在化学领域,傅里叶红外(Fourier-transform infrared, FTIR)光谱技术被广泛应用于物质分析和鉴定。通过测量物质对不同波长的红外辐射吸收程度,可以得知样品中存在哪些基团及其结构。
在FTIR图像中,每个吸收带都对应着特定的振动模式或基团,在实验过程中会出现多个重合区、强信号或弱信号等情况。因此,如何正确判断并解释这些吸收峰的高低是非常重要的。
峰值高低与气体摩尔吸光系数之间关系
由于相同条件下样品厚度和温度不变,则气体背景和检测器参数也相同。因此,在一定范围内计算机所得到的数据是可比较性很好的标准曲线,并且正比于样品溶液或固体中共存基元状态数量最大者。
通过上图可知,在相同的反射率和检测器灵敏度下,样品气体摩尔吸收系数越大,则对应的光谱峰也就愈高。因此,可以通过比较吸收带高度来推断其所代表基团含量的多寡。
其他影响峰值大小的因素
除了气体背景和检测器参数之外,以下几个原因也会影响到FTIR光谱图中吸收带的高低:
- 系统漂移/质量标记法误差: 如果在比较两组不同样品之前没有正确地调整坐标轴,则读取不准确。
- 分子转动模式:由于液态或固态中分子受周围气环境限制,从而导致部分振荡模式可能被压缩且难以识别,并最终导致信号强弱变化。
- pH :pH值对增加或降低特定酸碱物种存在程度有很大影响,在判断一些功能基原子时需要考虑这一点。
- 杂质:在样品制备和荧光微量添加过程中,扰动和噪音会进一步影响谱线的准确性。
FTIR图分析手册:如何正确读取傅里叶红外光谱?
虽然通过比较吸收带高度可以推断出基团含量多寡,但是更为重要的是理解每个吸收带所代表并不同频率下的分子振动模式。以下是常见结构区域及其对应波数、产生振荡原因以及可识别化合物:
峰位范围 (cm-1) | 特异性示例(仅供参考) | 振动类型 | 相应结构区域/键类型 > |
---|---|---|---|
3500~3000 | γ-OH伸缩、ν(C-H)烷基伸缩: | Stretches | C-H single bond, C-H aromatic ring, H bonded to N,O,S(硫),γ-OH |
ν(O-H)酚类伸缩: | C-H single bond, C=C ring stretching in aromatic rings(芳香环C=C链伸展) | ||
ν(N-H)胺基、δ(H-N-H)变形: | Bends td > | N-H amine, OHSi, OH Al/Si symmetrical bending of methyl groups (对称CH3弯曲)etc. td > tr > | |
ν(O—H)水分子引起的振动: td > | O=C-O or C-O broad band stretch.(CO或CC键宽带拉伸),C-C med bond, td > tr > ... ... |
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