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红外光谱分析:原理与应用

时间:2023-06-19 理论教育 版权反馈
【摘要】:通常所指的红外光谱法,是在中红外光谱区进行的光谱分析法。由于红外光谱分析法特征性强,采用气体、液体和固体样品均可以进行测定,并具有样品用量少、不破坏样品和分析速度快等特点。在制浆造纸的分析中,红外光谱法主要用于木素纤维素和半纤作素的定性和定性分析,着重于基团分析及与其他分析方法配合进行分子化学结构方面的研究。

红外光谱分析:原理与应用

红外光谱(Infrared absorption spectrum,缩写为IR)处于可见光区和微波光区之间,其波长范围约为0.75~1000μm。根据仪器技术和应用不同,习惯上又将红外光区分为近红外光区(0.75~2.5μm),中红外光区(2.5~25μm,波数667~4000cm-1)、远红外光区(25~1000μm)等三个区。其中,在中红外光区出现绝大多数的有机化合物和无机离子的基频吸收带,而基频振动是红外光谱中吸收最强的振动。所以,中红外光谱区最适于进行定性和定量分析,它是应用极为广泛的光谱区。通常所指的红外光谱法,是在中红外光谱区进行的光谱分析法。

物质的红外光谱是其分子结构的反映,谱图中的吸收峰与分子中各基团的振动形式相对应。红外光谱法主要用于研究在振动中伴随有偶极矩变化的化合物,因此,除了单原子和同分子(如Ne、He、O2和H2等)之外,几乎所有的有机化合物在红外光区均有吸收。而且,凡是具有不同结构的两个化合物一定不会有相同的红外光谱。通常,红外吸收带的波长位置与吸收谱带的强度,反映了分子结构上的特点,可以用来鉴定未知物的结构组成或确定其化学基团;而吸收谱带的吸收强度,则与分子组成或其化学基团的含量有关,故可用以进行定量分析和纯度鉴定。

由于红外光谱分析法特征性强,采用气体、液体和固体样品均可以进行测定,并具有样品用量少、不破坏样品和分析速度快等特点。因此,该方法是鉴定化合物和测定分子结构最重要的分析方法之一。

红外分光光度计和紫外-可见分光光度相似,也是由光源、单色器、样品池、检测器和记录器等部分组成。但每部分的结构、所用材料及性能却不尽相同。傅里叶变换红外分光光度计(FT-1R)是20世纪70年代问世的第三代红外分光光度计,它运用计算机技术,使其测定速度更快,灵敏度、精确度分辨率更高,因而应用非常广泛。(www.xing528.com)

在制浆造纸的分析中,红外光谱法主要用于木素纤维素和半纤作素的定性和定性分析,着重于基团分析及与其他分析方法配合进行分子化学结构方面的研究。同时,通过制浆造纸过程中纸浆试样红外光谱的差异,推断木素和糖类的功能基及结构的变化规律,了解其反应机理等。

下面重点介绍木素的红外光谱定性分析和定量分析;纤维素结晶度的红外光谱法测定:纸和纸板中无机填料和无机涂料的红外光谱分析等。

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