一、红外吸收光谱基本概念

又称为分子振动-转动光谱，样品收到频率连续变化的红外光照射时，分子吸收一定频率的辐射，分子的振动或转动引起偶极矩的变化，使振动-转动能级从基态跃迁到激发态，相应区域的透光强度减弱，记录T%（或吸光度）对波数或波长的曲线，即为红外光谱。

红外光谱区划分：

红外光谱波长范围约为 0.78~ 1000µm：                  

（一）近红外光区（0.78 ~ 2.5µm，12800~4000 cm-1  ），倍频                  

（二）中红外光区（2.5 ~ 50µm，4000~200 cm-1 ），分子振动转动                  

（三）远红外光区（50 ~ 1000 µm，200~10 cm-1），分子转动

基频峰：分子吸收一定频率的红外线，若振动能级由基态跃迁至第一激发态时，所产内生的吸收峰。强吸收。

倍频峰：在红外吸收光谱上，除基频峰外，还有振动能级由基态跃迁至第二振动激发态、第三激发态等现象，所产生的峰。弱吸收。

泛频峰：合频峰(n1+n2，2n1+n2)，差频峰(n1-n2，2n1-n2)等，这些峰多数很弱，一般不容易辨认。倍频峰、合频峰和差频峰统称为泛频峰。

1. 基团振动与红外光谱区域

（一） 基频区（ 4000  1350 cm-1 ）      

常见的有机化合物基团频率出现的范围：4000     670 cm-1      

依据基团的振动形式，分为四个区：      

1. 4000    2500 cm-1    X－H伸缩振动区（X=O，N，C，S）；      

2. 2500    1900 cm-1    三键、累积双键伸缩振动区；      

3. 1900    1200 cm-1    双键伸缩振动区；      

4. 1650    1350 cm-1    X－H弯曲振动区 。   

（二） X－H伸缩振动区（4000  2500 cm-1 ）X: C、O、N、S                      

1.  －O－H   3650  3200 cm-1    确定醇、酚、酸                    

叁键（C C）及累积双键伸缩振动区（2500  1900 cm-1 ）                    

双键伸缩振动区（ 1900  1200 cm-1 ）  

 C=O （1850  1600 cm-1 ）   碳氧双键的特征峰，强度大，峰尖锐。

处于不同有机分子的同一种官能团的振动频率变化不大，具有明显的特征性。即各基团有其自己特征的吸收谱带。

2. 红外吸收光谱产生条件

(1) 辐射应具有刚好能满足物质产生振动跃迁所需的能量；

(2) 只有能使偶极矩发生变化的振动形式才能吸收红外辐射。

对称分子：没有偶极矩，辐射不能引起共振，  无红外活性。如：N2、O2、Cl2 等。

对称分子：有偶极矩，红外活性。

与紫外-可见吸收光谱法比较，红外光谱法具有以下特点：

1. 紫外-可见吸收光谱是电子-振动-转动光谱，涉及主要是电子能级跃迁，常用于研究不饱和有机物，特别是具有共轭体系的有机化合物；而红外光谱是振动-转动光谱，涉及振动能级的跃迁，几乎（除了单原子分析和同核双原子分子外）可用于所有化合物的研究。

2. 红外光谱法最重要和最广泛的用途是对有机化合物进行结构分析。

3. 物质对红外光谱的吸收强度与物质含量也符合朗伯-比尔定律，也可用于定量分析，但有很大限制。 4. 可测定气体、液体、固体样品，并且试样用量少，分析速度快，不破坏样品。

二、红外光谱仪的主要部件

1光源 2吸收池 3单色器 4检测器 5记录仪器

傅立叶变换红外光谱仪的原理与特点

光源发出的辐射经干涉仪转变为干涉光，通过试样后，包含的光信息需要经过数学上的傅立叶变换解析成普通的谱图。          

特点：          

1. 扫描速度极快（1s），其扫描速度较色散型要快数百倍；          

2. 灵敏度很高，检测限可达10-9~10-12g；

3. 分辨率高，波数精度可达0.01cm-1；          

4. 测定精密度高，重复性可达0.1%；          

5. 测定的光谱范围宽，从45000~6m-1；          

6. 适合仪器联用（与GC、LC联用）；          

7. 对温度湿度要求不高。

仪器安装        

 电源：220V，火、零、地三相电源，最好配置稳压电源。          

环境：温度17-27℃，相对湿度50%左右，湿度太低易产生静电、太高仪器部件易损。注意防尘，地面不宜铺地毯并与化学实验室分开。        

实验台应结实、牢靠，防止长期放置产生弯曲，仪器后留一定空间，离墙壁0.5米以上。       

仪器的日常管理

1.控制空气湿度。

2.仪器内放有干燥剂除湿，要经常观察干燥剂颜色，及时处理和更换失效的干燥剂。

3.光源和检测器容易损坏。

三、样品制备及注意事项

样品的制备

固体样品：压片法、糊状法、溶液法、薄膜法

液体样品：溶液法（封闭液体池，挥发性较大的试样）、液膜法、涂片法（难挥发液体）

气体样品：充入气体样品槽或配成溶液用液体吸收池测定

固体样品---压片法：  稀释剂KBr或KCl、玛瑙研钵、压片磨具和压片机  被测样1~2mg，置玛瑙研钵，加入干燥的稀释剂约200~300mg，充分研磨均匀，置于压片机中，铺布均匀，抽真空2min，加压至8~10T/cm2，保持压力2min，撤去压力并放气后取出制成的供试片。目视检测，片子应呈透明状，样品分布应均匀，无明显的颗粒状。  膜具大小不同，样品和分散剂用量需调整，以制的合适的片子。

注意事项 样品量控制好：量太少，光谱吸收度低，信噪比不能满足要求，水汽峰干扰严重；量大，会有全吸收；最强吸收峰吸光度在0.5-1.4为宜（透射率约4%-30%）。 含强极性基团的样品，如含羰基化合物特别是脂肪酸、氰根化合物、碳酸盐、硫酸盐、磷酸盐、硝酸盐等，样品只需取0.5mg左右。 潮湿的样品需真空或40 ℃烘箱干燥后方可压片，极易吸潮的样品不能用KBr压片法。 KBr 的处理和保存：分析纯即可，红外测试，无杂质峰；用干净的玛瑙研钵研磨至2.5µm以下，避免引起散射；另外，样品研磨应适度，通常以粒度2-5µm为宜。样品过度研磨有时易引起本身的分解破坏，粒度不够细则易引起光散射能量损失，使整个光谱基线倾斜，甚至严重变形。该现象在4000-2000cm-1高频端最为明显。

KBr干燥处理：在120℃烘干24h，或马弗炉中400℃烧30分钟，置于的干燥器中冷却，红外测试无杂峰，放干燥器中保存备用。 若样品为盐酸盐，为避免可能发生的交换反应，使用KCl为宜；若样品不与KBr反应，则仍可使用KBr。 将磨好的样品装入模具后，用扁铲将混合物铺平，压杆下压并旋转，使混合物更加平整后再压片，否则压出的片会局部不透明。 压力过大、研磨过度可能改变样品的晶型。 抽真空比不抽真空压出的片更透明。 压片磨具每次用后均应清洗，并将其保存在干燥器中。 研磨好的样品在红外等下烤0.5h或直接在红外灯下研磨，除水分。

由于晶型影响，与标准不一致的按规定的前处理方法处理。 有特殊要求的在药品红外光谱集或该药品正文中会列出预处理方法，如重结晶或干燥条件：取样品适量，加少量无水乙醇溶解，置水浴上蒸干，真空干燥后测定。 一般处理后图谱应一致，如不一致，可用对照品平行操作后测定。 如还不一致，可改用溶液法。 含结晶水的样品，可能由于风化使图谱和标准图谱不一致，可重结晶后再测定。

糊状法 取样品5mg，置玛瑙研钵中，粉碎研细后，滴加少量液状石蜡或者其他适宜的糊剂，研成均匀的糊状物，取适量糊状物夹于两个窗片或空白溴化钾片（每片约150mg）之间；以KBr约300mg制成空白片作参比；也可用专用装置夹持糊状物。制备时应尽量使糊状样品在窗片间分布均匀。 糊状法可克服出现水吸收带和发生离子交换。 在样品表面形成保护膜保护样品，研磨中一般不发生转晶 。 石蜡为高碳数饱和烷烃，因此该法不适于研究饱和烷烃。

溶液法 将样品溶于适宜溶剂中，制成1-10%浓度的溶液，灌于适宜厚度的液体池中测定。 常用溶剂有：CCl4、CHCl3、CS2等。 选用溶剂应在被测区透明或尽可能无吸收，且与样品间的相互作用尽可能小。

四、红外吸收光谱分析的应用              

广泛用于有机化合物的定性鉴定和结构分析。 已知物的鉴定：将试样的谱图与标准的谱图进行对照，或者与文献上的谱图进行对照。如果两张谱图各吸收峰的位置和形状完全相同，峰的相对强度一样，就可以认为样品是该种标准物。如果两张谱图不一样，或峰位不一致，则说明两者不为同一化合物，或样品有杂质。 未知物结构分析：结合紫外吸收光谱、核磁共振波谱和质谱法综合分析。

操作注意事项

a. 理论上，研磨的粒度要小于其红外光的波长，这样才能避免产生色散谱，注意 ： 研磨过程尽量不要吸收水分，不要对着样品呼气。        

b. 压片法时，样品和KBr需在红外等下烘烤保持干燥，水分不仅干扰测定结果的准确定，而且会腐蚀窗片、样品池等机件。

c. 做红外放样品时候，注意轻开轻关样品室，同时，不要面对样品室呼气，可以使背景的吸收扣的很好。

d. 擦洗盐片要由里向外，有机溶剂，比如，丙酮不要沾的很多。

e. 液体样品要控制好厚度。

f. 手洗干净和干燥是很重要的。