【摘要】 多数情况下,人们主要采用红外光谱来分析有机官能团,而采用红外对无机物进行分析就要少得多了,很多教材上也没有特别地讨论无机物的红外吸收。

1. 为什么无机物不经常做红外光谱?

多数情况下,人们主要采用红外光谱来分析有机官能团,而采用红外对无机物进行分析就要少得多了,很多教材上也没有特别地讨论无机物的红外吸收。实际上,对于无机材料而言,采用XRD来定性分析要比红外光谱更加直接,而一些细节的分析采用拉曼光谱要更方便一些,因为拉曼光谱可以测量的范围更广(4000-40 cm-1),而很多无机物,特别是氧化物的谱峰信息都是在800 cm-1以下的这个范围。此外,拉曼制样简单,不受水等干扰,分辨率也高一些。

 

 

备注:这里只是相对目前的研究而言哈,实际上早期人们对于无机物的红外谱图也进行了大量的研究,这里推荐感兴趣的朋友看看《无机和配位化合物的红外和拉曼光谱》一书,作者:中本一雄(黄德如 汪仁庆译)。书中从群论出发,对不同结构特征的无机化学物进行了非常全面的讨论(从双原子分子到四原子分子,八面体分子,X2Y10分子等)

 

2. 一般用红外光谱来分析无机物中的什么信息?

红外光谱是分子振动光谱,所以万变不离其宗,红外光谱测试无机物和有机物是一样的,都是研究在振动中伴随有偶极矩变化的基团。常见的所研究的无机物主要包括H2O, CO, 氧化物,无机盐中的阴离子,配位化合物等。

对于无机盐而言,阳离子类型不同会影响到其阴离子的振动频率。例如,对于无水碱性氢氧化物而言,OH-的伸缩振动频率都在3550—3720 cm-1范围内。其中,KOH为3678 cm-1,NaOH在3637 cm-1, Mg(OH)2为3698 cm-1,Ca(OH)2为3644 cm-1。

在实际应用中,无机物的红外光谱可以用来干什么呢?举个简单的离子,对于氧化物而言,其表面的结构羟基和许多应用都有密切关系(比如催化,生物医用等)。而这些表面羟基采用XRD肯定是定不出来的,这个时候采用红外进行表征就具有优势了,特别是原位红外,可以研究在不同温度下表面羟基的变化情况,进而跟其性能联系起来。

另外,红外光谱和XRD相结合对于样品的定性分析也是非常有帮助的,因为XRD并不是万能的,有很多物质实际上是没有标准谱图的,而红外谱图能够提供一些结构上的佐证,对于确定物质组成是很有帮助的。

 

 

3. 常见无机物中阴离子在红外区的吸收频率如下表所示:

 

 

有图表的地方可以少说废话,如果大家对于常见阴离子的峰位置有什么不确定的话,可以看看上面这个表。如果想了解得更加全面,或者想从群论等理论的角度进行了解,还是推荐大家看《无机和配位化合物的红外和拉曼光谱》。

 

4. 磷,硫相关的红外特征频率范围

 

 

 

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