第4章　红外分光光度法

【导入案例】

红外吸收光谱具有高度的特征性，不但可以用来研究分子的结构和化学键，表征和鉴别各种化学物种，还可以进行定量分析。 例如，油是国家环境决策实行污染物达标排放总量控制项目之一。城市污水（图4-1）中的油主要来自工业废水和生活污水。在水质监测中油类是一项重要的监测项目，但水中油类污染的测定比较复杂。因为其成分复杂，无法用单一标准进行对照，此外，不同地区、不同行业水中油类污染的种类也不相同，不能以同种油标为标准进行分析测定。目前，水中油类常用的分析方法都存在不足之处。油类中亚甲基（—CH2—）中C—H键的伸缩振动、甲基（—CH3）基团中C—H键的伸缩振动和芳香环中C—H键的伸缩振动分别在波数为2930cm-1、2960cm-1和3030cm-1处产生特征吸收，可以根据吸收峰高或峰面积定量。红外分光光度法测定水中石油类，测量范围广，灵敏度高，测定结果准确，操作简单。

红外分光光度法（IR）又称为红外吸收光谱法（infrared spectroscopy）。它是依据物质对红外辐射的特征吸收而建立的一种分析方法。与紫外-可见吸收光谱一样，红外光谱也属于分子吸收光谱，但两者产生的机理不同。前者是电子光谱，后者是振动-转动光谱。习惯上按红外线的波长（0.76～1000μm）将红外光谱区分成近红外、中红外和远红外三个区域。这三个区域所包含的波长（波数）范围以及能级跃迁类型如表4-1所示。

通常，红外光谱是指中红外吸收光谱，即振动-转动光谱，简称振-转光谱。红外分光光度法的特点是：分析速度快、灵敏度高、测试所用样品少、样品状态不受限制，气体 、液体和固体都可以测定而且不破坏样品。该方法多用于定性分析，红外光谱是对化合物结构进行分析的最常用的方法之一。

一般多用透光率-波数（T-σ）曲线或透光率-波长（T-λ）曲线来描述红外吸收光谱。红外吸收光谱有棱镜光谱和光栅光谱。前者以波长为等间距，后者以波数为等间距。棱镜式红外光谱仪属于第一代产品，其具有分辨率低等缺点。光栅式红外光谱仪属于第二代产品，具有分辨率高等优点。傅里叶变换红外光谱仪属于第三代产品，它是一种新型非色散型红外光谱仪，具有分辨率高以及扫描速度快等优点。波数是波长的倒数，常用σ表示，单位是cm-1，它表示每厘米长光波中波的数目。若波长以μm为单位，则波数与波长的关系是

σ（cm-1）=104/λ（μm）

图4-2是苯甲酰胺的红外光谱图。