红外线光谱在纺织品检测中波峰图

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一、红外光谱有什么作用啊?

红外光谱技术在多个领域发挥着重要作用，以下是其应用的详细描述：

1.地质学：

红外光谱用于地质学研究，可以帮助科学家分析矿物的组成和结构。通过识别特定波长的红外辐射，可以区分不同的矿物类型，从而揭示地质样品的成分。

2.纺织工业：

在纺织行业中，红外光谱技术用于检测纺织品中的纤维成分和结构。这有助于确保产品质量，并满足不同产品的规格要求。

3.汽车工业：

红外光谱在汽车制造业中应用广泛，用于分析汽车部件的材料特性。这有助于材料的选择和质量控制，确保汽车部件的性能和安全。

4.涂料工业：

红外光谱技术在涂料行业中用于检测涂料成分和质量。通过分析红外光谱，可以评估涂料的化学结构和性能，确保产品符合标准。

5.光学工业：

在光学领域，红外光谱用于分析光学材料成分和结构。这对于光学元件的设计和制造至关重要，以确保其光学性能和可靠性。

此外，红外光谱的应用还扩展到了材料科学、医药、农业等领域：

-材料科学：红外光谱有助于研究和理解材料的结构和性质，这对于新材料的开发和应用至关重要。

-医药：红外光谱在药物开发和质量控制中扮演着重要角色，可以用于分析药物分子的结构和纯度。

-农业：红外光谱技术用于研究植物生长和病虫害防治，有助于提高农业生产的效率和可持续性。

二、什么是基频峰?什么是泛音峰?

基频峰：分子吸收一定频率红外线的吸收峰。如果振动水平从基态过渡到第一激发态，则吸收峰称为基频峰。

泛音峰：在红外吸收光谱中，除了基波峰外，还存在振动能级从基态向第二振动激发态和第三振动激发态的转变等现象。由此产生的峰值称为泛音峰。

和频：两束光（频率：w1，w2）通过非线性晶体，通过后光束w3＝w1＋w2。

倍频：在电子电路中，输出信号的频率是输入信号频率的整数倍。如果输入信号频率为N，则第一倍频程为2N，对应于3N，4N…等等叫做倍频。

倍频峰、频率合成峰和频差峰统称为泛音峰。

扩展资料：

在每个电子能级中，有几个n＝0，1，2，3…在相同的电子能级和振动能级下，其振动能级也可分为几个j＝0，1，2，3…的旋转能级。

由于分子的非共振性质，倍频峰不是基频峰的整数倍，而是稍小一些。以盐酸为例：

基波峰值（n0→1）2885．9cm最强

二次谐波峰值（n0→2）5668．0cm较弱

第三倍频程峰（n0→3）在8346．9cm处非常微弱。

四峰（n0→4）10923．1cm非常弱

五倍（n0→5）13396．5cm非常弱

此外，还有组合频率峰值（n1＋n2，2n1＋n2，？），差频峰值（n1－n2，2n1－n2，？）。这些峰大多很弱，一般不容易识别。

参考资料来源：

百度百科-差示光谱

红外光谱的原理与谱图解析要点

利用红外吸收光谱进行有机化合物定性分析可分为两个方面

一是官能团定性分析，主要依据红外吸收光谱的特征频率来鉴别含有哪些官能团，以确定未知化合物的类别；

二是结构分析，即利用红外吸收光谱提供的信息，结合未知物的各种性质和其它结构分析手段(如紫外吸收光谱、核磁共振波谱、质谱)提供的信息，来确定未知物的化学结构式或立体结构。

原理

样品受到频率连续变化的红外光照射时，分子吸收其中一些频率的辐射，分子振动或转动引起偶极矩的净变化，是振-转能级从基态跃迁到激发态，相应于这些区域的透射光强减弱，透过率T%对波数或波长的曲线，即为红外光谱。

辐射→分子振动能级跃迁→红外光谱→官能团→分子结构

1、红外光谱特点

红外吸收只有振-转跃迁，能量低；除单原子分子及单核分子外，几乎所有有机物均有红外吸收；特征性强，可定性分析，红外光谱的波数位置、波峰数目及强度可以确定分子结构；定量分析；固、液、气态样均可，用量少，不破坏样品；分析速度快；与色谱联用定性功能强大。2、分子中振动能级的基本振动形式

红外光谱中存在两类基本振动形式：伸缩振动和弯曲振动。

分子结构与红外光谱

1、分子官能团与红外光谱吸收峰

（1）分子的整体振动图像可分解为若干简振模式的叠加，每个简振模式（振动能级跃迁）对应于一定频率的）对应于一定频率的光吸收峰，全部具有红外活性的简振模式的光吸收峰就构成了该分子的振动吸收光谱，即红外光谱。

（2）分子的简振模式（振动能级）决定于分子的结构，因此可以将分子结构与其红外光谱联系在一起。

（3）分子的一个简振模式是其所有原子特定运动分量的叠加，也就是说，在一个简振模式下，所有原子都在进行（相同频率）运动运动。但是一般只有某一个（或几个）基团的运动起着主要作用，而其它原子的运动相对弱的多。所以，分子的一个简振模式可以看作只是个别基团（官能团）的运动，因此，可以将分子的红外光谱吸收峰与其官能团相对应。

2、官能团的主要振动方式

（1）化学键长度改变

（2）化学键键角/二面角改变

3、H2O与CH4的简正振动模式

红外光谱解析三要素

位置、强度、形态是红外光谱解析三要素。

1、红外光谱吸收峰——线形与线宽

2、红外光谱吸收峰——位置

官能团振动频率的改变，反映了化合物结构或所处环境的不同。影响官能团吸收频率的因素可以分成内部因素和外部因素两大类。内部因素本质上就是指官能团所处的分子结构对其吸收频率的影响，如振动耦合、费米共振、电子效应、空间效应、氢键和质量效应等。外因一般包括温度、浓度、溶剂、样品状态、制样方法等。

影响红外光谱吸收峰的内部因素

（1）振动耦合

两个基团相邻且振动基频相差又不大时，振动的耦合引起吸收频率偏离基频，一个移向高频方向（反对称），一个移向低频方向（对称），这种现象称为振动耦合。

（2）费米共振

当一种振动模式的倍频或合频与另一振动基频相近时，由于其相互作用而产生的强吸收带或发生的峰裂分称为费米共振。费米共振作用也是一种振动耦合作用，只不过是发生在基频与倍频或合频之间。

（3）电子效应

（4）空间效应

a.环的张力

b.空间障碍

分子中大的基团存在空间位阻作用，迫使邻近基团的键角改变，使其振动吸收频率发生改变。当共轭体系的共平面性被破坏或偏离时，共轭体系也受到影响或破坏，其吸收频率将移向高波数。

（5）氢键

氢键的形成降低了化学键的力常数，吸收频率移向低波数方向；振动时的偶极矩变化加大，吸收强度增加，常形成宽而强的吸收峰。胺基发生分子缔合，其吸收频率多则可降低100cm-1或更多。羧基形成强烈氢键，羟基吸收频率移至2500~3000cm-1。

（6）质量效应

当一些含氢基团与某些基团的吸收峰发生重叠，可将该官能团的氢进行氘代，使其吸收峰移向低波数，将原来的重叠峰分离开。例如在蛋白质中酰胺I带的吸收峰与水分子的O-H弯曲振动的强吸收峰重叠在一起，因此经常使用重水代替水来研究溶液状态下的蛋白质分子。

影响红外光谱吸收峰的外部因素

（1）外部因素对官能团吸收频率的影响往往是通过内因起作用的。温度对物质的红外吸收光谱有明显的影响。低温下，物质的吸收带尖锐；温度越高，带宽增加，带数减少。

（2）同一物质由于所处状态不同，分子间相互作用力不同，测得的光谱也有所不同。一般在气态下测得的谱带的波数最高，并能观察到振动谱带的转动精细结构。

（3）当液体样品或固体样品溶于有机溶剂中时，样品分子和样品分子和溶剂分子之间会发生相互作用，导致样品分子的红外振动频率发生变化。如果样品分子中含有极性基团，则溶剂的极性越强，二者相互作用愈强，样品的红外光谱的变化越大。

（4）由于多种外部因素对官能团吸收频率的影响都会有所影响，所以当把未知物红外谱图与已知样品或标准谱图对比时，应注意作图条件，最好能以大致相同条件下得到的光谱图进行对比。

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