博精科技分享：如何理解傅里叶变换红外吸收光谱(FTIR)？

1简介

傅里叶变红外(FTIR)光谱是一种通过产生固体、液体或气体的红外吸收光谱来检测分子中的化学键的技术。我们已经知道，人眼看到的光只是电磁辐射光谱的一小部分。可以看出，光谱的直接高能侧是紫外线，低能侧是红外线。红外区域分析有机化合物，其波长范围为2500至16000 nm，相应的频率范围是1.9x1013至1.2x1014Hz。

红外光子能量(从1到15 kcal/mol）它不足以刺激电子，但可能会导致原子和基团之间的振动能级跳跃，从而改变其偶极矩。分子中的共价键就像刚性弹簧，可以拉伸和弯曲。当红外区域的电磁场频率等于振动频率时，就会发生这种振动跳跃。下图显示了两种分子振动：拉伸振动（对称拉伸和非对称拉伸）和弯曲振动（剪尾、摆动、摆动和扭转）。通常，偶极矩变化越大，吸收强度就越大。因此，红外光谱可以提供化学结构和化学键的信息。

红外光束被分成两束相等的光束，一束被固定的镜子反射，另一束被移动的镜子反射。这两束光被两面镜子反射后重新组合，产生干扰波。当干扰光束通过样品时，由于分子键的振动，特定频率的辐射被样品吸收。然后，探测器记录了由模数转换器数字化并存储在计算机中的光束。计算机计算傅里叶转换数据，并以吸光度计算结果（A）或透射率(T)显示与波数的关系。

吸光度（A）或透射率(T)由下式计算：

下图总结了各振动带红外光谱的一般区域。请注意，虚线上方的蓝色部分表示拉伸振动，线下的绿色部分表示弯曲振动。因为1450到600 cm-1红外光谱在该区域的复杂性和独特性通常被称为指纹区域。4000-1450 cm-1范围内的吸收带通常由双原子单元的拉伸振动引起，称为群频区域。

以下视频介绍FTIR的原理:

下表提供了见基团的红外吸收，包括拉伸吸收和弯曲吸收。因为大多数有机化合物都有C-H键，2850至3000 cm-1吸收的原因C-H键的sp3拉伸cm-1上述吸收来自C-H键的sp2拉伸，在3300 cm-1附件的吸收来自 C-H键的sp拉伸。

傅里叶变换是一种线性积分变换，用于信号在时域(或空域)和频域之间的变换。其复杂的周期函数可以用一系列简单的正弦和余弦波之和来表示。它广泛应用于物理和工程中。

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