光谱分析(1IR)教材

1、1材料分析技术材料分析技术主讲主讲 东南大学材料科学与工程学院东南大学材料科学与工程学院 万克树万克树 副教授副教授 材料学院：材料学院： Room 515 答疑时间：单周周一上午答疑时间：单周周一上午 电话电话 52090670 2022年年5月月8日日信箱信箱 密码密码 southeastuniversity第四章 光谱分析法 光谱分析法概述光谱分析法概述 红外吸收光谱法 拉曼散射光谱法3光谱分析法 光谱分析法是基于物质对不同波长光的吸收、发射等现象而建立起来的一类光学分析法。 光谱是光的不同波长成分及其强度分布按波长或波数次序排列的记录，它描述了物质吸收或发射光的特征，可以给出物质的组成

2、、含量以及有关分子、原子的结构信息。4光谱分析法概述 电磁波谱 原子能态 价电子 内层电子 分子能态 固体能带 光谱法分类 光谱分析仪器与光学元件5电磁波的性质1 波长（） 相邻两个波峰或波谷之间的直线距离，单位为米（m）、厘米（cm）、微米（m）、纳米（nm）。这些单位之间的换算关系为1m102cm106m109nm。2 频率（v） 单位时间内通过传播方向某一点的波峰或波谷的数目，即单位时间内电磁场振动的次数称为频率，单位为赫兹（Hz，即s-1）。63 波数（） 每厘米长度内所含的波长的数目，它是波长的倒数，即 1 / 波数单位常用cm-1来表示。4 传播速度 辐射传播速度等于频率v乘以波长

3、，即v 。在真空中辐射传播速度与频率无关，并达到最大数值，用c表示，c值准确测定为2.997921010cm/s7电磁波谱8原子能态-原子结构与电子量子数 核外电子的运动状态由n(主量子数)、l(角量子数)、m(磁量子数)、s(自旋量子数)和ms(自旋磁量子数)表征。5个量子数也相应表征了电子的能量状态(能级结构)。n、l、m对核外电子状态的表征意义 9原子的电子能级示意图 10原子能态与原子量子数 多电子原子中，存在着电子与电子相互作用等复杂情况，量子理论将这些复杂作用分解为： 轨道-轨道相互作用：各电子轨道角动量之间的作用 自旋-自旋相互作用：各电子自旋角动量之间的作用 自旋-轨道相互作用

4、：指电子自旋角动量与其轨道角动量的作用，单电子原子中也存在此作用 并将轨道-轨道及自旋-自旋作用合称为剩余相互作用，进而通过对各角动量进行加和组合的过程（称为偶合）获得表征原子整体运动状态与能态的原子量子数。 11原子基态、激发及能级跃迁 通常，原子核外电子遵从能量最低原理、包利（Pauli）不相容原理和洪特（Hund）规则，分布于各个能级上，此时原子处于能量最低状态，称之为基态。 原子中的一个或几个电子由基态所处能级跃迁到高能级上，这时的原子状态称激发态，是高能态；而原子由基态转变为激发态的过程称为激发。 显然，激发需要能量，此能量称为激发能，常以电子伏特（eV）表示，称为激发电位。 激发能

5、的大小应等于电子被激发后所处（高）能级与激发前所处能级（能量）之差。 高能级电子向低能级空轨道的移动称为跃迁。 跃迁选择定则。 激发-跃迁对应于吸收与发射。12价电子跃迁与原子光谱 原子价电子能级发生变化而产生。 激发-跃迁对应于吸收光谱与发射光谱。 价电子跃迁能量变化在1-20eV之间。 所以波长大多分布在紫外-可见光区域。13内层电子跃迁与X射线光谱 内层电子跃迁能量较高，对应波长X射线区域。 除了辐射X射线还有部分能量以Auger电子的形式放出。14原子光谱为线状光谱，原子光谱为线状光谱，分子光谱为带状光谱；为什么？分子光谱为带状光谱；为什么？原子光谱图原子光谱图分子光谱图分子光谱图分子

6、能态15E=Ee+ Ev + Er + En + Et + Ei分子中原子的核能： En分子的平移能：Et电子运动能： Ee原子间相对振动能： Ev 0.05-1eV分子转动能： Er 0.05eV 以下基团间的内旋能： Ei在一般化学反应中， En不变； Et 、 Ei较小； E=Ee+ Ev + Er 分子产生跃迁所吸收能量的辐射频率： =Ee / h + Ev / h + Er / h 分子中的能量16 分子光谱复杂，电子跃迁时带有振动和转动能级跃迁； 分子的紫外-可见吸收光谱是由纯电子跃迁引起的，故又称电子光谱，谱带比较宽； 分子的红外吸收光谱是由于分子中基团的振动和转动能级跃迁引起的

7、，故也称振转光谱； 分子的荧光光谱是在紫外或可见光照射下，电子跃迁至单重激发态，并以无辐射弛豫方式回到第一单重激发态的最低振动能级，再跃回基态或基态中的其他振动能级所发出的光； 分子的磷光是指处于第一最低单重激发态的分子以无辐射弛豫方式回到第一最低三重激发态，再跃迁回到基态所发出的光；跃迁类型与分子光谱17固体中能带的形成 原子中核外电子在原子轨道上运动并处于不同的分立能级上。当N个原子相接近形成晶体时将发生原子轨道的交叠并产生能级分裂现象。 量子理论证明，N个原子中原先能量值相同的能级（如各原子的2s能级）将分裂成N个能量各不相同的能级；但分裂的各能级能量差值不大。 由于固体中原子数N很大（

8、1mm3晶体，N=10191021），因而N个分裂的能级差值极小，以致于可以视为连续分布，即形成有一定宽度的能带。 一般晶体的能带宽度（Eg）约为几个eV（最多不过几十个eV）。 18能带的形成（示意图） 19能带结构的基本类型及相关概念 禁带 能隙 价带 导带 满带 空带 绝对零度时固体中电子占据的最高能级称为费米能级，其能量称费米能（EF）。20光（波）谱分析法原子光谱法（电离，价电子跃迁）分子光谱法其它光谱法原子发射光谱法原子吸收光谱法原子荧光光谱法紫外-可见吸收光谱法红外吸收光谱法分子荧光与磷光光谱法化学发光光谱法拉曼光谱法核磁共振与顺磁共振波谱法X射线荧光光谱法21光谱分析法仪器的基

9、本流程 光谱仪器通常包括五个基本单元光源；单色器；样品；检测器；显示与数据处理22 光源依据方法不同，采用不同的光源：火焰、灯、激光、电火花、电弧等；依据光源性质不同，分为： 连续光源连续光源：在较大范围提供连续波长的光源，氢灯、氘灯、钨丝灯等； 线光源线光源：提供特定波长的光源，金属蒸气灯(汞灯、钠蒸气灯)、空心阴极灯、激光等；23 单色器 单色器单色器：获得高光谱纯度辐射束的装置，而辐射束的波长可在很宽范围内任意改变； 主要部件主要部件：（1）进口狭缝；（2）准直装置(透镜或反射镜)：使辐射束成为平行光线； （3）色散装置(棱镜、光栅)：使不同波长的辐射以不同的角度进行传播； （4）聚焦透

10、镜或凹面反射镜，使每个单色光束在单色器的出口曲面上成像。24 单色器 单色器25棱镜 棱镜对不同波长的光具有不同的折射率，波长长的光，折射率小；波长短的光，折射率大。 平行光经过棱镜后按波长顺序排列成为单色光；经聚焦后在焦面上的不同位置上成像，获得按波长展开的光谱； 棱镜的分辨能力取决于棱镜的几何尺寸和材料； 棱镜的光学特性可用色散率和分辨率来表征；26棱镜的特性与参数（1 1）色散率）色散率 角色散率：用d/d表示，偏向角对波长的变化率；dd2sin12sin2dd22nn 棱镜的顶角越大或折射率越大，角色散率越大，分开两条相邻谱线的能力越强，但顶角越大，反射损失也增大，通常为60度角； 线

11、色散率：用dl /d表示，两条相邻谱线在焦面上被分开的距离对波长的变化率； 倒线色散率：用d/dl 表示，27（2）分辨率 相邻两条谱线分开程度的度量：相邻两条谱线分开程度的度量：ddnbR： 两条相邻谱线的平均波长；：两条谱线的波长差；b：棱镜的底边长度；n：棱镜介质材料的折射率。 分辨率与波长有关分辨率与波长有关，长波的分辨率要比短波的分辨率小，棱镜分离后的光谱属于非均排光谱非均排光谱。28光栅 透射光栅，反射光栅；透射光栅，反射光栅； 光栅光谱的产生是多狭缝干涉与单狭缝衍射共同作用的结果，前者决定光谱出现的位置，后者决定谱线强度分布；29光栅参数： 光栅的特性可用色散率和分辨率来表征，当

12、入射角不变时，光栅的角色散率可通过对光栅公式求导得到：cosdndd d/d为入射角对波长的变化率，即光栅的角色散率。 当很小，且变化不大时，cos 1，光栅的角色散率决定于光栅常数 d 和光谱级数n ，常数，不随波长改变，均排光谱（优于棱镜之处）。 30光栅的分辨率R 光栅的分辨率R 等于光谱级次（n）与光栅刻痕条数（N）的乘积：NnR 光栅越宽、单位刻痕数越多、R 越大。 宽度50mm，N=1200条/mm， 一级光谱的分辨率： R=1501200=610431狭缝 单色器的进口狭缝起着单色器光学系统虚光源的作用。复合光经色散元件分开后，在出口曲面上形成相当于每条光谱线的像，即光谱。转动色

13、散元件可使不同波长的光谱线依次通过。 分辨率大小不仅与色散元件的性能有关，也取决于成像的大小，因此希望采用较窄的进口狭缝。分辨率用来衡量单色器能分开波长的最小间隔的能力；最小间隔的大小用有效带宽表示： S = DWD为线色散率的倒数；W为狭缝宽度；32试样装置 光源与试样相互作用的场所（1）吸收池）吸收池 紫外-可见分光光度法：石英比色皿 荧光分析法： 红外分光光度法：将试样与溴化钾压制成透明片（2）特殊装置）特殊装置 原子吸收分光光度法：雾化器中雾化，在火焰中，元素由离子态原子； 原子发射光谱分析：试样喷入火焰；33检测器（1）光检测器）光检测器硒光电池、光电二极管、光电倍增管、硅二极管阵列

14、检测器、半导体检测器（2）热检测器）热检测器 真空热电偶检测器：红外光谱仪中常用的一种； 热释电检测器：34信号、与数据处理系统现代分析仪器多配有计算机和软件系统来完成：数据采集、信号处理、数据分析、结果打印35 光谱分析法概述 红外吸收光谱法红外吸收光谱法 拉曼散射光谱法36红外吸收光谱法 历史概述 理论基础 仪器构成 样品制备 图谱解析与应用 新发展37红外光谱的范围200nm 400nm 780nm 1000um近紫外可见红外0.78um2.5um50um1000um中红外区远红外区近红外区38mcmcm/10/1/41142000510cm例如m5波数/cm-11800年英国科学家赫谢

15、尔发现红外线1936年世界第一台棱镜分光单光束红外光谱仪制成1946年制成双光束红外光谱仪60年代制成以光栅为色散元件的第二代红外光谱仪70年代制成傅立叶变换红外光谱仪，使扫描速度大大提高1. 70年代末，出现了激光红外光谱仪，共聚焦显微红外光谱仪等红外光谱的历史40红外吸收光谱的特点优点： 特征性高。极少有不同化合物有相同的红外光谱。 无机、有机、高分子等气、液、固均可测定。 所需样品少，几毫克到几微克。 操作方便、速度快、重复性好。 已有的标准图谱较多，便于查阅。41红外吸收光谱的特点缺点： 灵敏度和精度不够高，含量小于1难测出。 多用于定性分析，定量分析的准确度和灵敏度低于可见和紫外吸收

16、光谱。 有些物质不能产生红外吸收光谱。 原子（Ar、Ne、He等），单原子离子（K+、Na+、Ca2+等），同质双原子分子（H2、O2、N2 等）。 有些吸收峰的理论解释难度大。42红外光谱的理论基础43振动吸收的条件 振动的频率（IR）与光谱中某段频率相同，或者说，IR光的某些光子能量要与振动能相吻合。必要条件 振动必须引起偶极矩变化，才是IR活性的。即正负电荷中心的间距发生变化。IR活性振动。 如果振动引起极化度变化，则是Raman活性的。44分子的电子云在交变电场作用下会诱导出电偶极矩 P 分子的电偶极矩由下式表示：P = E = E0cos20t 分子的极化度（Polarizabili

17、ty) E入射光的交变电场强度 振动活性的判断 = 0是红外活性的依据，分子振动时电偶极矩随振动改变就会产生红外吸收，即分子具有红外活性。45 = 0 + （d /dq)0q（2）式中0是分子在平衡位置的极化度q是双原子分子的振动坐标 q = r re式中 r 是双原子分子的核间距 re是平衡位置的核间距已知：q = q0 cos2t 所以P = 0E0cos20t + 1/2 q0E0（d /dq)0 cos2(0- ) t + cos2(0+ ) t 瑞利散射拉曼散射Stokes线反Stokes线（d /dq)0 = 0是拉曼活性的依据，分子振动时极化度随振动改变就会产生拉曼散射，即分子具

18、有拉曼活性。46均来源于分子的振动频率变化 相互排斥原则：具有对称中心的分子，其红外和拉曼活性是互相排斥的，红外吸收强则拉曼吸收弱。例如：极性基团振动时常伴随偶极矩变化，因而产生较强的红外吸收，非极性基团振动时极化度变化越大，拉曼散射越强，故非极性基团分析常用拉曼光谱CCSSNN拉曼强拉曼活性与红外活性比较47 相互允许原则：凡是没有对称中心的分子，红外和拉曼都是活性的 相互禁阻规则：对于少数分子的振动，其红外和拉曼光谱都是非活性的。如乙烯分子的扭曲振动，既没有偶极矩的变化，亦没有极化度的变化，在红外和拉曼光谱中均得不到谱峰。kc21C-光速K-键力常数u-折合质量2121mmmmm1m2红外

19、光谱产生于分子的振动.从经典力学的观点，采用谐振子模型来研究双原子分子的振动，即化学键相当于无质量的弹簧，它连接两个刚性小球，它们的质量分别等于两个原子的质量。根据虎克定律：双原子分子的振动C-CC=CC=CK 4-6x10-58-12x10-512-20 x10-5 g/s2V 119016832062 cm-1同类原子组成的化学键，力常数越大，振动频率越大。实际上在一个分子中，基团与基团之间，化学键之间都会相互影响，因此，振动频率不仅决定于化学键两端的原子质量和键力常数，还与内部结构和外部因素（化学环境）有关。由于原子的种类和化学键的性质不同，以及各化学键所处的环境不同，导致不同化合物的吸

20、收光谱具有各自的特征，据此可以对化合物进行定性分析。51 2、多原子分子振动模型（1）简正振动 多原子分子的振动是复杂的，但可以把它们的振动分 解成许多简单的基本振动单元，这些基本振动 称为简正振动。 简正振动具有以下特点： 1） 振动的运动状态可以用空间自由度（坐标）来表示，体系中的每一质点具有XYZ三个自由度； 2）振动过程中，分子质心保持不变，分子整体不转动； 3） 每个原子都在其平衡位置上作简谐振动，各原子的振动频率及位相相同，即各原子在同一时间通过其平衡位置，又在同一时间达到最大的振动位移； 4）分子中任何一个复杂振动都可以看成这些简正振动的线性组合。 52 （2）简正振动的基本类型

21、53（3）简正振动的数目 简正振动的数目称为振动自由度。每个振动自由度对应于IR谱图上的一个基频吸收带。 分子的总自由度取决于构成分子的原子在空间中的位置。每个原子空间位置可以用直角坐 标系中x、y、z三个坐标表示，即有三个自由度。显然，由n个原子组成的分子，具有3n个总 自由度，即有3n种运动状态，而3n种运动状态包括了分子的振动、平动和转动。54即: 3n = 振动自由度 + 平动自由度 + 转动自由度 振动自由度 = 3n - 平动自由度 - 转动自由度 对于非线性分子，振动自由度 = 3n - 6 对于线性分子，振动自由度 = 3n - 5 一般观察到的振动数要少于简正振动，原因是：

22、分子的对称性。通常分子的对称伸缩振动无红外活性。 两个或多个振动的能量相同时，产生简并。 吸收强度很低时无法检测。 振动能对应的吸收波长不在中红外区。56例1：H2O（极性分子）振动自由度=3*3-6=3振动形式：吸收峰波数:57例2： CO2（非极性分子）振动自由度=3*3-5=4振动形式： 振动相同，简并状态 Vs振动为非活性振动，振动波数1388cm-1，但不吸收红外光。注: + 表示垂直屛面向内移动，- 表示垂直屛面向外移动。多原子分子的基本振动引起的红外吸收称为基频谱带，实际上在红外图谱中，还可以看到基频谱带之外的吸收峰，包括：（1）倍频谱带由基态跃迁至第二、第三激发态所产生的谱带；

23、（2）组合频谱带两个或两个以上基频之和或之差、或基频与倍频的结合 产生的谱带；（3）振动耦合频率两个基团相邻且振动频率相差不大时，振动耦合引起吸收频率偏离基频，移向高频或低频方向产生的振动频率。（4）费米共振倍频和组合频与某基频相近，相互作用而产生强吸收或发生峰分裂。含氢基团产生的振动耦合或费米共振现象，均可以通过氘代而加以鉴别。因为当含氢基团氘代以后，其折合质量的改变会使吸收频率发生变化，此时氘代前的耦合或费米共振条件不再满足，有关的吸收峰会发生较大的变化。 振动耦合举例： 振动耦合对不同醇中C-O吸收频率的影响甲醇 乙醇 丁醇-2CO (cm-1) 1034 1053 1105上述吸收频率

24、的变化是由于伸缩振动与相邻伸缩振动的耦合之故。由此可见，振动耦合使某些振动吸收的位置发生变化，对功能团的鉴定带来不便。但正因为如此，使红外光谱成为某一特定化合物确认的有效手段。红外吸收光谱与分子结构的关系红外光谱源于分子振动产生的吸收，其吸收频率对应于分子的振动频率。大量实验结果表明，一定的官能团总是对应于一定的特征吸收频率，即有机分子的官能团具有特征红外吸收频率。这对于利用红外谱图进行分子结构鉴定具有重要意义。62红外光谱仪63红外吸收光谱仪 也叫红外分光光度计 第一代：用棱镜作色散元件 第二代：用光栅作色散元件 第三代：干涉型傅立叶变换红外光谱仪 第四代：激光红外光谱仪 由光源、样品室、单

25、色器以及检测器等部分组成。一、色散型红外光谱仪1、基本结构光源吸收池单色器检测器光源参比样品单色器检测器红外光谱的仪器（1）光源Nernst灯：用氧化锆、氧化钇和氧化钍烧结而成的中空棒和实心棒 炭化硅棒涂有稀土化合物的Ni-Cr螺旋灯丝30mm1-2mmZrO2 ThO2 Y2O3室温不导电加热到7000C开始导电，同时产生连续红外辐射工作温度：17500C（2）单色器可采用棱镜和光栅为了使波长范围增宽，通常可采用几块光栅由于红外辐射的强度低，狭缝不能太窄，因此单色性差（3）检测器热检测器热电偶等光检测器InSb、InAs、PbSe等半导体材料受光照射后导电性变化而产生信号光检测器的灵敏度比热

26、检测器高几倍，但需要液氮冷却。（4）吸收池（A）固体样品吸收池通常采用压片法，将KBr与样品充分研磨，混匀，压片后进行测定。也可采用调糊法，将研细的样品用氟化煤油或重烃油调糊，夹在两盐片间测定。（B）气体和液体吸收池因玻璃有红外吸收，因此吸收池通常采用盐类的单晶，如KBr、LiF等。这些材料易吸潮，故操作环境应干燥70年代出现，是一种非色散型红外吸收光谱仪，其光学系统的主体是迈克尔逊（Michelson）干涉仪。测量步骤：1、测得一组包含原辐射全部光谱信息的干涉图；2、经计算机进行傅立叶变换，获得红外吸收光谱图。傅立叶变换红外光谱仪Fourier Transform Infrared Spec

27、trometer (FTIR)光源检测器 样品动镜定镜O扫描距离2-18cm速度0.05-4cm/s1）当O点到动镜和定镜的距离相等无光程差相长干涉2）O点到两镜距离（表示）相差/4的偶数倍相长干涉相差/4的奇数倍相消干涉发生在上述两种位移之间，亦部分干涉。若令 I 为两光束干涉后的强度，则 I（ ）=0.5 I() Cos2 / 或 I（ ）=0.5I() Cos2以上讨论的是单色光的干涉，若同时有多个频率的光，则任意频率的光强随两镜距离之差的变化为：Ii()=0.5Ii(i)Cos2i 总光强为I()= Ii()= 0.5 Ii(i)Cos2i +-I()= 0.5I()Cos2d若光的波

28、长连续分布以上讨论的是Michelson干涉仪移动时两镜相差任意时的光强I()，而我们更关心光强随波长的变化 I（ ）而不是光强随两镜距离差的变化I()+-I()= 0.5I()Cos2d+-I ()= I()Cos2d傅立叶变换傅立叶变换（实域谱）（频域谱）4000.03000200015001000450.0cm-1A I ()FTIR不需要分光，所有频率同时测量，检测灵敏度高，用干涉条纹，精度高。FTIR不需要分光，光通量大，扫描速度极快，能在很短的时间里（3000 饱和300099（二）、2500-2000三键和积累双键区 （CO2吸收2365、2335需扣除）C=C， C=N， C=

29、C=C（三）、2000-1500双键振动区C=C1600-1670 （中、低强度）苯环1450、1500、1580、1600 （特征）C=O脂肪酮：1715左右取代基使双键性减弱，吸收频率下降100（四）、1500-1300CH 弯曲振动区CH314601380（此峰分叉表示偕二甲基）CH21470 左右101（六）、910 以下苯环取代烯的碳氢弯曲振动（本区和上区）（五）、1300-910单键伸缩、分子骨架振动、部分含氢基团弯曲振动等我们曾计算得： CC 1200CO 1100CN102在解析红外光谱时，要同时注意吸收峰的位置、强度和峰形。以羰基为例。羰基的吸收一般为最强峰或次强峰。如果在1

30、680-1780 cm-1有吸收峰，但其强度低，这表明该化合物并不存在羰基，而是该样品中存在少量的羰基化合物，它以杂质形式存在。吸收峰的形状也决定于官能团的种类，从峰形可以辅助判断官能团。以缔合羟基、缔合伯胺基及炔氢为例，它们的吸收峰位只略有差别，但主要差别在于峰形：缔合羟基峰宽、圆滑而钝；缔合伯胺基吸收峰有一个小小的分叉；炔氢则显示尖锐的峰形。解析三要素103（1）根据质谱、元素分析结果得到分子式。（2）由分子式计算不饱和度U。U=四价元素数 -（一价元素数/2）+（三价元素数/2）+ 1如苯，U=6-6/2+1=4 （3）可以先观察官能团区，找出存在的官能团，再看指纹区。如果是芳香族化合物

31、，应定出苯环取代位置。 根据官能团及化学合理性，拼凑可能的结构。 （4）进一步的确认需与标样、标准谱图对照及结合其它仪器分析手段得出的结论。（5）标准红外谱图集最常见的是萨特勒(Sadtler)红外谱图集。目前已建立有红外谱图的数据库方便检索。谱图解析顺序104C12H241、不饱和度=12-24/2+1=12、3075 说明有不饱和烃，可能是烯3、1640 有C=C，肯定是烯4、3000-2800大量饱和烃5、2920、2850CH2多于CH36、1460CH27、980、915烯的C-H振动，有端乙基1640307014609809153000-2800105CH2 = CH -（CH2）

32、9 - CH3此化合物的结构是：106红外光谱在无机材料研究中的应用矿物红外光谱特征 矿物红外光谱反映矿物化学成分、结构特征，矿物大多数属离子化合物，具各种阴离子团（硅酸盐、碳酸盐、硼酸盐、磷酸盐、硫酸盐、钨酸盐、钼酸盐、砷酸盐、钒酸盐、铬酸盐），振动强大、稳定。 矿物红外光谱能较快测出各种阴离子团，以阴离子团再研究相关的阳离子成分及矿物成分结构。 具同一阴离子团矿物类，吸收频率、强度是一致的，因此利用矿物阴离子团及特征吸收频率，通过相应的研究能迅速测定矿物。107矿物阴离子团及特征吸收频率OH-37002900PO43-1200940、650540SiO44-1175860、540470SO

33、42-12101040、680570VO43-930730U2O7900880、480470、280270WO42-850780、720200108矿物阴离子团特征吸收频率（cm-1）AsO43-880770BO33-15001300、950850、700400BO45-880700、700400CO32-15301320、1001040、890800、745670CrO42-900820HCO32-33002000、19301840、17001600、1000940 840830、710690、670640H2O36503000、17001590MoO42-850780、700200NO3-

34、18101730、15201280、10601020、850800、770715109矿物名称特征吸收频率（cm-1）萤石275方解石721、873881、14351410白云石729菱铁矿737菱镁矿748菱锌矿743菱锰矿727白铅矿1410、677文石1471、707、692110石英512515、778780、796800、10841085微斜长石1142、1134、1120、1100、768、742、728、648、602、584、535、463、428、398高岭石37043689、36723664、36533650、36283620、11001093、10381035、10121

35、000、918912、542535、475468透闪石铁阳起石3625、3648、3660、3673蒙脱石620630、 845850、10801090伊利石822845、10101025、10701080钙铝榴石钙铁榴石550650、8001000镁橄榄石铁橄榄石8001000 111F-H磷灰石的FTIR spectrum50010001500200025003000350040000.00.20.40.60.81.0Fhap3-allabsorbancev(cm-1) B112金云母的FTIR谱5001000150020002500300035004000-0.4-0.3-0.2-0.1

36、0.00.10.2vut187-allabsorbancev(cm-1) B113114粘土矿物类型的鉴别115116117118红外光谱在宝玉石检测中的应用 宝玉石检测基本上是采用无损伤方式，随着宝玉石工艺的不断革新发展，人工优化改善充填技术日益提高。 红外光谱能较快准确测定宝玉石中(OH)n、H2O、H3O、OH-及高分子材料（硅基聚合物、环氧树脂、塑料）确定宝玉石名称及优化处理内涵。 合成宝玉石与天然宝玉石在红外光谱上有不同反映： 天然祖母绿在34003800cm-1有一强吸收峰，这与天然祖母绿中含有一定结晶水（H2O）有关。 助熔剂合成祖母绿无此强吸收水峰， 水热法合成祖母绿还具274

37、5、2830、2995、3490cm-1吸收峰，而它们不存在于天然祖母绿中。 119 天然绿松石中无2950cm-1吸收峰； 注塑绿松石中具2950cm-1吸收峰。 天然欧泊中无5725、5810、5780、5810、5890、5925cm-1吸收峰； 聚合物充填欧泊中具5725、5810、5780、5810、5890、5925cm-1吸收峰。 天然紫晶中无3540cm-1吸收峰； 合成紫晶中具3540cm-1吸收峰。120碳酸盐的研究(cm-1)v3v2v4方解石CaCO31425877712白云石CaMg(CO3)21440881729菱镁矿MgCO31441884747121水的存在状态asbendings游离H2O固态322016203400液态361516403450气态375619593657吸附H2O34351630结晶H2O32001670羟基36401300122定量分析 与其它分光光度法（紫外、可见分光光度法）一样，红外光谱定量分析