分子光譜法與螢光
紅外光譜法
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紅外光譜法是在「聽」分子裡的化學鍵如何擺動。每一根化學鍵都有點像一根連著兩個原子的小彈簧,每根彈簧都按自己天生的節奏在抖。當你讓紅外光——也就是剛剛越過紅色、溫暖而看不見的那段光——穿過樣品時,化學鍵會恰好吸收掉與它抖動節奏相合的那些顏色,讓其餘的光通過。
說得更準確些,儀器測量樣品對每個頻率的紅外光吸收了多少,並把它畫成一張光譜。光譜上的每一個凹陷都對應著一種特定的分子振動,比如某根鍵的伸縮或彎曲運動。由於不同的鍵會在各自特徵的頻率吸收,這些凹陷組成的圖案就像一張化學簽名。
它之所以重要,是因為紅外光譜法能很快告訴你樣品裡有哪些官能團——也就是 O–H、C=O、C–N 這類活潑的小片段,而且往往只需極少量材料、幾乎不用前處理。它誠實的侷限在於:它擅長指認這些「積木塊」,卻很難單憑自己就釘死一個未知物的確切結構;化學家通常會把它和別的方法配合使用。
一種未知液體在 3300 cm⁻¹ 附近出現一個又強又寬的吸收,在 1715 cm⁻¹ 附近出現一個尖銳的凹陷。寬峰提示有 O–H 基團,尖峰提示有 C=O 基團——合起來指向一種羧酸。
特徵吸收峰揭示出分子帶有哪些官能團。
紅外光譜法和拉曼光譜法都在探測分子振動,但遵循相反的規則:一個振動若改變分子的偶極矩,就在紅外裡強烈出現;若改變分子的極化率,就在拉曼裡強烈出現。兩種方法是互補的,而不是可以互相替代的。
又稱
另見