介紹布魯克紅外光譜儀的5項基本原理:
1、
布魯克紅外光譜儀具有連續波長(cháng)的紅外光通過(guò)物質(zhì),物質(zhì)分子中某個(gè)基團的振動(dòng)頻率或轉動(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)動(dòng)能級躍遷到能量較高的振(轉)動(dòng)能級。
2、
布魯克紅外光譜儀分子吸收紅外輻射后發(fā)生振動(dòng)和轉動(dòng)能級的躍遷,該處波長(cháng)的光就被物質(zhì)吸收。所以,紅外光譜法實(shí)質(zhì)上是一種根據分子內部原子間的相對振動(dòng)和分子轉動(dòng)等信息來(lái)確定物質(zhì)分子結構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(cháng)(λ)或波數(σ)為橫坐標,表示吸收峰的位置,用透光率(T%)或者吸光度(A)為縱坐標,表示吸收強度。
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運動(dòng),振動(dòng)過(guò)程中鍵長(cháng)發(fā)生變化。后者是指原子垂直于化學(xué)鍵方向的振動(dòng)。通常用不同的符號表示不同的振動(dòng)形式,例如,伸縮振動(dòng)可分為對稱(chēng)伸縮振動(dòng)和反對稱(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,在紅外光譜圖對應的位置上出現一個(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的范圍,這些都使得實(shí)際紅外譜圖中的吸收峰數目大大低于理論值。
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差相等,該頻率的電磁波就被該分子吸收,從而引起分子對應能級的躍遷,宏觀(guān)表現為透射光強度變小。電磁波能量與分子兩能級差相等為物質(zhì)產(chǎn)生紅外吸收光譜必須滿(mǎn)足條件之一,這決定了吸收峰出現的位置。
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(mǎn)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(guān)測的紅外吸收,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)。