第四章 振動(dòng)光譜

第四章振動(dòng)光譜一、教學(xué)目的理解掌握震動(dòng)光譜分析的基本理論，掌握紅外光譜圖的分析處理，了解紅外光譜實(shí)驗(yàn)技術(shù)。二、重點(diǎn)、難點(diǎn)重點(diǎn)：震動(dòng)光譜分析的基本理論，紅外光譜圖的分析處理。難點(diǎn)：震動(dòng)光譜分析的基本理論。三、教學(xué)手段多媒體教學(xué)四、學(xué)時(shí)分配4學(xué)時(shí)弓I言：?1900?1910年間，科布倫茨（W.W.C。blentz）首先用紅外光測(cè)量了一些有機(jī)物液體的吸收光譜而建立起一種新的分析方法——紅外光譜法。他發(fā)現(xiàn)分子中的一定原子群可以吸收特定的頻率，這些特定的頻率猶如人類的指紋，可以用來(lái)辨認(rèn)分子中特定原子群的存在。?它主要可以用作分子結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)研究和物質(zhì)化學(xué)組成（物相）的分析（包括定性和定量）。紅外光譜法作分子結(jié)構(gòu)的研究可以測(cè)定分子的鍵長(zhǎng)、鍵角大小，并推斷分子的立體構(gòu)型，或根據(jù)所得的力常數(shù)，間接得知化學(xué)鍵的強(qiáng)弱，也可以從正則振動(dòng)頻率來(lái)計(jì)算熱力學(xué)函數(shù)等。?不過(guò)紅外光譜法更多的用途是根據(jù)譜的吸收頻率的位置和形狀來(lái)判定本知物，并按其吸收的強(qiáng)度來(lái)測(cè)定它們的含量。因此紅外光譜法在目前已成為十分方便而有效的分析方法之一。?紅外光譜法應(yīng)用得較多的是在有機(jī)化學(xué)領(lǐng)域，對(duì)無(wú)機(jī)化合物和礦物的紅外鑒定開(kāi)始較晚。紅外光譜法對(duì)測(cè)定礦物的結(jié)構(gòu)或組分雖不如X射線衍射分析那么成熟，卻也有其獨(dú)特長(zhǎng)處。所謂振動(dòng)光譜是指物質(zhì)因受光的作用，引起分子或原子基團(tuán)的振動(dòng)，從而產(chǎn)生對(duì)光的吸收。如果將透過(guò)物質(zhì)的光輻射用單色器加以色散，使波長(zhǎng)授長(zhǎng)短依次排列，同時(shí)測(cè)量在不同波長(zhǎng)處的輻射強(qiáng)度，得到的是吸收光譜。如果用的光源是紅外光波，即0.78?1000〃m，就是紅外吸收光譜。如果用的是強(qiáng)單色光，例如激光，產(chǎn)生的是激光拉曼光譜。本章主要介紹紅外光譜的原理及其在無(wú)機(jī)非金屬材料中的應(yīng)用，對(duì)拉曼光譜只作簡(jiǎn)單的介紹。紅外光譜法就逐漸形成了一個(gè)極其有效而廣泛的分析方法。它主要可以用作分子結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)研究和物質(zhì)化學(xué)組成（物相）的分（包括定性和定量）。紅外光譜法作分子結(jié)構(gòu)研究可以測(cè)定分子的鍵長(zhǎng)、鍵角大小，并推斷分子的立體構(gòu)型，或根據(jù)所得的力常數(shù)，間接得知化學(xué)鍵的強(qiáng)弱，也可以從正則振動(dòng)頻率來(lái)計(jì)算熱力學(xué)函數(shù)等。不過(guò)紅外光譜法更多的用途是根據(jù)譜的吸收頻率的位置和形狀來(lái)判定未知物，并按其吸收的強(qiáng)度來(lái)測(cè)定它們的含量。因此紅外光譜法在目前已成為十分方便而有效的分析方法之一。現(xiàn)在又發(fā)展成紅外光譜與色譜的聯(lián)機(jī)、與質(zhì)譜相結(jié)合，同時(shí)由于計(jì)算技術(shù)的迅猛發(fā)展和應(yīng)用，使得紅外光譜在分析化學(xué)領(lǐng)域中成為有力的工具。紅外光譜法應(yīng)用得較多的是在有機(jī)化學(xué)領(lǐng)域，對(duì)無(wú)機(jī)化合物和礦物的紅外鑒定開(kāi)始較晚，目前已經(jīng)對(duì)許多無(wú)機(jī)化合物的基團(tuán)、化合物的鍵及其他鍵的振動(dòng)吸收波長(zhǎng)范圍作了測(cè)定，但是數(shù)量上遠(yuǎn)不及有機(jī)化合物，在應(yīng)用方面亦不夠廣泛。至于在無(wú)機(jī)非金屬材料學(xué)科中的應(yīng)用和研究開(kāi)展得較少。事實(shí)上紅外光譜法對(duì)測(cè)定礦物的結(jié)構(gòu)或組分雖不如乂射線衍射分析那么成熟，卻也有其獨(dú)特長(zhǎng)處。第一節(jié)振動(dòng)光譜的基本原理一、光與分子的相互作用光的二重性光同時(shí)具有波動(dòng)性和微粒性兩重性，所以它既是一種振動(dòng)波，又是一種以高速度移動(dòng)的粒子流，可以把它稱為光量子或光子。在表示光的特征時(shí)，可以用波的基本公式c=人V。表示（c為光速，3*1010cms-1；人是波長(zhǎng)cm；。V是頻率，Hz或S-1）。同時(shí)又可以把光的頻率V與光量子的能量E按照普朗克公式表示：E=hv（4-1）式中h（普朗克常數(shù)）=6.63X10-34'J.SE=h（c/入）或E=hc；（4-2）式中v=1/入即為波數(shù)，既單位內(nèi)的波動(dòng)數(shù)。V的量綱較多地用cm-1表示，在紅外光譜圖中都用波數(shù)cm-1標(biāo)志。~_104V入（pm）Cm原子或分子的能量組成分子的運(yùn)動(dòng)可分為移動(dòng)、轉(zhuǎn)動(dòng)、振動(dòng)和分子內(nèi)的電子運(yùn)動(dòng)。而每種運(yùn)動(dòng)狀態(tài)又都屬于一定的能級(jí)，因此分子的總能量可以表示為：

E=E+E+E+E+E(4-3)0tr(4-3)式中E。是分子內(nèi)在的能量，不隨分子運(yùn)動(dòng)而改變，亦即是固定的；E、Er、Ev、E分別表示分子的移動(dòng)、轉(zhuǎn)動(dòng)、振動(dòng)和電子能量。二、分子振動(dòng)模型——1電子激發(fā)態(tài)'?-0專點(diǎn)能純電子JR遷二=-----呻——1電子激發(fā)態(tài)'?-0專點(diǎn)能純電子JR遷二=-----呻64274二==6420電子基志圖4-2雙原子分子能級(jí)示意圖圖4—3雙原子分子振動(dòng)3)雙原子分子的振動(dòng)模型一一簡(jiǎn)諧振動(dòng)（1）雙原子分子的諧振模型假設(shè)兩原子的質(zhì)量各為m1和m2,它們相對(duì)地沿平衡校間距。兩原子全質(zhì)量中心G的距離分別為7和r。當(dāng)振動(dòng)的某一瞬間，兩原子距質(zhì)量中心G的距離移全尸和r。(4-6)(4-7)而體系的動(dòng)能(4-8)1(r')2+一m(r')211222(4-8)其中日稱折合質(zhì)量。其值由下式定義(4-9)又設(shè)當(dāng)兩原子振動(dòng)時(shí)的位移R=r-‘，那么分子振動(dòng)時(shí)的勢(shì)能用簡(jiǎn)諧振動(dòng)近似地表示：E=1kr2=1k(r—r)2(4-10)p22e這里的k表示兩原子間化學(xué)鍵的彈力常數(shù)。從量子力學(xué)出發(fā)，若把E(R)代人薛定愕方程，就可以得到分子振動(dòng)的總能量：E^=(V+-)hv(4-11)V是振動(dòng)量子數(shù)，V=0,1,2,3……，v是振動(dòng)頻率。從式(4-11)可知，當(dāng)V=0時(shí)，E=2hv(v=cl~)也不為零。這表明，即使在絕對(duì)零度時(shí)，這種振動(dòng)能量也消除不了，仍然會(huì)存在，這也就是圖4-1中零點(diǎn)能的含義。將式(4-5)v虧應(yīng)用于雙原子分子時(shí)可寫(xiě)成v=；《k或用波數(shù)表示為：v=—.:-(4-12)2兀\日這里需要說(shuō)明的是所謂化學(xué)鍵的力常數(shù)，其含義是兩個(gè)原子由平衡位置伸長(zhǎng)0.Inm后的回復(fù)力。很多分子鍵的力常數(shù)在幾個(gè)?幾十個(gè)N*10—5。如果鍵力常數(shù)k以N/cm為單位，折合質(zhì)量日以原子質(zhì)量為單位，式(4-12)亦可寫(xiě)為~■kv=1307■—R日的原子質(zhì)量單位是(mm)1

m+mN式中N0——阿伏加德羅常數(shù)=6.023X1023。若已知分子中原子間鍵的力常數(shù)k,就可以計(jì)算出吸收譜帶的位置了v(cm-1)。巴格兒(Badger)和喀爾迪(Gardy)曾經(jīng)提出過(guò)求雙原子分子AB鍵力常數(shù)的經(jīng)驗(yàn)公式:k=aN(-A—B)4+b(4-13)r2

o

式中a,b是和原子在周期表中位置有關(guān)的常數(shù)，N是兩原子間的價(jià)鍵數(shù),『。是核間距離，X.和XB分別代表兩原子的電負(fù)性。取Hcl為例作以下的計(jì)算:a=1.67r=1.27Xa=2.0b=0.30N=1，XB=30khi=1.672.0x3.0+3.1=5.1N/cmx()3/41.272從而可算得Hcl的伸動(dòng)基頻:7=1307'—5.1—=2993cm-1'35.5x1\35.5+1反之，從紅外吸收光譜圖上化合物的吸收頻率（波數(shù)），也可以計(jì)算振動(dòng)的力常數(shù)。表4-1列舉一些鍵的伸縮振動(dòng)的力常數(shù)。-表4-1一些鍵的伸縮振動(dòng)力常數(shù)鍵分子虹N/cm)E(cmT)H—FHF8.8?9.73958H—ClHC14.5?5.12885.H—BrHBr3.8?4.12559H—0任。（結(jié)構(gòu)）7.83640H—O出。（結(jié)晶）7.12「,3200—3250H—Nnh36.5H/H—C—Xch3x4.7~5.0\HH—Cch2=ch25.1.-二.?H—CCH—CH5.9c—c4.5?5.61195c=c9.5?9.9*1685c^c15?17工/2070注：由于H的原子量與其他原子相比小得多，含H化合物的“21,式（4-13）可化為3=1037*；（2）非諧振子雙原子分子吸收紅外輻射后發(fā)生振動(dòng)能級(jí)的躍遷，除了按光譜選律的△u=±1躍遷外，量子力學(xué)的非諧振子處理還可以取△u=±2，^u=±3等。1）基頻峰：分子吸收一定頻率紅外線，振動(dòng)能級(jí)從基態(tài)躍遷至第一振動(dòng)激發(fā)態(tài)產(chǎn)生的吸收峰（即u=0一1產(chǎn)生的峰）Au=1nv=v＞基頻峰的峰位等于分子的振動(dòng)頻率＞基頻峰強(qiáng)度大一一紅外主要吸收峰2）泛頻峰倍頻峰：分子的振動(dòng)能級(jí)從基態(tài)躍遷至第二振動(dòng)激發(fā)態(tài)、第三振動(dòng)激發(fā)態(tài)等高能態(tài)時(shí)所產(chǎn)生的吸收峰（即u=1—u=2,3---產(chǎn)生的峰）即vl=Au-v倍頻峰二倍頻峰（V=0—V=2）三倍頻峰（V=0—V=3）合頻峰差頻峰（即V=1—V=2,3---產(chǎn)生的峰）注：泛頻峰強(qiáng)度較弱，難辨認(rèn)一卻增加了光譜特征性多原子分子的振動(dòng)模型多原子分子，即使是三原子組成的分子的振動(dòng)比雙原子分子要復(fù)雜得多，因此其振動(dòng)光譜的理論也極其復(fù)雜，除最簡(jiǎn)單分子外，一般也只是近似地來(lái)解釋。HjH/\平面搖擺PchHjH/\平面搖擺Pch2、'（C）（＜0（e）（/）每一個(gè)正則振動(dòng)與前節(jié)所介紹的雙原子分子中的簡(jiǎn)諧振動(dòng)一樣，都具有特定能量，吸收的光能量也一定（即從基態(tài)到激發(fā)態(tài)的能量差凸E），反映在紅外光譜上也就有一定的彼數(shù)位置的吸收譜帶。二、基本振動(dòng)的類型（一）伸縮振動(dòng)：這是鍵合原子沿鍵軸方向振動(dòng)，這時(shí)鍵的長(zhǎng)度因原子的伸、縮運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生變化。它又可以分為對(duì)稱伸縮振動(dòng)V和非對(duì)稱伸縮振動(dòng)V，前者表示兩個(gè)原子相對(duì)于第三個(gè)原子作對(duì)稱的位移振動(dòng)，后者是作相對(duì)方向的振動(dòng)。對(duì)稱伸縮振動(dòng)：鍵長(zhǎng)沿鍵軸方向的運(yùn)動(dòng)同時(shí)發(fā)生。非對(duì)稱伸縮振動(dòng)：鍵長(zhǎng)沿鍵軸方向的運(yùn)動(dòng)交替發(fā)生。(二)彎曲振動(dòng)：也稱變形振動(dòng)，這是指原子離開(kāi)鍵軸振動(dòng)，而產(chǎn)生鍵角大小的變化。在彎曲振動(dòng)中又可分為：變形或剪式振動(dòng)。這是指與一個(gè)中心原子相連的兩個(gè)原子作相互靠近或離開(kāi)的振動(dòng)，而改變鍵角，如圖4-4(c)中b和c與圖4-6(c)；搖擺或面內(nèi)彎曲。指原子在分子對(duì)稱面內(nèi)進(jìn)行振動(dòng)。如圖4-6(f)。‘搖擺或面外彎曲。指原子在分子對(duì)稱面垂直的平面內(nèi)進(jìn)行振動(dòng)，如圖4-6(d)。扭動(dòng)。原子與其連接的鍵作往返旋轉(zhuǎn)，如圖4-6(e)。從振動(dòng)的頻率和能量來(lái)看，伸縮振動(dòng)的頻率高于彎曲振動(dòng)，而非對(duì)稱伸縮振動(dòng)的頻率又高于對(duì)稱伸縮振動(dòng)。這對(duì)于分析紅外光譜有較好的參考意義。，例如圖4-4(c)水分子的三個(gè)振動(dòng)類型中,a是對(duì)稱伸縮振動(dòng)，它的振動(dòng)頻率v為3657cmt,c是不對(duì)稱伸縮振動(dòng)，v為3756cmt,而b為剪式彎曲振動(dòng),5為1595皿-1。振動(dòng)吸收的條件對(duì)于紅外光譜法來(lái)說(shuō)，要產(chǎn)生振動(dòng)吸收需要有兩個(gè)條件，即：振動(dòng)頻率與紅外光光譜段的某頻率相等，亦即紅外光波中的某一波長(zhǎng)恰與某分子中的一個(gè)基本振動(dòng)形式的波長(zhǎng)相等，吸收了這一波長(zhǎng)的光，可以把它的能極從基態(tài)躍遷到激發(fā)態(tài)，這是產(chǎn)生紅外吸收光譜的必要條件。偶極矩的變化。已知分子在振動(dòng)過(guò)程中，原子間的距離(鍵長(zhǎng))或夾角(鍵角)會(huì)發(fā)生變化，這時(shí)可能引起分子偶極矩的變化，結(jié)果產(chǎn)生了一個(gè)穩(wěn)定的交變電場(chǎng)，它的頻率等于振動(dòng)的頻率，這個(gè)穩(wěn)定的交變電場(chǎng)將和運(yùn)動(dòng)的具有相同頻率的電磁輻射電場(chǎng)相互作用，從而吸收輻射能量，產(chǎn)生紅外光譜的吸收.選律分子的振動(dòng)能級(jí)是量子化的，而不是連續(xù)變化的，在簡(jiǎn)諧振動(dòng)模型中，其諧振子吸收或發(fā)射輻射就必定依照△n>±1的規(guī)律增減，這稱為選律或選擇定則。第二節(jié)紅外光和紅外光譜一、紅外光紅外光是一種電磁波，它的波長(zhǎng)介于可見(jiàn)光、紅色光和微波的波長(zhǎng)之間的一段電磁輻射區(qū)，波長(zhǎng)在0.77-1000Pm，并且還可以按波長(zhǎng)不同劃分為三個(gè)區(qū)域。0.77?3.0p稱近紅外區(qū)域3.0?30^m稱中紅外區(qū)域

30?1000pm稱遠(yuǎn)紅外區(qū)域二、紅外光譜法紅外光譜圖及表示方法連續(xù)的紅外光與分子相互作用時(shí)，若分子中原子間的振動(dòng)頻率恰與紅外光波段的某一頻率相等時(shí)就引起共振吸收，使光的透射強(qiáng)度減弱。因此，如用光波波長(zhǎng)(或波數(shù))相對(duì)于光的透過(guò)率作圖，就可以得到一張譜圖。圖4-10是聚苯乙烯的紅外吸收光譜圖，因?yàn)樗潜硎驹谀硞€(gè)波長(zhǎng)處發(fā)生分子共振吸收，故稱為吸收光譜。譜圖的橫坐標(biāo)一般標(biāo)有兩種量鋼，即波長(zhǎng)Mm和波數(shù)，縱坐標(biāo)則常用透過(guò)率％表示(有時(shí)用吸光度來(lái)表示)。在紅外光譜圖中的吸收均稱為譜帶(band)，而不稱峰(Peak)。圖4-10聚苯乙烯紅外光譜。~—--56?8?i.O15J2O圖4-10聚苯乙烯紅外光譜。紅外光譜圖的特征紅外光譜圖一般都反映四個(gè)表象，在作譜圖的解釋時(shí)必須加以注意。譜帶的數(shù)目。吸收帶的位置：由于每個(gè)基團(tuán)的振動(dòng)都有特征振動(dòng)頻率，在紅外光譜中表現(xiàn)出特定的吸收譜帶位置，并一波數(shù)如-1表示。在鑒定化合物時(shí)，譜帶位置(波數(shù))常是最重要參數(shù)。譜帶的形狀：如果所分析的化合物較純(品體，液體，氣體均可分析)它們的譜帶較尖銳，對(duì)稱性好。若是混合物則有時(shí)出現(xiàn)譜帶的重疊，加寬，對(duì)稱性也被破壞。對(duì)于晶體固態(tài)物質(zhì)，其結(jié)品的完整性程度也影響譜帶形狀。譜帶的強(qiáng)度皮爾一蘭勃特定律(LawofBeer-Lambert)并且用下式表達(dá)：A=lg(1/T)=lg(10/1)=kb(4-14)式中A—吸光度或摩爾吸收系數(shù)；I°，I—表示人射光和透射光的強(qiáng)度；T一透射比，I/I。；b一樣品厚度（cm）k—吸收系數(shù)計(jì)（cmT）。影響紅外光譜圖的因素分子振動(dòng)自由度數(shù)目與紅外譜帶數(shù)從理論上講，分子的每個(gè)振動(dòng)自由度都將反映在紅外光譜圖上有一個(gè)吸收帶。但是由于分子的共振吸收必須具備偶極短的變化，而有些振動(dòng)并不產(chǎn)生偶極矩的變化；有的相同振動(dòng)頻率發(fā)生簡(jiǎn)并，使紅外光譜的吸收帶數(shù)常少于理論振動(dòng)自由度數(shù)。但是，另一方面由于泛頻的存在，在基頻的成整倍數(shù)處也會(huì)出現(xiàn)吸收頻帶。影響譜帶位置（位移）的因素影響譜帶位移的因素大體：（1）誘導(dǎo)效應(yīng)具有一定極性的共價(jià)鍵中，隨著取代基的電負(fù)性不同而產(chǎn)生不同程度的靜電誘導(dǎo)作用，引起分子中電荷分布的變化，從而改變了鍵的力常數(shù)，使振動(dòng)頻率發(fā)生變化的效應(yīng)稱為誘導(dǎo)效應(yīng)。它只沿鍵的方向發(fā)生作用，且與分子的幾何形狀無(wú)關(guān)，主要決定于取代原子的電負(fù)性或取代基的總的電負(fù)性，以丙酮為例，隨取代基（取代CH3基）的電負(fù)性增強(qiáng)，碳基（C=O）的伸縮振動(dòng)頻率向高頻方向位移，舉例如下:oO0ch3—c—ch3H—C—RCl—C—CH3vc=0171517301807(cm-1)0O/YIICl—C—ClF—C—CH3F—C~F18721920、1942在無(wú)機(jī)化合物中，這種效應(yīng)主要反映在相同陰離子團(tuán)與不同陽(yáng)離子結(jié)合時(shí)，陰離子基團(tuán)的基本頻率的影響。（2）鍵應(yīng)力影響在正常情況下，&?—o結(jié)合時(shí)，Si原子位于O原子正四面體的中心，它們之間的鍵角為109.28’。但是sio4四面體相互可以結(jié)合，從而改變Si-o鍵角，引起鍵能變化，產(chǎn)生振動(dòng)頻率的位移。（3）氫鍵形成氫鍵以后，原來(lái)的鍵的伸縮振動(dòng)頻率將向低頻方向移動(dòng)，而且氫鍵越強(qiáng)，位移越多，同時(shí)譜帶變得越寬，吸收強(qiáng)度也越大。而對(duì)于彎曲振動(dòng)的情況卻恰恰相反，氫鍵越強(qiáng)，譜帶越窄，且向高頻方向位移。（4）物質(zhì)狀態(tài)的影響由于紅外光譜法可以用于測(cè)量物質(zhì)的各種物理狀態(tài)的共振吸收，它們的譜圖也會(huì)因物質(zhì)狀態(tài)的不同而不同。氣態(tài)：可以認(rèn)為分子間相互沒(méi)有影響液態(tài)：分子間的相互作用很強(qiáng)，有的化合物還會(huì)形成氫鍵作用固體：如果是結(jié)品態(tài)，因分子在晶格中的規(guī)則排列，加強(qiáng)了分子間的相互振動(dòng)作用，使譜帶發(fā)生分裂。影響譜帶強(qiáng)度的因素（1）偶極矩的變化原子的電負(fù)性大小。當(dāng)兩原子間的電負(fù)性相差越大（極性越強(qiáng)），則伸縮振動(dòng)時(shí)引起的吸收譜帶也越強(qiáng)，。振動(dòng)的形式不同，也使譜帶強(qiáng)度不同。一般地v>v，v>v，這是因?yàn)檎駝?dòng)assS5形式對(duì)分子的電荷分布影響不同而造成。分子的對(duì)稱性對(duì)譜帶強(qiáng)度也有影響。其他如信頻與基頻之間振動(dòng)的耦合（稱費(fèi)米共振），使很弱的倍頻譜帶強(qiáng)化。（2）能級(jí)的躍遷幾率顯然，能級(jí)躍遷的幾率直接影響譜帶的強(qiáng)度，躍遷幾率大，譜帶的強(qiáng)度也大，所以被測(cè)物的濃度和吸收帶的強(qiáng)度有正比關(guān)系，這是作定量分析的依據(jù)。紅外光譜帶的劃分常見(jiàn)的紅外光譜一般分為兩個(gè)區(qū)：（1）特征譜帶區(qū)，有時(shí)亦稱官能團(tuán)區(qū)，這是指紅外光譜中振動(dòng)頻率在4000?1333^-1（2.5?7.5頃）之間的吸收譜帶。在此波長(zhǎng)范圍的振動(dòng)吸收數(shù)較少，多數(shù)是X—H鍵（X為N、O、C等）和有機(jī)化合物中C=O、C=C、C三C、C=N等重要官能團(tuán)才在這范圍內(nèi)有振動(dòng)。在無(wú)機(jī)化合物中，除H2O分子及O—H鍵外，C氣，CO；N—H等少數(shù)鍵在此范圍內(nèi)有振動(dòng)吸收。（2）指紋譜帶區(qū)，發(fā)生在1333?667cm-1（7.5?15Rm）之間的振動(dòng)吸收，無(wú)機(jī)化合物的基團(tuán)振動(dòng)大多產(chǎn)生在這一波長(zhǎng)范圍內(nèi)，因?yàn)閷?duì)有機(jī)化合物來(lái)說(shuō)，有許多鍵的振動(dòng)頻率相近，強(qiáng)度差別也不大，而且原子質(zhì)量也相似，譜帶出現(xiàn)的區(qū)域就相近。因此在中紅外譜上這一區(qū)域的吸收帶數(shù)量密集而復(fù)雜，各個(gè)化合物在結(jié)構(gòu)上的微小差別在這里都可以區(qū)別出來(lái)，有如人的指紋各異，因而把它稱作指紋區(qū)。紅外光譜法的特點(diǎn)（1）特征性高。幾乎很少有兩個(gè)不同的化合物具有相同的紅外光譜圖。（2）它不受物質(zhì)的物理狀態(tài)的限制，氣態(tài)、液態(tài)和固態(tài)均可以測(cè)定。（3）所需測(cè)定的樣品數(shù)量極少，只需幾毫克甚至幾微克，對(duì)于制備得到量極少的樣品的測(cè)定十分有益。（4）操作方便、測(cè)定的速度快，重復(fù)性好。。（5）已有的標(biāo)準(zhǔn)圖譜較多，便于查閱。紅外光譜法局限性和缺點(diǎn)：靈敏度和精度不夠高，含量＜1%就難以測(cè)出，目前多數(shù)用在鑒別樣品作定性分析，定量分析不僅需要標(biāo)樣，同時(shí)也難精確，更主要的是，由于大多數(shù)帶的位置集中于指紋區(qū)使得譜帶重疊現(xiàn)象頻繁，解疊困難。第三節(jié)紅外分光光度計(jì)一、紅外分光光度計(jì)的結(jié)構(gòu)原理所有紅外分光光度計(jì)均由以下幾部分組成，即紅外輻射光源、單色器（色散紅外輻射）、檢測(cè)器（接收輻射的）、電子放大器和記錄機(jī)械裝置。更新型的儀器還附有數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)。圖4-13光柵型光學(xué)零位平衡紅外分光光度計(jì)結(jié)構(gòu)原理圖二、紅外分光光度計(jì)結(jié)構(gòu)紅外輻射光源對(duì)于一個(gè)好的紅外輻射光源要求在所使用的頻率范圍內(nèi)，輻射能量應(yīng)盡可能接近黑體，常用的紅外光源有以下幾種。，（1）能斯特?zé)裟芩固責(zé)羰怯赡透邷氐难趸?、氧化釷和氧化釔的混合物燒結(jié)而成的細(xì)棒（或管），棒的直徑為1?3mm，長(zhǎng)20?50mm，兩端繞有鋁絲作電極，這種燈在室溫下是非導(dǎo)體，加熱至1000K就變成導(dǎo)體、。所以在工作前要將它預(yù)熱，工作溫度達(dá)1500?2000K,功率很小約100W。能斯特?zé)舭l(fā)出的光強(qiáng)度高，約兩倍于同溫度下的硅碳棒光源，而且不需要夾套水冷卻。但是它的機(jī)械強(qiáng)度低，它的壽命僅6?12個(gè)月。硅碳棒硅碳棒是由金剛砂(合成的SiC)加壓成型，經(jīng)燃燒制成的，一般制成兩端粗中間細(xì)的實(shí)心棒。工作溫度為1450?1650K。與能斯特?zé)粝啾容^，硅碳棒具有堅(jiān)固、壽命長(zhǎng)的優(yōu)點(diǎn)，而且發(fā)光面積大，即使采用較大狹縫時(shí)，光源像仍能占滿狹縫。它的缺點(diǎn)是工作過(guò)程放熱量大，需要用水冷卻，電源需用變壓器調(diào)至較低的電壓(因?yàn)楣鹛及粜柙诘碗妷捍箅娏鳁l件下工作)，同時(shí)耗電量也比較大。熾熱的氧化鋁棒用一燒結(jié)的氧化鋁管，放一銠或鉑加熱絲于管中，周圍再填滿氧化鋁和硅酸鋯的混合物，兩端接上電源導(dǎo)線，可以通過(guò)錯(cuò)加熱絲使氧化鋁預(yù)熱并供給正常工作的電流，工作溫度約1500K。這種光源優(yōu)點(diǎn)是較堅(jiān)固，壽命長(zhǎng)。分光系統(tǒng)紅外分光光度計(jì)的單色器系統(tǒng)的功能就是把通過(guò)樣品槽和參比槽而進(jìn)入到入射狹縫的復(fù)式光分解成單色光，以便在檢測(cè)器上加以測(cè)量。單色器包含狹縫，準(zhǔn)直鏡和色散元件(棱鏡或光柵)。狹縫是決定儀器分辨能力的一個(gè)重要部位。入射狹縫的作用是提供一整齊的窄光源像，以供色散元件色散。出射狹縫的作用則是選擇色散后的單色光穿過(guò)它而到檢測(cè)器。準(zhǔn)直鏡這是用來(lái)準(zhǔn)直、發(fā)散和聚焦光的元件。目前都用拋物鏡，當(dāng)鏡面鍍鋁時(shí)，其反射率可達(dá)96%，鍍金則可高達(dá)99%。準(zhǔn)直鏡的大小決定于色散元件的尺寸，一般以能夠充分照亮色散元件為準(zhǔn)。色散元件色散元件有棱鏡和光柵兩種，早期的紅外分光光度計(jì)都用棱鏡，目前則多采用復(fù)式閃耀光柵，后者的分辨本領(lǐng)高，不需恒溫恒濕設(shè)備，價(jià)格低，但是存在其他級(jí)次的光譜干擾，因此通常將光柵與濾光器或前置棱鏡結(jié)合使用，以排除干擾。①棱鏡棱鏡的作用是將紅外光透過(guò)并進(jìn)行色散，因此用于紅外光譜儀的棱鏡材料必須具有良好的透過(guò)紅外光的性能和盡可能大的光的色散性。常用于紅外光譜儀中的光學(xué)材料列于表4-2。

表4-2紅外光譜儀常用的光學(xué)材料材料名稱光波透過(guò)區(qū)域折射率室溫下的溶解度g/100g水波長(zhǎng)（/xm）（cm，）波長(zhǎng)（/im）n氟化鋰0.12—88.3X104~12502.01.380.27氟化鈣0.13?117.69X10’?9092.01.421.6X10-3氯化鈉0.2?225.0X10’?4559.81.5035.7(0*0氯化銀0.4—252.5X10’?40010.0,1,980漠化鉀0.2—335.0X10,?30310.01.5354碘化飩0.24~554.2X1(/?18110：01.7444KRS—5(T1BR—42%T1I-58%)0.5?402.0X10,?25010.02.370.05Trtran—1(MgF2)1?7.510,?13334,01.357.6X10-3Trtran—2(ZnS)2?145000?7144.02.250.69X10-3Irtran一5(MgO)0.4?8.52.5X10,?11764.01,670.62X10-3棱鏡的色散能力可以用角色散率de/dx表示。(4-15)(4-16)d0d0dnd入dnd入式中n一棱鏡材料的折射率；人一波長(zhǎng)（um）；d一折射率隨波長(zhǎng)的變化。d人(4-15)(4-16)當(dāng)光線的人射光和出射光與棱鏡平面成相等角度時(shí)，則有以下關(guān)系：d02sin（A/2）dncosi式中A一棱鏡的項(xiàng)角；i一光的入射角或折射角。每一種棱鏡材料的透過(guò)波長(zhǎng)有一范圍，而且包散曲線也不一樣，所以單用一個(gè)棱鏡來(lái)掃描整個(gè)中紅外區(qū)有時(shí)就不能得到滿意的分辨率。為了在整個(gè)中紅外區(qū)都能獲得滿意的分辨率，有些紅外光譜儀中備有不同的棱鏡。②衍射光柵衍射光柵實(shí)際上是一平行，等寬而又等間隔的多狹縫。所刻的槽線是三角形的，狀似小階梯，故又名階梯光柵。光柵角色散公式：(4-18)dPnd人dc(4-18)當(dāng)d越小，即在單位長(zhǎng)度內(nèi)的狹縫數(shù)目愈多，其角色散就愈大，但是光柵常數(shù)d不能比所色散的光的波長(zhǎng)小，否則光柵只能起到鏡子的作用。檢測(cè)器檢測(cè)器的作用是把照射在它上面的紅外光變成電信號(hào)。由于射向檢測(cè)器的紅外光是很弱的，一般應(yīng)具備：有靈敏的紅外接受面、熱容量低，響應(yīng)快，因電子的熱波動(dòng)產(chǎn)生的噪音小、熱靈敏度高、對(duì)紅外光的吸收沒(méi)有選擇。紅外檢測(cè)器探測(cè)本領(lǐng)：d*=SUL（—（4-19）PAD式中：D*—探測(cè)本領(lǐng)（cm.Hz1/2.31-1）；S、N—信號(hào)和噪聲電壓；pd一檢測(cè)器每單位面積被照射的輻射功率；A一檢測(cè)器的面積；Af一測(cè)量系統(tǒng)頻率響應(yīng)帶寬。D*值越大，檢測(cè)器的質(zhì)量越好。目前已有的檢測(cè)器可分熱檢測(cè)器和光子檢測(cè)器兩大類。（1）熱檢測(cè)器熱檢測(cè)器可以吸收輻射并把根據(jù)吸收引起的效應(yīng)用來(lái)測(cè)量人射輻射的功率。①熱電偶目前紅外分光光度計(jì)最常用的檢測(cè)器是熱電偶，熱電偶的材料應(yīng)選擇高熱電能并具有高電導(dǎo)性的熱電材料，常用的是金屬竦、銻、鐵或它們的合金。熱電檢測(cè)器這種檢測(cè)器的元件是一種熱電材料，它是個(gè)極化的鐵電體。元件吸熱溫度升高，由于它的極化度變化，使得與它連接的兩個(gè)電極產(chǎn)生電壓。高萊槽這是檢測(cè)器中靈敏度較高的一種，在中紅外區(qū)它并沒(méi)有突出的優(yōu)點(diǎn)，但在遠(yuǎn)紅外區(qū)的靈敏度比熱電偶高得多。測(cè)輻射熱計(jì)它是基于吸收輻射后溫度的變化使物質(zhì)的電阻產(chǎn)生變化的原理，常用半導(dǎo)體熱敏電阻作為這種檢測(cè)器。這類熱敏電阻的材料常是竦、鎂、鉆的氧化物，響應(yīng)值高，噪音也較大。（2）光子檢測(cè)器某些半導(dǎo)體材料由于價(jià)帶或雜質(zhì)帶的截流子激發(fā)到導(dǎo)帶而產(chǎn)生“閃光電效應(yīng)”，利用這種效應(yīng)可以用來(lái)檢測(cè)紅外輻射。半導(dǎo)體檢測(cè)器的作用方式最普通的是光導(dǎo)方式。三、紅外分光光度計(jì)的技術(shù)性能分辨率分辨率是儀器的重要性能之一，它表示儀器分開(kāi)相鄰光譜彼數(shù)（或波長(zhǎng)）的能力。普通紅外分光光度計(jì)的分辨率至少應(yīng)為2cm-1或1cm-1，更精密的儀器，如傅立葉變換光譜儀的分辨率可達(dá)到0.1cm-1，甚至更小。測(cè)量準(zhǔn)確度影響測(cè)量準(zhǔn)確度的因素除儀器本身的光學(xué)因素外，還有：（1）噪音噪音過(guò)大，吸收譜帶最大強(qiáng)度會(huì)因“顫動(dòng)”而增大。（2）雜散光有時(shí)出現(xiàn)不應(yīng)到達(dá)檢測(cè)器上的光造成了對(duì)測(cè)量的干擾。雜散光對(duì)定性和定量分析都是不利的。（3）儀器的動(dòng)態(tài)響應(yīng)另外樣品制備的方法和條件也會(huì)影響測(cè)量準(zhǔn)確度，這將在下節(jié)介紹。掃描速度一般紅外分光光度計(jì)作4000?400頃-1全程掃描時(shí)約15min即可。波數(shù)校正波數(shù)的準(zhǔn)確度對(duì)物質(zhì)的結(jié)構(gòu)分析是最重要的參數(shù)。引起儀器波數(shù)讀數(shù)產(chǎn)生誤差的原因很多，有儀器的原因，如單色器各元件（尤其是棱鏡）的溫度變化，各部件位置的移動(dòng)以及電子系統(tǒng)的特性變化都會(huì)引起波數(shù)位置的顯著位移。也有人為原因。第四節(jié)紅外光譜實(shí)驗(yàn)技術(shù)一、制樣方法對(duì)紅外光譜因質(zhì)量的影響1.樣品的濃度和厚度在作一般定性的工作時(shí)，樣品的厚度均選擇在10?30^m之間，如樣品制得過(guò)薄或濃度過(guò)低，常常使弱的甚至中等強(qiáng)度的吸收譜帶顯示不出來(lái)；如果樣品太厚或過(guò)濃，會(huì)使許多主要吸收譜帶超出標(biāo)尺刻度，彼此連成一片，看不出準(zhǔn)確的波數(shù)位置和精細(xì)結(jié)構(gòu)。樣品中不應(yīng)含有游離水，水的存在不但干擾試樣的吸收譜面貌，而且會(huì)腐蝕吸收槽窗。同時(shí)也要注意光路中不應(yīng)有co2，它也會(huì)干擾吸收譜的形態(tài)。對(duì)于多組分的試樣，在進(jìn)行紅外光譜測(cè)繪前應(yīng)盡可能將組分分離，否則譜帶重疊，以致無(wú)法解釋譜圖。樣品表面反射的影響對(duì)于一般物質(zhì)，因表面反射而引起的能量損失約為百分之幾，使反射引起的能量損失增加，造成譜帶變形，樣品表面反射還會(huì)產(chǎn)生干涉條紋。二、固體樣品的制備1.粉末法這種方法是把固體樣品研磨至2^m左右的細(xì)粉，懸浮在易揮發(fā)的液體中，移至鹽窗上，待溶劑揮發(fā)后即形成一均勻薄層。為了減少散射現(xiàn)象，就必須把樣品研磨至直徑小于人射光的波長(zhǎng)，即必須磨至直徑2回以下。懸浮法（糊狀法）顆粒直徑小于2m的粉末懸浮在吸收很低的糊劑中(液體石蠟、全鹵化的焊類)。對(duì)于大多數(shù)固體試樣，都可以使用糊狀來(lái)測(cè)定它們的紅外光譜。糊狀法不能用來(lái)作定量的工作，因?yàn)橐后w槽的厚度難以掌握。光的散射也不易控制。鹵化物壓片法；壓片法是對(duì)固體樣品較常用的一種制樣方法。精確稱取樣品0.3?3mg,與約200mg的鹵化物共同研磨并混合均勻，將混合物小心倒入壓模中。在真空條件下，同時(shí)緩慢加壓全約為15MPa。，維持一分鐘就可以獲得透明的薄片。常用的幾種鹵化物的折射率分別是KCI(1.49)，NaCI(1.54)，KBr(0.56)。這幾種材料中KBr不僅紅外透過(guò)率好，而且吸濕性差(相對(duì)而言)，不變軟，燒結(jié)壓低，特別是它的折射率與許多礦物相近，所以是最常用的制片基質(zhì)。但是假如樣品的折射率較低，則宜采用KCI，若樣品的折射率高，應(yīng)選用KI或銫、鉈以全銀的鹵化物AgCI(n=1.98)。KBr的主要缺點(diǎn)是吸濕性仍偏大，在使用前最好在573K烘干，在制備樣品時(shí)，即使在干燥箱中進(jìn)行樣品的混研，也難避免吸水，在測(cè)譜時(shí)要注意游離水的吸收譜帶是否由于KBr的吸水造成。因此為消除它的影響，常用純KBr在同樣條件下壓一補(bǔ)償片。固體樣品采用壓片法制成紅外光譜樣品有較多的優(yōu)點(diǎn)，主要是使用的鹵化物屬紅外透明的，在紅外掃描的區(qū)域內(nèi)不出現(xiàn)干擾的吸收譜帶，其次可以根據(jù)樣品的折射率選擇不同的基質(zhì)，把散射光的影響盡可能地減小。壓成的薄片易于保存(可放在干燥器中)，便于重復(fù)測(cè)試或攜帶。最后，壓片時(shí)所用的樣品和基質(zhì)都可以借助于天平精確稱量，可以根據(jù)需要精確地控制壓片中樣品的濃度和片的厚度，便于定量測(cè)試。薄膜法這是紅外光譜實(shí)驗(yàn)技術(shù)中常用的另一種固體制樣方法，根據(jù)樣品的物理性質(zhì)，而有不同的制備薄膜的方法。剝離薄片熔融法溶液法沉淀薄片法三、液體和氣體制樣法對(duì)于有機(jī)化合物，液體樣品較多，一般把液體注入液體槽中進(jìn)行測(cè)定，液體槽有可拆卸式和固定密封式(圖4-19)兩種。

氣?7Z金屬Q(mào)玻璃槽體4槽架圖4-19固定密封液槽圖4-20紅外氣體槽對(duì)氣態(tài)樣品，常將氣體充灌于氣體槽中（圖4-20）進(jìn)行測(cè)量。氣體槽是一直徑約為40mm、長(zhǎng)100mm的玻筒，兩端配有透紅外的窗片（NaCl或KBr），玻管兩端要嚴(yán)密不漏氣。吸收帶的強(qiáng)度可以通過(guò)調(diào)整槽內(nèi)的壓力加以控制。在測(cè)定時(shí)必須防止水蒸氣的干擾。四、傅立葉變換紅外光譜法樣品檢測(cè)器M3樣品檢測(cè)器圖5-21邁克遜干涉儀FTIR不用狹縫，消除了狹縫對(duì)光譜能量的限制，使光能的利用率大大提高。傅里葉變換紅外分光光度計(jì)還具有以下特點(diǎn)：（1）分辨率高，可達(dá)0.lcm-1，波數(shù)準(zhǔn)確度高達(dá)0.0lcm-1。（2）掃描時(shí)間短，在幾十分之一秒內(nèi)可掃描一次?？捎糜诳焖倩瘜W(xué)反應(yīng)的追蹤、研究瞬間的變化、解決氣相色譜和紅外的聯(lián)用問(wèn)題。（3）極高的靈敏度。可在短時(shí)間內(nèi)進(jìn)行多次掃描，使樣品信號(hào)累加、貯存。噪音可以平滑掉，提高了靈敏度?？梢杂糜诤哿糠治?。樣品量可以少到10-9?10-11g?？梢耘cGC連用，GC-FTIR。測(cè)量范圍寬。可以研究10000?l0cm-1范圍的紅外光譜。價(jià)格貴，操作較復(fù)雜，環(huán)境要求高。第五節(jié)振動(dòng)光譜在材料研究中的應(yīng)用一、無(wú)機(jī)化合物的基團(tuán)振動(dòng)頻率紅外光譜圖中的每一個(gè)吸收譜帶都對(duì)應(yīng)于某化合物的質(zhì)點(diǎn)或基團(tuán)振動(dòng)的形式，而無(wú)機(jī)化合物在中紅外區(qū)的吸收，主要是由陰離子(團(tuán))的品格振動(dòng)引起的，它的吸收譜帶位置與陽(yáng)離子的關(guān)系較小，通常當(dāng)陽(yáng)離子的原子序數(shù)增大時(shí)，陰離子團(tuán)的吸收位置將向俄波數(shù)方向作微小的位移。因此，在鑒別無(wú)機(jī)化合物的紅外光譜圖時(shí)，主要著重于陰離子團(tuán)的振動(dòng)頻率。水的紅外光譜表4-5不同狀態(tài)水的紅外吸收頻率(cm-1)o—H伸縮振動(dòng)彎曲振動(dòng)游離水37561595吸附水34351630結(jié)晶水3200-32501670-1685結(jié)構(gòu)水(羥基水)?36401350—1260氫氧化物中不主要是以O(shè)H-離子存在，無(wú)水堿性氫氧化物中OH-的伸縮振動(dòng)頻率都在355O?3720cm-1范圍內(nèi)，例如NaOH在3637cm-1，Mg(OH)2為3698cm-1，Ca(OH)2為3644cm-1。兩性氫氧化物中OH-的伸縮振動(dòng)偏小，其上限在3660cm-1。如Zn(OH)2、AI(OH)3分別為3260cm-1和3420cm-1。這里陽(yáng)離子對(duì)OH的伸縮振動(dòng)有一定的影響。水分子的O—H振動(dòng)已知一個(gè)孤立的水分子是用兩個(gè)幾何參數(shù)來(lái)表示的，即RO-H=0.0957nrn，H=104.50度，它有三個(gè)基本振動(dòng)。但是含結(jié)品水的離子品體中，由于水分子受其他陰離子團(tuán)和陽(yáng)離子的作用，改變了Ro-h。甚至HOH，從而會(huì)影響振動(dòng)頻率。2.碳酸鹽(CO32-)的基團(tuán)振動(dòng)碳酸鹽離子CO32-和SO42-、PO43-等具有強(qiáng)的共價(jià)鍵，力常數(shù)較高。未受微擾的碳酸離子是平面三角形對(duì)稱型，它的簡(jiǎn)正振動(dòng)模式有：對(duì)稱伸縮振動(dòng)1064cm-1紅外非活性(拉曼活性)非對(duì)稱伸縮振動(dòng)1415cm-1紅外卡+拉曼活性面內(nèi)彎曲振動(dòng)680cm-1紅外卡+拉曼活性面外變曲振動(dòng)879cm-1紅外活性3.無(wú)水氧化物(1)MO化合物這類氧化物大部分具有NaCl結(jié)構(gòu)，所以它只有一個(gè)三重簡(jiǎn)并的紅外活性振動(dòng)模式，如MgO、NiO、CoO分別在400cm-1、465cm-1、400cm-1有吸收譜帶。(2)M2O3化合物剛玉結(jié)構(gòu)類氧化物有AI2O3、Cr2O3、Fe2O3等,它們的振動(dòng)頻率低且譜帶寬，在700?200cm-1。其中Fe2O3的振動(dòng)頻率低于相應(yīng)的Cr2O3。這三種氧化物的紅外光譜示于圖4—30(a),但是對(duì)于剛玉型結(jié)構(gòu)的振動(dòng)卻尚無(wú)較滿意的解釋。(3)AB3O4尖品石結(jié)構(gòu)化合物尖品石結(jié)構(gòu)的化合物在700?400cm-1有兩個(gè)大而寬的吸收譜帶，是B3+—O的振動(dòng)引起。二、礦物的紅外光譜定性分析用紅外光譜對(duì)礦物進(jìn)行定性分析可以包括兩個(gè)內(nèi)容：一是鑒定它究竟屬何種物質(zhì)，是否含有其他雜質(zhì)；二是可以進(jìn)一步確定它的結(jié)構(gòu)并作較深入的分析，與其他譜儀的分析一樣，在作紅外光譜的定性分析時(shí)，也常?？梢越梃b已有標(biāo)準(zhǔn)圖譜和數(shù)據(jù)來(lái)確定未知礦物。定性分析的一般方法分析譜帶的特征對(duì)已得到的質(zhì)量較好的譜圖，首先分析所有的譜帶數(shù)目，各譜帶的位置和相對(duì)強(qiáng)度。不必如鑒定有機(jī)化合物那樣把譜帶劃分成若干個(gè)區(qū)，因?yàn)闊o(wú)機(jī)物阻離子團(tuán)的振動(dòng)絕大多數(shù)在1500cm-1以下。但是要注意高頻率振動(dòng)區(qū)是否有OH-或H2O存在，以確定礦物是否含水(但是要注意吸附水)。然后再依次確定每一個(gè)譜帶的位置及相對(duì)強(qiáng)度。最先應(yīng)注意最強(qiáng)的吸收譜帶的位置，而后可以用以下方法中任一種來(lái)進(jìn)行分析。對(duì)已知物的驗(yàn)證為合成某種礦物，需知它的合成純度時(shí)，可以取另一標(biāo)準(zhǔn)礦物分別做紅外光譜加以比較或借助于已有的標(biāo)準(zhǔn)紅外譜圖或資料卡查對(duì)。假如除了已對(duì)的話帶外，還存在其他的譜帶、，則表明其中尚有雜質(zhì)，或本反應(yīng)完全的原料化合物或反應(yīng)的中間物。這時(shí)還可以進(jìn)一步把標(biāo)準(zhǔn)物放在參比光路中，與待分析試樣同時(shí)測(cè)定，就得到了其他物質(zhì)的光譜圖，可以確定雜質(zhì)屬于何種物質(zhì)。未知礦物的分析如果待測(cè)礦物完全屬未知情況，則在作紅外光譜分析以前，應(yīng)對(duì)樣品作必要的準(zhǔn)備工作和對(duì)其性能的了解。例如礦物的外觀、晶態(tài)或非晶態(tài)；礦物的化學(xué)成分(這一點(diǎn)很重要，因?yàn)閺幕瘜W(xué)成分可以得知待測(cè)礦物主要屬于硅酸鹽、鋁酸鹽或其他陰離子鹽的化合物，可作為進(jìn)一步分析的參考依據(jù))；礦物是否含結(jié)品水或其他水(可以用差熱分析先進(jìn)行測(cè)定，這對(duì)處理樣品有指導(dǎo)意義，因?yàn)榧t外測(cè)定必須除去吸附水)；礦物是屬于純化合物或混合物或者是否有雜質(zhì)等。如果礦物是晶態(tài)物質(zhì)，也可以借助于X射線作測(cè)定。紅外光譜標(biāo)準(zhǔn)譜圖和有關(guān)索引書(shū)進(jìn)行紅外光譜的定性分析，與X射線分析一樣，需要利用純物質(zhì)的譜圖作最后的驗(yàn)證，這些標(biāo)準(zhǔn)譜圖比較常見(jiàn)的有：“薩特勒”(Sadtler)標(biāo)準(zhǔn)紅外光譜"DMS”(DocumentationofMolecularSpectroscopy)孔卡片API(AmericanPetroleumInstitute)紅外光譜資料?！兜V物的紅外光譜法》(InfraredSpectroscopyofMinerals)。它除了講述紅外光譜的基本原理外，對(duì)無(wú)機(jī)化合物的基團(tuán)振動(dòng)特點(diǎn)和礦物的分析收集了一些話圖和數(shù)據(jù)，對(duì)硅酸鹽礦物按結(jié)構(gòu)分析尤為詳盡?！稛o(wú)機(jī)化合物的紅外光譜》(InfraredSpectrumofInorganicCompounds)收集了純天機(jī)化合物的紅外光譜圖，但屬于礦物的分析比較少。三、礦物紅外光譜的定量分析紅外光譜法也可以對(duì)混合物中各組分進(jìn)行定量分析，其原理是對(duì)比吸收譜帶的強(qiáng)度，因此，與X射線分析一樣，對(duì)各組分要確定一個(gè)特征振動(dòng)頻率，不受其他振動(dòng)頻