介紹布魯克紅外光譜儀的5項(xiàng)基本原理:
1、
布魯克紅外光譜儀具有連續(xù)波長(zhǎng)的紅外光通過(guò)物質(zhì),物質(zhì)分子中某個(gè)基團(tuán)的振動(dòng)頻率或轉(zhuǎn)動(dòng)頻率和紅外光的頻率一樣時(shí),分子就吸收能量由原來(lái)的基態(tài)振(轉(zhuǎn))動(dòng)能級(jí)躍遷到能量較高的振(轉(zhuǎn))動(dòng)能級(jí)。
2、
布魯克紅外光譜儀分子吸收紅外輻射后發(fā)生振動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)的躍遷,該處波長(zhǎng)的光就被物質(zhì)吸收。所以,紅外光譜法實(shí)質(zhì)上是一種根據(jù)分子內(nèi)部原子間的相對(duì)振動(dòng)和分子轉(zhuǎn)動(dòng)等信息來(lái)確定物質(zhì)分子結(jié)構(gòu)和鑒別化合物的分析方法。將分子吸收紅外光的情況用儀器記錄下來(lái),就得到紅外光譜圖。紅外光譜圖通常用波長(zhǎng)(λ)或波數(shù)(σ)為橫坐標(biāo),表示吸收峰的位置,用透光率(T%)或者吸光度(A)為縱坐標(biāo),表示吸收強(qiáng)度。
3、
布魯克紅外光譜儀分子的振動(dòng)形式可以分為兩大類(lèi):伸縮振動(dòng)和彎曲振動(dòng)。前者是指原子沿鍵軸方向的往復(fù)運(yùn)動(dòng),振動(dòng)過(guò)程中鍵長(zhǎng)發(fā)生變化。后者是指原子垂直于化學(xué)鍵方向的振動(dòng)。通常用不同的符號(hào)表示不同的振動(dòng)形式,例如,伸縮振動(dòng)可分為對(duì)稱(chēng)伸縮振動(dòng)和反對(duì)稱(chēng)伸縮振動(dòng),分別用Vs和Vas表示。彎曲振動(dòng)可分為面內(nèi)彎曲振動(dòng)(δ)和面外彎曲振動(dòng)(γ)。從理論上來(lái)說(shuō),每一個(gè)基本振動(dòng)都能吸收與其頻率相同的紅外光,在紅外光譜圖對(duì)應(yīng)的位置上出現(xiàn)一個(gè)吸收峰。實(shí)際上有一些振動(dòng)分子沒(méi)有偶極矩變化是紅外非活性的;另外有一些振動(dòng)的頻率相同,發(fā)生簡(jiǎn)并;還有一些振動(dòng)頻率超出了儀器可以檢測(cè)的范圍,這些都使得實(shí)際紅外譜圖中的吸收峰數(shù)目大大低于理論值。
4、
布魯克紅外光譜儀外界電磁波照射分子時(shí),如照射的電磁波的能量與分子的兩能級(jí)差相等,該頻率的電磁波就被該分子吸收,從而引起分子對(duì)應(yīng)能級(jí)的躍遷,宏觀表現(xiàn)為透射光強(qiáng)度變小。電磁波能量與分子兩能級(jí)差相等為物質(zhì)產(chǎn)生紅外吸收光譜必須滿足條件之一,這決定了吸收峰出現(xiàn)的位置。
5、
布魯克紅外光譜儀紅外吸收光譜產(chǎn)生的第二個(gè)條件是紅外光與分子之間有偶合作用,為了滿足這個(gè)條件,分子振動(dòng)時(shí)其偶極矩必須發(fā)生變化。這實(shí)際上保證了紅外光的能量能傳遞給分子,這種能量的傳遞是通過(guò)分子振動(dòng)偶極矩的變化來(lái)實(shí)現(xiàn)的。并非所有的振動(dòng)都會(huì)產(chǎn)生紅外吸收,只有偶極矩發(fā)生變化的振動(dòng)才能引起可觀測(cè)的紅外吸收,這種振動(dòng)稱(chēng)為紅外活性振動(dòng);偶極矩等于零的分子振動(dòng)不能產(chǎn)生紅外吸收,稱(chēng)為紅外非活性振動(dòng)。