紅外分光光度法
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紅外光譜學是光譜學中研究電磁光譜紅外部分的分支。它包括了許多技術，到目前為止最常用的是吸收光譜學。同所有的分光鏡技術一樣，它可以被用來鑒別一種化合物和研究樣品的成分。紅外光譜學相關表見於文獻，方便查找。
目錄 |
理論
化學鍵的振動是量子化的。分子會吸收特定頻率的紅外線，使化學鍵由振動基態躍遷至激發態（通常是第一激發態）。在通常狀態下，分子的所有共價鍵幾乎全部處于振動的基態。化學鍵的振動可用簡諧振子近似，所以欲使化學鍵振動能級發生改變，吸收光的頻率應為：
其中π為圓周率，c為真空中光速，k為化學鍵的「勁度係數」，μ為約化質量。約化質量由下式給出：
其中mA和mB分別為成鍵原子A和B的質量。不同的化學鍵，隨著成鍵原子的不同，約化質量也會不同；而即使對於相同的成鍵原子，由於化學鍵性質不同（比如碳碳雙鍵和碳碳單鍵），其「勁度係數」也會不同。故而不同化學鍵會有不同的特徵頻率。
一個分子的總自由度為3N（N為分子中原子的數量）。其中平移自由度為3，分別對應對於x、y和z三個方向；同樣的，旋轉自由度亦為3。所以對於非線型分子，其振動模式（vibrational mode）的數量為3N-6。由於繞鍵軸旋轉不計入旋轉自由度，對於線型分子，振動模式的數量為3N-5。簡單的雙原子分子只有一種振動模式，那就是伸縮。更複雜的分子，其振動方式也更為複雜。例如亞甲基中的碳氫鍵，就可以以 「對稱伸縮」、「非對稱伸縮」、「剪刀式擺動」、「左右搖擺」、「上下搖擺」和「扭擺」六種方式振動（見下圖）。
對稱伸縮
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非對稱伸縮
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剪刀式擺動
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左右搖擺
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上下搖擺
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扭擺
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一般地，紅外光譜上的信號數量應與分子的振動模式數量相同，但分子的振動模式若為紅外活躍，必須能使分子偶極矩改變；所以並不是所有的振動模式都能在紅外光譜中被觀察到。此外，不同振動模式之間可以耦合，並在紅外光譜上顯示信號。
測量樣品時，一束紅外光穿過樣品，各個波長上的能量吸收被記錄下來。這可以由連續改變使用的單色波長來實現，也可以用傅立葉變換來一次測量所有的波長。這樣的話，透射光譜或吸收光譜或被記錄下來，顯示出被樣品紅外吸收的波長，從而可以分析出樣品中包含的化學鍵。
這種技術專門用在共價鍵的分析。如果樣品的紅外活躍鍵少、純度高，得到的光譜會相當清晰，效果好。更加複雜的分子結構會導致更多的鍵吸收，從而得到複雜的光譜。但是，這項技術還是用在了非常複雜的混合物的定性研究當中。
樣品製備
固態樣品可溶解於有機溶劑如二氯甲烷、氯仿或甲苯中，獲取光譜前先掃描相應的純溶劑獲得背景光譜，再掃描含有樣品的溶液，通過計算機處理即可獲得樣品的紅外光譜。也可將樣品與礦物油混合研磨製成糊狀物進行掃描。還可以將樣品與溴化鉀研碎混合充分混合後壓片進行掃描。 液態樣品可以直接通過掃描獲取紅外光譜，也可以製成溶液後進行掃描。
典型方法
在有機分子中吸收鍵的總結
運用
傅立葉變化紅外光譜學
另見
紅外光譜學相關表
外部鍵接
參考來源
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