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1、THE FIRST LESSON OF THE SCHOOL YEAR仪器分析课件第10章红外吸收光谱分析目CONTENTSCONTENTS红外吸收光谱分析概述红外吸收光谱仪器的结构与原理红外吸收光谱分析实验技术红外吸收光谱分析的应用实例红外吸收光谱分析的挑战与展望录01红外吸收光谱分析概述 红外吸收光谱的基本原理红外吸收光谱的产生分子在红外光的特定波长范围内吸收能量，引起振动和转动能级的跃迁。红外光谱的表示方法以波长或波数为横坐标，以吸光度或透射比为纵坐标。红外光谱的谱带由特定波长范围内的多个吸收峰组成，代表特定化学键或基团的振动。红外吸收光谱的应用领域用于鉴定有机化合物的结构，如烃、醇、酸
2、、酯等。用于研究无机化合物的结构和化学键，如矿物、陶瓷等材料。用于研究生物大分子的结构和功能，如蛋白质、核酸等。用于检测和监测环境中的污染物和化学物质。有机化学无机化学生物学环境科学红外光谱的发现。19世纪中叶红外光谱仪器的发明和应用。20世纪初红外光谱技术的不断改进和应用领域的拓展。20世纪中叶至今红外吸收光谱的发展历程01红外吸收光谱仪器的结构与原理红外吸收光谱仪器的结构分束器检测器将入射光分为两束，一束用于样品，另一束用于参考。检测经过样品后的光信号，转换为电信号。光源样品室信号处理系统发射连续或脉冲红外光，为样品提供能量。放置待测样品，确保无空气和水分干扰。对电信号进行放大、滤波和数字
3、化处理。当红外光照射到样品上时，分子振动能级间的跃迁引起特定波长的光被吸收，形成光谱。通过测量样品和参考的光强，可以获得样品的红外光谱图。通过与标准物质对比，可以确定样品中存在的官能团或化学键。红外吸收光谱仪器的工作原理采用棱镜或光栅作为分束器，具有较高的分辨率和波数精度，但体积较大。色散型红外光谱仪傅里叶变换红外光谱仪近红外光谱仪中红外光谱仪采用干涉仪作为分束器，具有较高的灵敏度和较快的扫描速度，且体积较小。采用近红外光源，主要用于有机分子结构分析，具有较高的穿透能力和抗干扰能力。采用中红外光源，主要用于有机和无机化合物的结构分析，具有较高的分辨率和波数精度。红外吸收光谱仪器的分类与特点01
4、红外吸收光谱分析实验技术将样品研磨成粉末，与特定填料混合，压制成片或制作成液体涂层。固体样品制备将液体样品涂敷在盐片上或使用液池技术。液体样品制备将气体样品通过特定吸收剂或光路系统。气体样品制备样品制备技术进行光谱采集，记录红外吸收光谱。设置实验参数，如扫描范围、分辨率、扫描次数等。打开红外光谱仪，预热并稳定仪器。进行样品制备，将待测样品置于样品槽中。数据处理与分析，提取光谱特征并进行解释。实验操作流程0103020405基线校正峰识别与归属定量分析结构解析实验数据处理与分析方法01020304消除背景干扰，突出样品特征峰。根据已知峰位和峰形，识别未知峰并确定其归属。利用已知标准品和待测样品进
5、行对比，计算含量。结合其他谱图信息，如核磁共振、质谱等，对化合物结构进行解析。01红外吸收光谱分析的应用实例反应机理研究通过监测反应过程中红外光谱的变化，可以研究化学反应的机理和动力学。有机官能团鉴定利用特征频率区的吸收峰，可以确定有机化合物中存在的官能团。确定化学键和分子结构红外光谱可以用于鉴定化学键的类型、数目以及分子构型，从而确定化合物的结构。在化学领域的应用实例123红外光谱可以用于研究聚合物的分子结构和结晶度，以及聚合物共混物和复合材料的相容性和相分离。聚合物材料分析通过分析陶瓷和玻璃材料在红外光谱中的特征吸收峰，可以研究其成分和微观结构。陶瓷和玻璃材料分析利用红外光谱可以研究金属表
6、面的吸附物和反应活性，以及金属表面的氧化和腐蚀行为。金属表面分析在材料科学领域的应用实例利用傅里叶变换红外光谱可以对大气中的温室气体、有毒气体和有机污染物进行定性和定量分析。大气污染物监测水质监测土壤和沉积物分析红外光谱可以用于检测水体中的溶解有机物、无机离子和污染物的含量，评估水质状况。通过红外光谱可以研究土壤和沉积物的组成、矿物组成以及有机污染物的分布和迁移转化规律。030201在环境科学领域的应用实例01红外吸收光谱分析的挑战与展望红外光谱分析需要高精度的仪器和稳定的测量条件，以确保结果的准确性和可靠性。仪器精度和稳定性红外光谱分析需要样品具有一定的透明度和纯净度，因此样品处理和制备过程
7、需要严格控制。样品处理和制备在复杂的样品中，一些物质可能会对红外光谱产生干扰，影响分析结果的准确性。干扰物质的影响当前面临的主要挑战快速测量技术为了满足实际应用的需求，发展快速测量技术是必要的，例如采用光子计数技术、提高扫描速度等。高精度仪器随着技术的不断发展，高精度、高稳定性的红外光谱仪器将会不断涌现，提高分析的准确性和可靠性。智能化分析系统结合人工智能和机器学习技术，构建智能化分析系统，实现自动化的数据处理和结果预测。技术发展与展望03化学反应机理研究红外光谱分析可用于研究化学反应过程中的物质变化，为化学反应机理的研究提供重要信息。01环境监测红外光谱分析可用于检测大气、水体中的有害物质，为环境保护提供有力支持。02生物医学研究红外光谱分析可用于研究生物大分子的结构和功能，为疾病诊断和治疗提供新的手段。在未来科学领域的应用前景