhì)通常采用比較法，即與標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)對(duì)照和查閱標(biāo)準(zhǔn)譜的方法，但是該方法對(duì)于樣品的要求較高并且依賴于譜圖庫的大小。如果在譜圖庫中無法檢索到一致的譜圖，則可以用人工解譜的方法進(jìn)行分析，這就需要有大量的紅外知識(shí)及經(jīng)驗(yàn)積累。大多數(shù)化合物的紅外譜圖是復(fù)雜的，即便是有經(jīng)驗(yàn)的專家，也不能保證從一張孤立的紅外譜圖上得到全部分子結(jié)構(gòu)信息，如果需要確定分子結(jié)構(gòu)信息，就要借助其他的分析測(cè)試手段，如核磁、質(zhì)譜、紫外光譜等。
重要的紅外譜圖數(shù)據(jù)庫主要有：
Sadtler紅外光譜儀數(shù)據(jù)庫：http:// ** .bio-rad.com/zh-cn/product/ir-spectral-databases
日本NIMC有機(jī)物譜圖庫：http://sdbs.db.aist.go.jp/sdbs/cgi-bin/direct_frame_top.cgi
上海有機(jī)所紅外譜圖數(shù)據(jù)庫：http://chemdb.sgst.cn/scdb/ ** in/irs_introduce.asp
ChemExper化學(xué)品目錄CDD：http:// ** .chemexper.com/
FTIRsearch：http:// ** .ftirsearch.com/
NIST Chemistry WebBook：http://webbook.nist.gov/chemistry
6、影響振動(dòng)頻率的因素
在正式討論特征基團(tuán)的振動(dòng)頻率之前，先簡單了解下影響振動(dòng)頻率的主要因素，這對(duì)于確認(rèn)特征基團(tuán)的歸屬有重要的幫助。
影響紅外振動(dòng)頻率的因素可以分為內(nèi)部因素和外在條件兩種，其中外在條件主要指樣品的物態(tài)（氣，液，固），溶劑種類，測(cè)試溫度，測(cè)試儀器等。內(nèi)部因素主要是分子結(jié)構(gòu)方面的影響， 包括誘導(dǎo)效應(yīng)，共軛效應(yīng)，空間效應(yīng)，振動(dòng)耦合，F(xiàn)ermi共振，分子對(duì)稱性，氫鍵作用等。
（1）誘導(dǎo)效應(yīng)：基團(tuán)附近有不同電負(fù)性的取代基時(shí)，由于誘導(dǎo)效應(yīng)引起分子中電子云分布的變化，從而引起鍵力常數(shù)的變化，使基團(tuán)吸收頻率變化。
吸電子基使鄰近基團(tuán)吸收波數(shù)升高，給電子基則使鄰近基團(tuán)吸收波數(shù)下降。吸電子能力越強(qiáng)，升高的越多，給電子能力越強(qiáng)，下降越明顯。
舉例：CH3CHO (1713), CH3COCH3 (1715), CH3COCl (1806).
Cl的吸電子能力>甲基>H，因此對(duì)于C=O的振動(dòng)頻率而言，酰氯>酮>醛
注：1). 這種誘導(dǎo)效應(yīng)的存在對(duì)于判別C=O的歸屬有很重要的意義，后面還會(huì)提到。
2). 誘導(dǎo)效應(yīng)存在遞減率：誘導(dǎo)效應(yīng)是一種靜電誘導(dǎo)作用，其作用隨所經(jīng)距離的增大而迅速減弱
（2）共軛效應(yīng)：在共軛體系中由于原子間的相互影響而使體系內(nèi)的π電子 （或p電子）分布發(fā)生變化的一種電子效應(yīng)。共軛效應(yīng)使共軛體系的電子云密度以及鍵長平均化，雙鍵略有伸長，單鍵略有縮短。
主要的共軛體系包括π-π共軛和p-π共軛（σ-π超共軛等其他共軛形式影響相對(duì)較小）。
基團(tuán)與吸電子基共軛，振動(dòng)頻率增加；基團(tuán)與給電子基團(tuán)共軛，振動(dòng)頻率下降。
注：共軛效應(yīng)沿共軛體系傳遞不受距離的限制，因而可以顯著地影響基團(tuán)的振動(dòng)頻率。
舉例：CH3COCH3 (1715), CH3-CH=CH-COCH3 (1677), Ph-CO-Ph (1665).
C=O與雙鍵形成π-π共軛，雙鍵為給電子基團(tuán)，因此C=O的振動(dòng)頻率下降；而當(dāng)C=O與苯環(huán)形成共軛體系時(shí)，C=O的振動(dòng)頻率下降得更多。
（3）氫鍵：形成氫鍵（特別是分子內(nèi)氫鍵）往往使吸收頻率向低波數(shù)移動(dòng)，吸收強(qiáng)度增加并變寬。
7、常見基團(tuán)的特征振動(dòng)頻率
各種基團(tuán)在紅外譜圖的特定區(qū)域會(huì)出現(xiàn)對(duì)應(yīng)的吸收帶，其位置大致固定。常見基團(tuán)的特征振動(dòng)頻率可以大致分為四個(gè)區(qū)域：
A. 4000-2500 cm-1為X-H的伸縮振動(dòng)區(qū)（O-H, N-H, C-H，S-H等）
B. 2500-2000 cm-1為三鍵和累積雙鍵伸縮振動(dòng)區(qū)（C≡C,C≡N,C=C=C, N=C=S等）;
C. 2000-1550 cm-1為雙鍵的伸縮振動(dòng)區(qū)（主要是C=C和C=O等）；
D. 1550- 600 cm-1主要由彎曲振動(dòng)，C-C, C-O，C-N單鍵的伸縮振動(dòng)。
具體而言：
（1）O-H (3650 ~ 3200 cm-1): 確定醇、酚、酸. 其中，自由的醇和酚振動(dòng)頻率為3650-3600 cm-1(伯：3 ** 0，仲：3630，叔：3620，酚：3610. why? 考慮誘導(dǎo)和共軛效應(yīng)), 存在分子間氫鍵時(shí)，振動(dòng)頻率向低波數(shù)移動(dòng)，大致范圍為3500-3200 cm-1. 羧酸的吸收頻率在3400 ~ 2500 cm-1（締合）
（2）N-H(3500-3100):胺和酰胺
（3）C-H (3300-2700 cm-1): C-H的振動(dòng)頻率存在明顯的分界線，3000 cm-1以上為不飽和C上的C-H，3000以下為飽和C上的C-H. 醛基C-H較為特殊，在2900-2700 cm-1.
（4）不飽和鍵的伸縮振動(dòng)吸收：非常有價(jià)值的一個(gè)區(qū)域
三鍵和累積雙鍵：2500-2000 cm-1.
C=O雙鍵（1850-1630 cm-1）在很多化合物中都有出現(xiàn)，而根據(jù)誘導(dǎo)效應(yīng)，可以明顯看到差異：酸酐>酰氯>酮,酸>醛,酯>酰胺. (思考：如果是羧酸鹽，C=O應(yīng)該在哪呢？)
C=C雙鍵中苯環(huán)由于存在共軛效應(yīng)（1600-1450，一般為多峰），其振動(dòng)頻率一般比烯烴（1650-1 ** 0 cm-1）要低
注：紅外振動(dòng)吸收峰的強(qiáng)度和鍵的極性相關(guān)，極性越強(qiáng)，強(qiáng)度越大。因此C=O的峰一般比C=C雙鍵要大。
（5）C-O伸縮振動(dòng)（醇，酚，酸，酯，酸酐）：1300-1000 cm-1
這類振動(dòng)產(chǎn)生的吸收帶常常是該區(qū)中的最強(qiáng)峰。
醇的C—O在1260~1000 cm-1；酚的C—O在1350~1200 cm-1；醚的C—O在1250~1100 cm-1（飽和醚常在1125 cm-1出現(xiàn)；芳香醚多靠近1250 cm-1）。
（6）C-H彎曲振動(dòng):
烷基：-CH3(1460, 1380 cm-1),-CH2-(1465 cm-1), -CH-(1340 cm-1)
烯烴：1000-650 cm-1
芳烴：960-690 cm-1（不同取代基位置使得C-H彎曲振動(dòng)峰位置不一樣）
三、無機(jī)化合物的特征紅外頻率1. 為什么無機(jī)物不經(jīng)常做紅外光譜儀？
多數(shù)情況下，人們主要采用紅外光譜儀來分析有機(jī)官能團(tuán)，而采用紅外對(duì)無機(jī)物進(jìn)行分析就要少得多了，很多教材上也沒有特別地討論無機(jī)物的紅外吸收。實(shí)際上，對(duì)于無機(jī)材料而言，采用XRD來定性分析要比紅外光譜儀更加直接，而一些細(xì)節(jié)的分析采用拉曼光譜要更方便一些，因?yàn)槔庾V可以測(cè)量的范圍更廣（4000-40 cm-（1），而很多無機(jī)物，特別是氧化物的譜峰信息都是在800 cm-1以下的這個(gè)范圍。此外，拉曼制樣簡單，不受水等干擾，分辨率也高一些。
番外篇：這里只是相對(duì)目前的研究而言哈，實(shí)際上早期人們對(duì)于無機(jī)物的紅外譜圖也進(jìn)行了大量的研究，這里推薦感興趣的朋友看看《無機(jī)和配位化合物的紅外和拉曼光譜》一書，作者：中本一雄（黃德如 汪仁慶譯）。書中從群論出發(fā)，對(duì)不同結(jié)構(gòu)特征的無機(jī)化學(xué)物進(jìn)行了非常全面的討論（從雙原子分子到四原子分子，八面體分子，X2Y10分子等）
2、一般用紅外光譜儀來分析無機(jī)物中的什么信息？
紅外光譜儀是分子振動(dòng)光譜，所以萬變不離其宗，紅外光譜儀測(cè)試無機(jī)物和有機(jī)物是一樣的，都是研究在振動(dòng)中伴隨有偶極矩變化的基團(tuán)。常見的所研究的無機(jī)物主要包括H2O, CO, 氧化物，無機(jī)鹽中的陰離子，配位化合物等。
對(duì)于無機(jī)鹽而言，陽離子類型不同會(huì)影響到其陰離子的振動(dòng)頻率。例如，對(duì)于無水堿性氫氧化物而言，OH-的伸縮振動(dòng)頻率都在3550—3720 cm-1范圍內(nèi)。其中，KOH為3678 cm-1，NaOH在3637 cm-1, Mg(OH)2為3698 cm-1，Ca(OH)2為3 ** 4 cm-1。
在實(shí)際應(yīng)用中，無機(jī)物的紅外光譜儀可以用來干什么呢？舉個(gè)簡單的離子，對(duì)于氧化物而言，其表面的結(jié)構(gòu)羥基和許多應(yīng)用都有密切關(guān)系（比如催化，生物醫(yī)用等）。而這些表面羥基采用XRD肯定是定不出來的，這個(gè)時(shí)候采用紅外進(jìn)行表征就具有優(yōu)勢(shì)了，特別是原位紅外，可以研究在不同溫度下表面羥基的變化情況，進(jìn)而跟其性能聯(lián)系起來。
另外，紅外光譜儀和XRD相結(jié)合對(duì)于樣品的定性分析也是非常有幫助的，因?yàn)閄RD并不是萬能的，有很多物質(zhì)實(shí)際上是沒有標(biāo)準(zhǔn)譜圖的，而紅外譜圖能夠提供一些結(jié)構(gòu)上的佐證，對(duì)于確定物質(zhì)組成是很有幫助的。
3、常見無機(jī)物中陰離子在紅外區(qū)的吸收頻率如下表所示
如果大家對(duì)于常見陰離子的峰位置有什么不確定的話，可以看看上面這個(gè)表。如果想了解得更加全面，或者想從群論等理論的角度進(jìn)行了解，還是推薦大家看《無機(jī)和配位化合物的紅外和拉曼光譜》。
4、磷，硫相關(guān)的紅外特征頻率范圍
四、紅外光譜儀樣品制備1、固體樣品的制備
（1） 溴化鉀壓片法。
將光譜級(jí)KBr磨細(xì)干燥，置于干燥器備用，取1~2mg的干燥樣品，并以1：(100~200)比例的干燥KBr粉末，一起在瑪瑙研缽中于紅外燈下研磨，直到完全研細(xì)混勻(粉末粒徑2um左右)。將研好的粉末均勻放入壓膜器內(nèi)，抽真空后，加壓至50~100Mpa，得到透明或半透明的薄片。
（2）糊狀法。
所謂糊狀法指把樣品的粉末與糊劑如液體石蠟一起研磨成糊狀再進(jìn)行測(cè)定的方法。
（3）溶液法。
對(duì)于不易研成細(xì)末的固體樣品，如果能溶于溶劑，可制成溶液，按照液體樣品測(cè)試的方法進(jìn)行測(cè)試
(4) 薄膜法。
一些高聚物樣品，一般難于研成細(xì)末，可制成薄膜直接進(jìn)行紅外光譜儀測(cè)試。
(5) 顯微切片。
將高聚物用顯微切片的方法制備薄膜來進(jìn)行紅外光譜儀測(cè)量。
2、液體樣品的制備
不易揮發(fā)、無毒且具有一定黏度的液體樣品，可直接涂于NaCl或KBr晶片上進(jìn)行測(cè)試；
易揮發(fā)的液體樣品可以灌注于液體池中進(jìn)行測(cè)量。
3、氣體樣品的制備
氣體樣品通常灌注于氣體樣槽中測(cè)定。
五、紅外光譜儀圖的解析1、譜圖解析的一般步驟
(1)根據(jù)分子式，計(jì)算未知物的不飽和度f；
(2)根據(jù)未知物的紅外光譜儀圖找出主要的強(qiáng)吸收峰；習(xí)慣上把中紅外區(qū)分成如下五個(gè)區(qū)域來分析：
4000~2500cm-1：這是X-H(X包括C、N、O、S等)伸縮振動(dòng)區(qū)。主要的吸收基團(tuán)有羥基、胺基、烴基等。
2500~2000cm-1：這是叁鍵和累積雙鍵的伸縮振動(dòng)區(qū)。
2000~1500cm-1：這是雙鍵伸縮振動(dòng)區(qū)，也是紅外譜圖中很主要的區(qū)域。在這個(gè)區(qū)域中有重要的羰基吸收、碳-碳雙鍵吸收、苯環(huán)的骨架振動(dòng)及C=N、N=O等基團(tuán)的吸收。
1500~1300cm-1：該區(qū)主要提供C-H彎曲振動(dòng)的信息。
1300~400cm-1：這個(gè)區(qū)域中有單鍵的伸縮振動(dòng)頻率、分子的骨架振動(dòng)頻率及反映取代類型的苯環(huán)和烯烴面外的碳?xì)鋸澢駝?dòng)頻率等的吸收。
(3)通過標(biāo)準(zhǔn)圖譜驗(yàn)證解析結(jié)果的正確性。
下圖是一個(gè)未知的化合物紅外光譜儀圖
2、紅外光譜儀解析要點(diǎn)及注意事項(xiàng)
(1)解析時(shí)應(yīng)兼顧紅外光譜儀的三要素，即峰位、強(qiáng)度和峰形；
(2)注意同一基團(tuán)的幾種振動(dòng)吸收峰的相互映證；
(3)判斷化合物是飽和還是不飽和；
(4)注意區(qū)別和排除非樣品譜帶的干擾。
處理紅外譜圖時(shí)，一般使用origin軟件。而origin軟件的具體使用，請(qǐng)參閱材料人分享的關(guān)于origin的學(xué)術(shù)干貨。紅外一般都是對(duì)化合物進(jìn)行定性分析，其定量分析較少，一般采用朗伯比爾定律。紅外譜圖的分析需要大量經(jīng)驗(yàn)，如果大家平時(shí)在科研上使用得較多，筆者建議多積累分析經(jīng)驗(yàn)。篇幅有限，不做過多介紹，如有需要紅外分析軟件，及具體操作問題，歡迎讀者留言。
六、紅外光譜儀聯(lián)用技術(shù)氣相色譜-傅里葉變換紅外聯(lián)用（GC-FTIR）
液相色譜-傅里葉變換紅外聯(lián)用（HPLC-FTIR）
熱分析-傅里葉變換紅外聯(lián)用（TGA-FTIR）
超臨界流體色譜-傅里葉變換紅外聯(lián)用（SFC-FTIR）
流動(dòng)注射分析-傅里葉變換紅外聯(lián)用（FIA-FTIR）
七、紅外光譜儀儀基本結(jié)構(gòu)及維護(hù)1、紅外光譜儀儀結(jié)構(gòu)
紅外光譜儀儀通常由光源，單色器，探測(cè)器和計(jì)算機(jī)處理信息系統(tǒng)組成。根據(jù)分光裝置的不同，分為色散型和干涉型。對(duì)色散型雙光路光學(xué)零位平衡紅外分光光度計(jì)而言，當(dāng)樣品吸收了一定頻率的紅外輻射后，分子的振動(dòng)能級(jí)發(fā)生躍遷，透過的光束中相應(yīng)頻率的光被減弱，造成參比光路與樣品光路相應(yīng)輻射的強(qiáng)度差，從而得到所測(cè)樣品的紅外光譜儀。
2、紅外光譜儀儀儀器在日常中使用中保養(yǎng)的注意事項(xiàng)
（1）測(cè)定時(shí)實(shí)驗(yàn)室的溫度應(yīng)在15-30℃，相對(duì)濕度應(yīng)在65%以下，所用電源應(yīng)配備有穩(wěn)壓裝置和接地線。因要嚴(yán)格控制室內(nèi)的相對(duì)濕度，因此紅外實(shí)驗(yàn)室的面積不要太大，能放得下必須的儀器設(shè)備即可，但室內(nèi)一定要有除濕裝置。
（2）如，所用的是單光朿型傅里葉紅外分光光度計(jì)(目前,應(yīng)用最多)，實(shí)驗(yàn)室里的CO2含量不能太高，因此實(shí)驗(yàn)室里的人數(shù)應(yīng)盡量少，無關(guān)人員最好不要進(jìn)入，還要注意適當(dāng)通風(fēng)換氣。
（3）如供試品為鹽酸鹽，因考慮到在壓片過程中可能出現(xiàn)的離子交換現(xiàn)象，標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定用氯化鉀(也同溴化鉀一樣預(yù)處理后使用)代替溴化鉀進(jìn)行壓片，但也可比較氯化鉀壓片和溴化鉀壓片后測(cè)得的光譜，如二者沒有區(qū)別，則可使用溴化鉀進(jìn)行壓片。
（4）為防止儀器受潮而影響使用壽命，紅外實(shí)驗(yàn)室應(yīng)經(jīng)常保持干燥，即使儀器不用，也應(yīng)每周開機(jī)至少兩次，每次半天，同時(shí)開除濕機(jī)除濕。特別是霉雨季節(jié)，最好是能每天開除濕機(jī)。
（5）紅外光譜儀測(cè)定最常用的試樣制備方法是溴化鉀(KBr)壓片法(藥典收載品種90%以上用此法)，因此為減少對(duì)測(cè)定的影響，所用KBr最好應(yīng)為光學(xué)試劑級(jí)，至少也要分析純級(jí)。使用前應(yīng)適當(dāng)研細(xì)(200目以下)，并在120℃以上烘4小時(shí)以上后置干燥器中備用。如發(fā)現(xiàn)結(jié)塊，則應(yīng)重新干燥。制備好的空KBr片應(yīng)透明，與空氣相比，透光率應(yīng)在75%以上。
（6）壓片法時(shí)取用的供試品量一般為1-2mg，因不可能用天平稱量后加入，并且每種樣品的對(duì)紅外光的吸收程度不一致，故常憑經(jīng)驗(yàn)取用。一般要求所沒得的光譜圖中絕大多數(shù)吸收峰處于10%-80%透光率范圍在內(nèi)。最強(qiáng)吸收峰的透光率如太大(如，大于30%)，則說明取樣量太少;相反，如最強(qiáng)吸收峰為接近透光率為0%，且為平頭峰，則說明取樣量太多，此時(shí)均應(yīng)調(diào)整取樣量后重新測(cè)定。
（7）測(cè)定用樣品應(yīng)干燥，否則應(yīng)在研細(xì)后置紅外燈下烘幾分鐘使干燥。試樣研好并具在模具中裝好后，應(yīng)與真空泵相連后抽真空至少2分鐘，以使試樣中的水分進(jìn)一步被抽走，然后再加壓到0.8-1GPa(8-10T/cm2)后維持2-5min。不抽真空將影響片子的透明度。
（8）壓片時(shí)KBr的取用量一般為200mg左右(也是憑經(jīng)驗(yàn))，應(yīng)根據(jù)制片后的片子厚度來控制KBr的量，一般片子厚度應(yīng)在0.5mm以下，厚度大于0.5mm時(shí)，?？稍诠庾V上觀察到干涉條紋，對(duì)供試品光譜產(chǎn)生干擾。
（9）壓片時(shí)，應(yīng)先取供試品研細(xì)后再加入KBr再次研細(xì)研勻，這樣比較容易混勻。研磨所用的應(yīng)為瑪瑙研缽，因玻璃研缽內(nèi)表面比較粗糙，易粘附樣品。研磨時(shí)應(yīng)按同一方向(順時(shí)針或逆時(shí)針)均勻用力，如不按同一方向研磨，有可能在研磨過程中使供試品產(chǎn)生轉(zhuǎn)晶，從而影響測(cè)定結(jié)果。
研磨力度不用太大，研磨到試樣中不再有肉眼可見的小粒子即可。試樣研好后，應(yīng)通過一小的漏斗倒入到壓片模具中(因模具口較小，直接倒入較難)，并盡量把試樣鋪均勻，否則壓片后試樣少的地方的透明度要比試樣多的地方的低，并因此對(duì)測(cè)定產(chǎn)生影響。另外，如壓好的片子上出現(xiàn)不透明的小白點(diǎn)，則說明研好的試樣中有未研細(xì)的小粒子，應(yīng)重新壓片。
（10）壓片用模具用后應(yīng)立即把各部分擦干凈，必要時(shí)用水清洗干凈并擦干，置干燥器中保存，以兔銹蝕。
傅里葉變換紅外光譜儀(Fourier Transform infrared spectroscopy)簡寫為FTIR。傅里葉紅外光譜儀法是通過測(cè)量干涉圖和對(duì)干涉圖進(jìn)行傅里葉變化的方法來測(cè)定紅外光譜儀。紅外光譜儀的強(qiáng)度h(δ)與形成該光的兩束相干光的光程差δ之間有傅里葉變換的函數(shù)關(guān)系。傅立葉變換測(cè)定紅外光譜儀用于控制兩相干光光程差的干涉儀測(cè)量得到下式表示的光強(qiáng)隨光程差變化的干涉圖其中v為波數(shù)，將包含各種光譜信息的干涉圖進(jìn)行傅立葉變換得實(shí)際的吸收光，傅立葉變換紅光譜具有高檢測(cè)靈敏度、高測(cè)量精度、高分辨率、測(cè)量速度快、散光低以及波段寬等特點(diǎn)。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷進(jìn)步，F(xiàn)TIR也在不斷發(fā)展。該方法現(xiàn)已廣泛地應(yīng)用于有機(jī)化學(xué)、金屬有機(jī)，無機(jī)化學(xué)、催化、石油化工、材料科學(xué)、生物、醫(yī)藥和環(huán)境等領(lǐng)域。
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