第1节 红外基本原理
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红外光谱、核磁共振谱都是吸收光谱。
红外光谱可用来判断分子中有什么样的官能团。
核磁共振谱可用来判断分子中有哪几类氢原子,每类氢原子有多少个。
第一节红外光谱(IR)一.基本原理分子是由原子组成的。
组成有机分子的原子之间主要是通过极性键和非极性键结合在一起的。
成键原子间的运动形式可分为两大类:1.伸缩振动,用υ表示。
2.弯曲振动(变形振动),用δ表示。
具有极性的键在振动过程中出现偶极矩的变化,在键的周围产生稳定的交变电场,与频率相同的辐射电磁波相互作用,从而吸收相应的能量使振动跃迁到激发态,得到振动光谱,即红外光谱。
这种振动称为红外活性振动。
原子间的振动主要吸收波数为4000-400 cm-1的红外光。
红外光谱的横坐标为波长(2.5~25μm)或波数(4000~400cm-1),纵坐标为透过率(0-100%)。
92页123页182页223页237页253页278页310页330页362页374页图4-16 正辛烷图4-17 1-辛烯图4-181-辛炔图4-192-辛炔图6-4 邻二甲苯图6-5 间二甲苯图6-6 对二甲苯图9-1 1-氯己烷图10-3 10-4 乙醇图10-5 乙醚图10-6 正丁醚图11-1 苯酚图10-3对甲苯酚图12-4 乙醛图12-5 苯乙酮图13-4 乙酸图13-7 乙酸乙酯图15-1 硝基乙烷图15-2 硝基苯图15-6 苯胺第二节核磁共振谱(NMR)一.基本原理自旋量子数不为零的原子核由于自旋会产生磁场,形成磁矩。
磁矩在外磁场中出现不同取向的现象称为能级分裂。
与外磁场同向的为低能级,反向的为高能级。
当电磁波的能量等于高低能级间的能量差时,原子核吸收能量,产生核磁共振。
用得最多的是氢原子核谱,简称氢谱(NMR-1H)。
核磁共振谱中只有横坐标,代表化学位移。
二. 化学位移原子核外有电子,电子的运动产生了对抗外磁场的感应磁场,使核实际感受到的有效磁场强度比外磁场强度低。
核外电子产生的这种作用称为屏蔽效应,它的值用屏蔽常数σ表示。
红外线的工作原理
红外线是一种电磁波,其工作原理基于物体的热能辐射。
每个物体都会发射红外线,其辐射强度与物体的温度有关。
红外线传感器利用物体发射的红外线来检测物体的存在和温度。
红外线传感器由发射器和接收器组成。
发射器通过电流激活红外发射二极管,产生红外光束。
接收器则拥有一个感应电路和红外接收二极管,用于接收反射回来的红外光束。
当有物体进入红外线传感器的作用范围时,它会阻挡红外光束的传播。
这样,一部分红外光束被物体反射回传感器。
接收器接收到反射的红外光束后,红外接收二极管产生一个电压信号。
红外传感器通过测量反射回来的红外光的强度来检测物体的存在和距离。
假设检测到的红外光强度达到设定的阈值,传感器会输出一个信号,表示有物体存在。
此外,红外线传感器还可以通过测量反射红外光的强度来确定物体的温度。
因为物体的温度与红外辐射强度成正比,传感器可以根据测量到的红外光强度计算出物体的温度。
总之,红外线传感器利用物体的红外辐射来检测其存在和温度。
通过测量反射红外光的强度,传感器可以输出相应的信号,实现对物体的检测和测温功能。
红外光谱工作原理
红外光谱是一种常用的分析技术,其工作原理基于物质对红外辐射的吸收特性。
红外辐射的频率范围在可见光和微波之间,相应波长范围在0.78至1000微米之间。
在红外光谱仪中,首先需要获取待分析样品的红外光谱信号。
这可以通过将样品置于红外辐射源前方,使其与辐射相互作用来实现。
样品吸收一部分红外辐射,而透射另一部分辐射。
透过样品的红外光经过一个光学系统,进入光谱仪的检测器(通常是一种感光元件,比如半导体或光电二极管)。
检测器收集到的红外光谱信号被放大和处理后,可以生成一个红外光谱图。
在红外光谱图中,横坐标表示波数,纵坐标表示样品对红外辐射的吸收强度。
波数是频率的倒数,通常以
cm^-1作为单位。
通过比较待测样品的红外光谱图与已知样品的光谱图进行对比,可以确定待测样品中的化学物质。
在红外光谱图上,不同化学物质的吸收峰呈现为特定的波数和强度。
通过对红外光谱图中吸收峰的分析,可以确定样品中存在的官能团,从而确定其组成和结构。
红外光谱广泛应用于化学、生物、材料科学等领域的分析和研究中。
它具有非破坏性、快速、准确、灵敏等特点,成为许多实验室和工业控制中的重要工具。