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13.1 : 红外(IR)光谱:概述

当电磁辐射穿过材料时,原子或分子通过吸收与两种状态之间的能量差相对应的辐射,从较低的能态过渡到较高的能态。红外(IR)辐射的吸收会导致分子中振动能级之间的跃迁。因此,红外光谱是一种能够用于确定分子的分子结构的有效分析工具。

不同的化合物因其官能团的不同而表现出独特的性质,这使得红外光谱可以用于确定当前存在的官能团。振动红外光谱通常发生在 2.5 至 25 µm 的波长范围内。当分子在吸收红外辐射时,如果在振动过程中偶极矩发生变化,则认为该分子具有红外活性。为了使分子能够有效地吸收红外辐射,分子振动必须使其偶极矩发生波动,从而使其能够与红外光的电磁场进行相互作用。

由于不同的官能团吸收红外辐射的频率不同,因此红外光谱相当于每个分子的“指纹”。红外光谱主要用于定性分析,通过将有机化合物和无机化合物的官能团振动频率与已知化合物进行比较来识别其中的官能团。此外,红外光谱还可以通过应用比尔-朗伯定律来确定物质的浓度,其中的吸光度与浓度成正比。

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Infrared SpectroscopyIR RadiationMolecular StructureFunctional GroupsVibrational Energy LevelsIR Active MoleculesDipole MomentElectromagnetic FieldIR SpectrumQualitative AnalysisBeer Lambert LawConcentration Determination

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