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閱讀：240發(fā)布時(shí)間：2023-2-22
1簡介
傅里葉變紅外(FTIR)光譜是一種通過產(chǎn)生固體、液體或氣體的紅外吸收光譜來檢測分子中的化學(xué)鍵的技術(shù)。我們已經(jīng)知道，人眼看到的光只是電磁輻射光譜的一小部分。可以看出，光譜的直接高能側(cè)是紫外線，低能側(cè)是紅外線。紅外區(qū)域分析有機(jī)化合物，其波長范圍為2500至16000 nm，相應(yīng)的頻率范圍是1.9x1013至1.2x1014Hz。
紅外光子能量(從1到15 kcal/mol）它不足以刺激電子，但可能會導(dǎo)致原子和基團(tuán)之間的振動能級跳躍，從而改變其偶極矩。分子中的共價(jià)鍵就像剛性彈簧，可以拉伸和彎曲。當(dāng)紅外區(qū)域的電磁場頻率等于振動頻率時(shí)，就會發(fā)生這種振動跳躍。下圖顯示了兩種分子振動：拉伸振動（對稱拉伸和非對稱拉伸）和彎曲振動（剪尾、擺動、擺動和扭轉(zhuǎn)）。通常，偶極矩變化越大，吸收強(qiáng)度就越大。因此，紅外光譜可以提供化學(xué)結(jié)構(gòu)和化學(xué)鍵的信息。
2FTIR儀器的組成部分紅外光束被分成兩束相等的光束，一束被固定的鏡子反射，另一束被移動的鏡子反射。這兩束光被兩面鏡子反射后重新組合，產(chǎn)生干擾波。當(dāng)干擾光束通過樣品時(shí)，由于分子鍵的振動，特定頻率的輻射被樣品吸收。然后，探測器記錄了由模數(shù)轉(zhuǎn)換器數(shù)字化并存儲在計(jì)算機(jī)中的光束。計(jì)算機(jī)計(jì)算傅里葉轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)，并以吸光度計(jì)算結(jié)果（A）或透射率(T)顯示與波數(shù)的關(guān)系。
吸光度（A）或透射率(T)由下式計(jì)算：
下圖總結(jié)了各振動帶紅外光譜的一般區(qū)域。請注意，虛線上方的藍(lán)色部分表示拉伸振動，線下的綠色部分表示彎曲振動。因?yàn)?450到600 cm-1紅外光譜在該區(qū)域的復(fù)雜性和性通常被稱為指紋區(qū)域。4000-1450 cm-1范圍內(nèi)的吸收帶通常由雙原子單元的拉伸振動引起，稱為群頻區(qū)域。
以下視頻介紹FTIR的原理:
3紅外吸收常見基團(tuán)下表提供了見基團(tuán)的紅外吸收，包括拉伸吸收和彎曲吸收。因?yàn)榇蠖鄶?shù)有機(jī)化合物都有C-H鍵，2850至3000 cm-1吸收的原因C-H鍵的sp3拉伸cm-1上述吸收來自C-H鍵的sp2拉伸，在3300 cm-1附件的吸收來自 C-H鍵的sp拉伸。
4傅里葉轉(zhuǎn)換傅里葉變換是一種線性積分變換，用于信號在時(shí)域(或空域)和頻域之間的變換。其復(fù)雜的周期函數(shù)可以用一系列簡單的正弦和余弦波之和來表示。它廣泛應(yīng)用于物理和工程中。
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