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红外分析仪的原理
红外光的能量与分子震荡的能量相当。
近红外区光谱:-。
中红外区光谱:-40um。
远红外区光谱:40-1000um。
在分子中,根据量子力学理论,分子中存在电子能级和分子内原子间的震动和整个分子转动能级。当电子能级和震动-转动能级发生跃迁时,就会产生分子吸收光谱或分子发射光谱,表现为带状光谱。如果分子的能级由基态跃迁至激发态,产生吸收光谱:反之产生发射光谱。
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红外分析仪的原理
电子能级跃迁吸收光谱位于紫外和可见光波段,(200-780)-20eV
分子内原子间的震动能级发生跃迁时吸收光谱位于近红外和中红外波段(780nm-25um)。-。
整个分子转动能级发生跃迁时,吸收光谱位于远红外和微波波段(25-10000)um。-
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电磁波频谱
光谱区域
波数(cm-1)
电子激发
电子跃迁
分子跃迁
分子转动
106
105
103
102
104
107
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X-射线
紫外线
红外线
微波
14,285
4,000
400
100
近红外
中红外
远红外
Absorbance
弱
强
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红外分析仪的原理
分子不同能级间的跃迁,产生不同的分子吸收或发射光谱。震动能级跃迁所产生的电磁波谱处于中红外光谱区。
当特定的波长的红外光与分子相遇时,如果光与分子不发生相互作用,则光随即通过该物质,不产生吸收光谱:
N2
Symmetrical Homonuclear Molecule:
dm/dx = 0
No IR Absorption
Transparent
l = 2 - 25 µm
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红外分析仪的原理
如果光与分子以特定的方式发生相互作用,则物质吸收该波长的光。产生吸收光谱。这是我们称之为红外活性。
HCl
l = µm
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红外分析仪的原理
l = µm
CO
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红外分析仪的原理
将双原子红外活性分子看作是震动偶极子
当光子与样品中的分子相互作用时,会产生
两种结果。
1,光子的震动频率与分子的震动频率不匹配。
2,光子的频率与分子的震动频率相互匹配,此时分子就吸收光子的能量,使偶极子的振幅增大频率不变。
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分子震动
分子是由原子组成的
氢和氧原子
水分子
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分子震动
: 伸缩振动和弯曲振动
对称振动
H-O-H
不对称H-O-H
弯曲振动
H-O-H
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分子振动
在通常情况下,分子大多处于基态震动,分子吸收红外光从基态跃迁到第一激发态所产生的吸收带称为基频吸收带。
由基态到第二,第三,第四…..激发态的跃迁所产生的吸收带成为第一,第二,第三……泛频吸收带。
如果从基态同时跃迁到多个第一激发态,所产生的吸收带称为组频吸收带。
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