红外光谱与紫外光谱的区别
紫外吸收光谱与红外吸收光谱都属于分子吸收光谱,但起源不同,紫外线波长短、频率高、光子能量大、可以引起分子的外层电子的能级跃迁(伴随着振动及转动能级跃迁)。就其能级的跃迁,因而中红外光谱是振动-转动光谱。其光谱最退出的特定是具有高度的特征性。除光学异构体外,美中化合物都有自己的红外光谱,并且光谱复杂。
紫外光谱只始于研究不饱和化合物,特别是分子中具有共轭体系的化合物,而红外光谱则不受此限制。所有化合物,反噬各种振动类型中伴随点偶极矩变化着,在中红外区都可测的其吸收光谱。因此,红外光谱研究对象的范围要比紫外光谱广泛的多。
紫外光谱法测定对象的物态为溶液及少数物质的蒸汽,而红外光谱还可以测定气、液及固体样品,单一固体样品最方便。
由于红外光谱具有高度的特征性,因此可广泛用于:未知物的鉴别、化学结构的确定、化学反应的检查、易购体的区别、纯度检查、质量控制以及环境污染的检测等。必须指出、对于复杂分子结构的最终确定,尚需结合紫外、核磁共振、质谱及其他梨花数据综合判断。
在药物分析中。红外光谱主要用于药物的鉴别、纯度检查和机构解析。
红外分光光度法主要是研究分子机构与红外洗手去西安之间的关系。一条红外吸收曲线,可用吸收峰的位置(峰位)和吸收峰的强度(峰强)来描述。
红外吸收光谱是由于分子的振动随转动能级跃迁而产生的。为简单起见,先以双原子分子AB为例,说明分子振动。
若把分子AB的两个原子视为两个小球,把其中的化学键看成质量可以忽略不计的弹簧,则两个分子件延期平衡位置的伸缩振动,可近似地看成沿键轴方向的简谐振动,两个原子可使胃谐振子。(下图 r 表示平衡位置时核间距,r 表示某一瞬间的核间距。由量子力学可推倒出份子在震动过程中所具有的能量Ev
Ev=
式中,V为份子振动频率,V为振动量子数,V=0,1,2,3······,h为Planck常数。常温下,大多数份子都处于振动基,V=0,此时份子的能量E0=1/2hv.当妃子吸收适宜频率的红外线而跃迁至激发态时,由于振动能级是量子化的,则份子所吸收光子的能力El必须恰等于两个振动能级的能量△Ev。即:
由上式可以说明,若把双原子分子视为谐振子,其吸收红外线而发生能级跃迁时所吸收红外线的频率VL,智能时谐振子振动频率V振动的△V倍。
当份子由振动基态(V=0)跃迁到第一振动激发态(V=1)时,△V=1,则VL=V振动,此时所产生的吸收峰称为基频峰。因份子振动能级从基态到第一激发态的跃迁较易发生,基频峰的强度一般都比较大,因而基频峰的红外光谱上最主要的一类吸收峰。
份子吸收红外光,除发生V=0到V=1的跃迁外,还有振动级有基态(V=0)跃进到第二振荡激发态(V=2),第三振动激发态(V=3)····等现象,所产生的吸收峰为倍频峰,由V=0跃迁至V=2时vl=2v,即所吸收红外线频率是基团基本振动频率的2倍,所产生的吸收峰为2倍频峰,如分子中羰基时,除在1700cm附近有VC=0峰外,在3400cm常见其倍频峰。由V=0跃迁至V=3时,△V=3时,所产生的吸收峰为3倍频峰。其他类推。在倍频峰中,2倍频峰还经常可以观测到,3倍频峰及3倍以上,因跃迁几率很小,一般都很弱,常观测不到,因疯子的震荡能级差异非等距,V越大,间距越小,因此倍频峰的频率并非是基频峰的整数倍,而是略小一些。
除倍频峰外,尚有合频峰、差频峰、等这些峰多数为弱峰,一般在光谱上不易辨认。
倍频峰、合频峰及差频峰传统上称为泛频峰。泛频峰的存在使光谱变得复杂,但增加了光谱的特征性。例如,取代苯的泛频峰出现在2000-1667cm的区间,主要由苯环上碳-氢面外弯曲的倍频峰等构成,特征性很强,可用于鉴别苯环上的取代位置。