红外区域划分和应用指南

红外光线（IR）亦称振转光谱，因为它主要来源于分子振动，同时也因分子转动而产生。所有的分子都是由化学键联结的原子组成，原子与原子之间的键长与键角并非固定不变的，如同用弹簧连接一样，整个分子一直处于不断振动状态。图2-1所示为分子振动的示意图。

图2-1　分子振动示意图

键的振动频率不仅与键体本身有关，也受到全分子的影响。当一定频率的红外光子照射分子时，如果分子中某一个振动频率与它等值，这个键就吸收红外辐射而增加能量，其振动就会加强。如果分子中没有同样频率的键，红外辐射就不会被吸收。因此，用连续变化的红外光照射样品时，则通过样品吸收池的红外辐射，在某些区域较弱，在其他区域则较强。

若将透射的红外辐射强度对波数（或波长）做记录图，即可得到一种表示吸收带的曲线，这种曲线称之红外光谱。(www.xing528.com)

分子的常态能（E）近似于转动能量（Er）、振动能量（Ev）、电子能量（Ee）三者之和。振动能量比转动能量高100倍，每一振动状态都存在着几个转动能态。因此，当每种振动能级发生跃迁时（符合一定选律），同时有转动能的改变，因后者能量较小，结果谱线密集使振动光谱线加宽成带状。分子吸收红外辐射的条件是在分子振动时，产生偶极矩的净变化不等于零，只有在这种情况下，交变的辐射场才能与分子相互作用，并使它的运动状态发生变化。例如CO、NO，由于分子周围的电荷分布是不对称的，其中一个原子具有比另一个原子大的电子密度，因此当两个原子中心间的距离发生变化，即发生振动时，将产生一个与辐射电磁场相互作用的振动电磁场，如果辐射的频率和分子的固有振动频率相匹配，那么就会有净能量转换，而使分子振动发生变化，从而产生辐射吸收，同时不对称分子围绕其质心的转动，也会引起周期性的偶极变化，因此也可与辐射发生相互作用。但像O2、N2、Cl2等同核分子发生振动和转动时，由于偶极矩不发生变化，所以不吸收红外辐射，即非红外活性的。

根据红外辐射波长的不同，红外光谱分为三个区域，即近红外区（0.7～2.5μm）、中红外区（2.5～25μm）和远红外区（25～1000μm）。近红外区主要用于研究O—N、N—H、C—H键的倍频和组合频吸收，此区域的吸收峰强度一般都比较弱。中红外区主要用于研究分子振动能级的跃迁，大多数有机化合物和有机离子的基频吸收都落在这一区域内，所以亦称基频红外区，人们所说的红外光谱一般是指中红外区光谱。远红外区主要用于研究分子的纯转动能级跃迁及晶体的晶格振动。