近紅外區

近紅外區由電子躍遷加上振動和轉動躍遷引起的，其波數為12 500～4000cm-1(波長0.80～2.5μm)，它也是倍頻和組合帶區。

基本介紹

• 中文名：近紅外區
• 外文名：near infrared region
• 相關概念：紅外光譜、電磁波等
• 所屬學科：物理
• 特點：波長0.80～2.5μm

紅外光譜與分子結構的關係

一個化合物的紅外光譜基本上是特定官能團吸收帶的重疊，但是，由於它們同分子內其他原子相互間的微細作用而使每一化合物的光譜具有它本身的特徵。

(1)近紅外區

近紅外區的一端在約 處和可見區相接，另一端延伸到大約 。這個區域內發現有許多吸收帶，它們是由基帶的諧頻帶和合頻帶(常與氫原子有關)產生的。在近紅外區內，可採用石英制的光學器件、靈敏度較高的近紅外檢測器和較強的光源，近紅外區常可用於做定量分析工作。

可用近紅外光譜法來分析甘油、肼、氟利昂、有機薄膜、丙酮和發煙硝酸中的水。如果其他吸收帶的干擾影響嚴重或待測的水濃度很低，可用甘油或乙二醇萃取水後加以分析。

(2)中紅外區

中紅外區可被分成“原子團頻率”區—— 和指紋區—— ，在原子團頻率區內，吸收帶可歸因於分子內由兩個原子構成的振動基元，這些吸收帶在不同的化合物里表現出明顯的位移。在指紋區內的光譜，主要是由於單鍵伸縮頻率和一個與分子其餘部分連線鍵運動的多原子系統的彎曲振動。 ·

(3)遠紅外區

的光譜區包含碳、氮、氧和氟與質量大於19的原子連結鍵的彎曲振動和環形系統或不飽和系統內的附加彎曲運動。這種出現在遠紅外區的低頻分子振動特別敏感於分子總體結構的變化。在研究確定作為一個整體的分子時，可預測由同一基本化合物構成的不同異構體形式所具有的遠紅外吸收帶之間的差異。由於有機金屬化合物的遠紅外吸收頻率常敏感子金屬離子或原子，因此可用於研究配價鍵，這—光譜區還特別適用子研究重原子和弱鍵的有機金屬或無機化台物。

紅外光譜的基本概念

光的性質及電磁輻射分類

光是一種電磁波，既有波動性也有微粒性。光波在空間傳播的速度(c)等於波長(λ)與頻率(v)的乘積，即 。每一粒光子的能量是hv(h為普朗克常數，h=6.625 X 10^-34J)，光的能量是光子能量的整數倍，即E_光能= 。

光是電磁波的一個組成部分，紅外光、可見光、紫外光等都屬於電磁波，區別在於它們的能量與頻率不同。根椐各種電磁波的波長和頻率，可分為如下幾個區(表1)。

表1 電磁波分類表

波長(μm)	名稱	產生原因
0.1	X光區	原子內層電子躍遷
0.1~0.4	紫外區	元素原子外層電子躍遷及分子內原子的外層電子躍遷
0.4~0.7	可見區	元素原子外層電子躍遷及分子內原子的外層電子躍遷
0.15~1000	紅外區	分子內原子間形成鍵的振動、轉動
10^5	核磁區	分子中原子核自旋引起

紅外吸收光譜的產生

紅外光作用於所研究的某物質，該物質分子就要吸收光源中與分子能級相當的這部分光能，並將其變為另一種能量，即分子的振動和轉動能量，記錄其透過之後的系列紅外光強度，這就是紅外吸收光譜。

紅外吸收光譜常以透過率或吸光度為縱坐標，以波長(μm)或波數(cm^-1)為橫坐標作圖。波數與波長的換算公式為：

波數(cm^-1)=10⁴/(波長(μm)).

紅外區分為近紅外區、中紅外區和遠紅外區(表2)。近紅外區主要用來研究分子化學鍵(O—H，N—H和C—H鍵)的倍頻和組合頻吸收。遠紅外區主要用於研究金屬有機化合物的金屬有機鍵振動及無機化合物的鍵振動、晶格振動以及分子的純轉動。大多數有機化合物和許多無機化合物化學鍵振動的基頻均位於中紅外區。因此，在結構和組成分析中，中紅外區最為重要。黏土礦物吸收光譜的波長範圍一般為2.5~25μm(4000~400cm^-1)，位於中紅外區。

表2 紅外區分類表

名稱	波長(μm)	波數(cm^-1)
近紅外區	0.8~2.5	12500~4000
中紅外區	2.5~50	4000~200
遠紅外區	50~1000	200~10