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红外光谱材料分析与测试技术作业Logo红外吸收光谱的基本原理Contents1红外光谱(IR)分析基本原理23红外吸收光谱解析4红外吸收光谱仪及实验技术简介红外光的波长范围:~1000μm近红外区:~(12820~4000cm-1)主要用于研究O-H、N-H、C-H键振动的倍频、合频吸收。中红外区:~25μm(4000~400cm-1)主要为分子的振动、转动能级跃迁产生的吸收。远红外区:25~1000μm(400~10cm-1)主要为分子的转动能级跃迁、晶体的晶格振动、某些重原子化学键的伸缩振动和某些基团的弯曲振动所引起的吸收。一、红外吸收光谱原理分子的红外吸收光谱通常是由分子中各个基团和化学键的振动能级及转动能级跃迁所引起的,故又叫做振转光谱。红外辐射→产生分子的振动和转动能级跃迁→红外光谱,即振转光谱。反之,可由分子的红外光谱→确定官能团、化学键→分子结构。红外光谱法主要研究分子结构与其吸收曲线的关系,而红外吸收曲线通常由吸收峰的位置、数目、强度、形状等来描述。二、红外光谱(IR)“小球弹簧模型”:分子中的原子——具有一定质量的小球化学键——具有一定强度的弹簧分子的振动——近似为谐振动该体系处于不断的运动之中(一)谐振子及其振动频率谐振动:无阻尼的周期性的线性振动。双原子分子谐振子模型:化学键——无质量的弹簧,键连原子——刚性小球,其质量分别等于二原子的质量。式中,v为振动频率,K为化学键的力常数(N·cm-1),m1、m2为二原子的质量,μ为二原子的折合质量。化学键的力常数K,与键能和键长有关;双原子的折合质量=m1m2/(m1+m2)根据普朗克方程,发生振动能级跃迁需要能量的大小取决于键两端原子的折合质量和键的力常数,即取决于分子的结构特征。结论:(1)化学键越强,K越大,振动频率越高;(2)二原子μ越大,振动频率越低。