§10-1
引
言
一、紅外光區(qū)的劃分及主要應(yīng)用
紅外光譜在可見光區(qū)和微波光區(qū)之間，其波數(shù)范圍約為12 800~10cm-1（0.75~1 000μm）。根據(jù)儀器及應(yīng)用不同，習(xí)慣上又將紅外光區(qū)分為三個(gè)區(qū)：近紅外光區(qū)；中紅外光區(qū)；遠(yuǎn)紅外光區(qū)。每一個(gè)光區(qū)的大致范圍及主要應(yīng)用如表10-1所示。
表10-1
紅外光譜區(qū)的劃分及主要應(yīng)用 范圍
| | | | 分析類型 試樣類型
| 近紅外
| | | | 定量分析 蛋白質(zhì)、水分、淀粉、油、類脂、農(nóng)產(chǎn)品中的纖維素等
定量分析 氣體混合物
| 中紅外
| | | | 定性分析
純氣體，液體或固體物質(zhì)
定量分析 復(fù)雜的氣體，液體或固體混合物
與色譜聯(lián)用 復(fù)雜的氣體，液體或固體混合物
定性分析 純固體或液體混合物
大氣試樣
| 遠(yuǎn)紅外
| | | | 定性分析 純無機(jī)或金屬有機(jī)化合物
|
近紅外光區(qū) 它處于可見光區(qū)到中紅外光區(qū)之間。因?yàn)樵摴鈪^(qū)的吸收帶主要是由低能電子躍遷、含氫原子團(tuán)（如O—H、N—H、C—H）伸縮振動(dòng)的倍頻及組合頻吸收產(chǎn)生，摩爾吸收系數(shù)較低，檢測限大約為0.1%。近紅外輻射最重要的用途是對某些物質(zhì)進(jìn)行例行的定量分析。基于O—H伸縮振動(dòng)的第一泛音吸收帶出現(xiàn)在7 100cm-1（1.4μm），可以測定各種試樣中的水，如：甘油、肼、有機(jī)膜及發(fā)煙硝酸等，可以定量測定酚、醇、有機(jī)酸等。基于羰基伸縮振動(dòng)的第一泛音吸收帶出現(xiàn)在3 300~3 600 cm-1（2.8~3.0μm），可以測定酯、酮和羧酸。它的測量準(zhǔn)確度及精密度與紫外、可見吸收光譜相當(dāng)。另外，基于漫反射測定未處理的固體和液體試樣，或者通過吸收測定氣體試樣。
中紅外光區(qū) 絕大多數(shù)有機(jī)化合物和無機(jī)離子的基頻吸收帶出現(xiàn)在中紅外光區(qū)。由于基頻振動(dòng)是紅外光譜中吸收最強(qiáng)的振動(dòng)，所以該區(qū)最適于進(jìn)行定性分析。在20世紀(jì)80年代以后，隨著紅外光譜儀由光柵色散轉(zhuǎn)變成干涉分光以來，明顯地改善了紅外光譜儀的信噪比和檢測限，使中紅外光譜的測定由基于吸收對有機(jī)物及生物質(zhì)的定性分析及結(jié)構(gòu)分析，逐漸開始通過吸收和發(fā)射中紅外光譜對復(fù)雜試樣進(jìn)行定量分析。隨著傅里葉變換技術(shù)的出現(xiàn)，該光譜區(qū)的應(yīng)用也開始用于表面的顯微分析，通過衰減全發(fā)射、漫反射以及光聲測定法等對固體試樣進(jìn)行分析。由于中紅外吸收光譜（mid-infrared absorption spectrum，IR），特別是在4000~670cm-1（2.5~15μm）范圍內(nèi)，最為成熟、簡單，而且目前已積累了該區(qū)大量的數(shù)據(jù)資料，因此它是紅外光區(qū)應(yīng)用最為廣泛的光譜方法，通常簡稱為紅外吸收光譜法。它是本章介紹的主要內(nèi)容。
遠(yuǎn)紅外光區(qū)
金屬-有機(jī)鍵的吸收頻率主要取決于金屬原子和有機(jī)基團(tuán)的類型。由于參與金屬-配位體振動(dòng)的原子質(zhì)量比較大或由于振動(dòng)力常數(shù)比較低，使金屬原子與無機(jī)及有機(jī)配體之間的伸縮振動(dòng)和彎曲振動(dòng)的吸收出現(xiàn)在<200 cm-1的波長范圍，故該區(qū)特別適合研究無機(jī)化合物。對無機(jī)固體物質(zhì)可提供晶格能及半導(dǎo)體材料的躍遷能量。對僅由輕原子組成的分子，如果它們的骨架彎曲模式除氫原子外還包含有兩個(gè)以上的其它原子，其振動(dòng)吸收也出現(xiàn)在該區(qū)，如苯的衍生......... | 
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