紅外光譜與紫外光譜的區(qū)別
紫外吸收光譜與紅外吸收光譜都屬于分子吸收光譜,但起源不同,紫外線波長(zhǎng)短、頻率高、光子能量大、可以引起分子的外層電子的能級(jí)躍遷(伴隨著振動(dòng)及轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)躍遷)。就其能級(jí)的躍遷,因而中紅外光譜是振動(dòng)-轉(zhuǎn)動(dòng)光譜。其光譜最退出的特定是具有高度的特征性。除光學(xué)異構(gòu)體外,美中化合物都有自己的紅外光譜,并且光譜復(fù)雜。
紫外光譜只始于研究不飽和化合物,特別是分子中具有共軛體系的化合物,而紅外光譜則不受此限制。所有化合物,反噬各種振動(dòng)類型中伴隨點(diǎn)偶極矩變化著,在中紅外區(qū)都可測(cè)的其吸收光譜。因此,紅外光譜研究對(duì)象的范圍要比紫外光譜廣泛的多。
紫外光譜法測(cè)定對(duì)象的物態(tài)為溶液及少數(shù)物質(zhì)的蒸汽,而紅外光譜還可以測(cè)定氣、液及固體樣品,單一固體樣品最方便。
由于紅外光譜具有高度的特征性,因此可廣泛用于:未知物的鑒別、化學(xué)結(jié)構(gòu)的確定、化學(xué)反應(yīng)的檢查、易購(gòu)體的區(qū)別、純度檢查、質(zhì)量控制以及環(huán)境污染的檢測(cè)等。必須指出、對(duì)于復(fù)雜分子結(jié)構(gòu)的最終確定,尚需結(jié)合紫外、核磁共振、質(zhì)譜及其他梨花數(shù)據(jù)綜合判斷。
在藥物分析中。紅外光譜主要用于藥物的鑒別、純度檢查和機(jī)構(gòu)解析。
紅外分光光度法主要是研究分子機(jī)構(gòu)與紅外洗手去西安之間的關(guān)系。一條紅外吸收曲線,可用吸收峰的位置(峰位)和吸收峰的強(qiáng)度(峰強(qiáng))來(lái)描述。 紅外吸收光譜是由于分子的振動(dòng)隨轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)躍遷而產(chǎn)生的。為簡(jiǎn)單起見(jiàn),先以雙原子分子AB為例,說(shuō)明分子振動(dòng)。
若把分子AB的兩個(gè)原子視為兩個(gè)小球,把其中的化學(xué)鍵看成質(zhì)量可以忽略不計(jì)的彈簧,則兩個(gè)分子件延期平衡位置的伸縮振動(dòng),可近似地看成沿鍵軸方向的簡(jiǎn)諧振動(dòng),兩個(gè)原子可使胃諧振子。(下圖 r 表示平衡位置時(shí)核間距,r 表示某一瞬間的核間距。由量子力學(xué)可推倒出份子在震動(dòng)過(guò)程中所具有的能量Ev
Ev= 式中,V為份子振動(dòng)頻率,V為振動(dòng)量子數(shù),V=0,1,2,3······,h為Planck常數(shù)。常溫下,大多數(shù)份子都處于振動(dòng)基,V=0,此時(shí)份子的能量E0=1/2hv.當(dāng)妃子吸收適宜頻率的紅外線而躍遷至激發(fā)態(tài)時(shí),由于振動(dòng)能級(jí)是量子化的,則份子所吸收光子的能力El必須恰等于兩個(gè)振動(dòng)能級(jí)的能量△Ev。即:
由上式可以說(shuō)明,若把雙原子分子視為諧振子,其吸收紅外線而發(fā)生能級(jí)躍遷時(shí)所吸收紅外線的頻率VL,智能時(shí)諧振子振動(dòng)頻率V振動(dòng)的△V倍。
當(dāng)份子由振動(dòng)基態(tài)(V=0)躍遷到第一振動(dòng)激發(fā)態(tài)(V=1)時(shí),△V=1,則VL=V振動(dòng),此時(shí)所產(chǎn)生的吸收峰稱為基頻峰。因份子振動(dòng)能級(jí)從基態(tài)到第一激發(fā)態(tài)的躍遷較易發(fā)生,基頻峰的強(qiáng)度一般都比較大,因而基頻峰的紅外光譜上最主要的一類吸收峰。
份子吸收紅外光,除發(fā)生V=0到V=1的躍遷外,還有振動(dòng)級(jí)有基態(tài)(V=0)躍進(jìn)到第二振蕩激發(fā)態(tài)(V=2),第三振動(dòng)激發(fā)態(tài)(V=3)····等現(xiàn)象,所產(chǎn)生的吸收峰為倍頻峰,由V=0躍遷至V=2時(shí)vl=2v,即所吸收紅外線頻率是基團(tuán)基本振動(dòng)頻率的2倍,所產(chǎn)生的吸收峰為2倍頻峰,如分子中羰基時(shí),除在1700cm附近有VC=0峰外,在3400cm常見(jiàn)其倍頻峰。由V=0躍遷至V=3時(shí),△V=3時(shí),所產(chǎn)生的吸收峰為3倍頻峰。其他類推。在倍頻峰中,2倍頻峰還經(jīng)?梢杂^測(cè)到,3倍頻峰及3倍以上,因躍遷幾率很小,一般都很弱,常觀測(cè)不到,因瘋子的震蕩能級(jí)差異非等距,V越大,間距越小,因此倍頻峰的頻率并非是基頻峰的整數(shù)倍,而是略小一些。
除倍頻峰外,尚有合頻峰、差頻峰、等這些峰多數(shù)為弱峰,一般在光譜上不易辨認(rèn)。
倍頻峰、合頻峰及差頻峰傳統(tǒng)上稱為泛頻峰。泛頻峰的存在使光譜變得復(fù)雜,但增加了光譜的特征性。例如,取代苯的泛頻峰出現(xiàn)在2000-1667cm的區(qū)間,主要由苯環(huán)上碳-氫面外彎曲的倍頻峰等構(gòu)成,特征性很強(qiáng),可用于鑒別苯環(huán)上的取代位置。