今天的文章给大伙介绍下蛋白傅里叶红外光谱，和蛋白红外光谱图该怎么分析相关的内容，希望能对小伙伴们有所帮助，记得不要忘记收藏下本站喔。

本文目录一览：

• 1、（四）傅立叶变换红外光谱
• 2、红外光谱仪的工作原理是什么？
• 3、红外光谱仪的种类和工作原理是什么？
• 4、牛肉高温下氨基酸会破坏营养吗
• 5、说明傅里叶红外光谱仪与色散型红外光谱仪的区别
• 6、怎么看红外光谱图？

（四）傅立叶变换红外光谱

1.基本原理

红外光谱又称为分子振动转动光谱，是一种分子吸收光谱。当一束具有连续波长的红外光通过物质时，物质分子中某个基团的振动频率或转动频率和红外光的频率一样时，分子就吸收能量由原来的基态振（转）动能级跃迁到能量较高的振（转）动能级。因此，物质分子吸收红外辐射发生振动和转动能级跃迁的波长处就出现红外吸收峰。采用专用仪器记录下透过物质的系列红外光，就是该物质的红外光谱。红外光谱法实质是一种根据物质分子内部原子间的相对振动和分子转动等信息来确定物质分子结构和鉴别化合物的分析方法。

傅立叶变换红外光谱法（Fourier transform infrared spectroscopy，简写FTIS）是利用干涉图与红外光谱图之间的对应关系，通过测量干涉图和对干涉图进行傅立叶积分变换的方法来测定和研究红外光谱图的一种方法。

2.样品要求

（1）样品可以是加工成200目的粉末，也可用不加盖片的薄片或光片。

（2）用于以矿物结构、结晶度研究为目的样品最好采用挑选过的单矿物，以尽量减少其他矿物的影响。

3.地质应用

（1）矿物鉴定：利用红外光谱鉴定矿物是红外光谱在地学领域的基本应用。国际矿物及新矿物命名委员会规定红外光谱数据是矿物鉴定的基本数据。矿物红外光谱反映了矿物化学成分、结构特征等信息。从矿物光谱的谱带位置、形状、强度等特征，能判断矿物的类型或是哪一种矿物。如有相应的矿物谱库，则可通过光谱检索来确定矿物。也可参考公开出版的矿物红外光谱图集进行矿物鉴定。

（2）矿物类质同象及同质异象研究：类质同象是指矿物晶体结构中某种质点被其他类似的质点所代替，使晶格常数、物理化学性质发生变化，而结构型式并不改变。矿物类质同象出现一系列结构相同但成分规律变化的系列矿物，反映在红外光谱图中与之相关的吸收谱带发生规律性的位移。

同质异象是指矿物的多形现象，可作为地质作用的温度计和压力计，反映矿物形成环境的差异。成分相同但结构不同，反映在红外光谱上则有很大的差别。

（3）矿物中的水组分研究：红外光谱是研究矿物中水组分的有效手段。矿物中的水主要以分子水H2O、羟基，以及少见的H3O+形式存在，通过3000cm-1以上谱带的信息可以判断矿物结构中水的存在形式。

（4）矿物结构研究：红外光谱主要可用于矿物晶体结构中的有（无）序现象研究，对于探讨矿物形成条件具有重要意义。

（5）矿物结晶程度研究：随着矿物结晶度的降低，晶体内部结构排列变得不规则，对称性降低，反映在红外光谱上的特点是基团振动频率不再是几个固定的值，谱图上的吸收带加宽，谱带数量减少，由此可以判断矿物的结晶度。目前红外光谱法已经被用于石英、磷灰石、高岭石、三水铝石、锆石等矿物的结晶度研究；在研究陨石冲击事件的关键地质科技问题中，有研究者也采用了红外光谱法，利用黑云母和石英的结晶度变化过程表征冲击压力作用的变化。

（6）矿物中包裹体研究：研究矿物中的包裹体有助于了解矿物的形成环境和演化过程。利用红外显微镜附件对单个包裹体进行红外光谱法测试是研究单个包裹体的有效手段之一。另外在石油地质中红外光谱法也被用于有机包裹体研究。通过测得的有机包裹体红外光谱图计算有机质的烷基链碳原子数和正烷烃直链碳原子数，从而能划分油气成藏期和确定油气包裹体的成熟度。

红外光谱仪的工作原理是什么？

红外光谱仪是利用物质对不同波长的红外辐射的吸收特性，进行分子结构和化学组成分析的仪器。红外光谱仪通常由光源，单色器，探测器和计算机处理信息系统组成。根据分光装置的不同，分为色散型和干涉型。对色散型双光路光学零位平衡红外分光光度计而言，当样品吸收了一定频率的红外辐射后，分子的振动能级发生跃迁，透过的光束中相应频率的光被减弱，造成参比光路与样品光路相应辐射的强度差，从而得到所测样品的红外光谱。

电磁光谱的红外部分根据其同可见光谱的关系，可分为近红外光、中红外光和远红外光。 远红外光（大约400-10 cm-1）同微波毗邻，能量低，可以用于旋转光谱学。中红外光（大约4000-400 cm-1）可以用来研究基础震动和相关的旋转-震动结构。更高能量的近红外光（14000-4000 cm-1）可以激发泛音和谐波震动。红外光谱法的工作原理是由于震动能级不同，化学键具有不同的频率。共振频率或者振动频率取决于分子等势面的形状、原子质量、和最终的相关振动耦合。为使分子的振动模式在红外活跃，必须存在永久双极子的改变。具体的，在波恩-奥本海默和谐振子近似中，例如，当对应于电子基态的分子哈密顿量能被分子几何结构的平衡态附近的谐振子近似时，分子电子能量基态的势面决定的固有振荡模，决定了共振频率。然而，共振频率经过一次近似后同键的强度和键两头的原子质量联系起来。这样，振动频率可以和特定的键型联系起来。简单的双原子分子只有一种键，那就是伸缩。更复杂的分子可能会有许多键，并且振动可能会共轭出现，导致某种特征频率的红外吸收可以和化学组联系起来。常在有机化合物中发现的CH2组，可以以 “对称和非对称伸缩”、“剪刀式摆动”、“左右摇摆”、“上下摇摆”和“扭摆”六种方式振动。

红外光谱仪的种类和工作原理是什么？

楼主，您好。红外光谱仪的种类有： ①棱镜和光栅光谱仪。属于色散型，它的单色器为棱镜或光栅，属单通道测量。②傅里叶变换红外光谱仪。它是非色散型的，其核心部分是一台双光束干涉仪。当仪器中的动镜移动时，经过干涉仪的两束相干光间的光程差就改变，探测器所测得的光强也随之变化，从而得到干涉图。经过傅里叶变换的数学运算后，就可得到入射光的光谱。这种仪器的优点：①多通道测量，使信噪比提高。 ②光通量高，提高了仪器的灵敏度。③波数值的精确度可达0.01厘米-1。④增加动镜移动距离，可使分辨本领提高。⑤工作波段可从可见区延伸到毫米区，可以实现远红外光谱的测定。

近红外光谱仪种类繁多，根据不用的角度有多种分类方法。

从应用的角度分类，可以分为在线过程监测仪器、专用仪器和通用仪器。从仪器获得的光谱信息来看，有只测定几个波长的专用仪器，也有可以测定整个近红外谱区的研究型仪器；有的专用于测定短波段的近红外光谱，也有的适用于测定长波段的近红外光谱。较为常用的分类模式是依据仪器的分光形式进行的分类，可分为滤光片型、色散型(光栅、棱镜)、傅里叶变换型等类型。下面分别加以叙述。

二、滤光片型近红外光谱仪器：

滤光片型近红外光谱仪器以滤光片作为分光系统，即采用滤光片作为单色光器件。滤光片型近红外光谱仪器可分为固定式滤光片和可调式滤光片两种形式，其中固定滤光片型的仪器时近红外光谱仪最早的设计形式。

仪器工作时，由光源发出的光通过滤光片后得到一宽带的单色光，与样品作用后到达检测器。

该类型仪器优点是：仪器的体积小，可以作为专用的便携仪器；制造成本低，适于大面积推广。

该类型仪器缺点是：单色光的谱带较宽，波长分辨率差；对温湿度较为敏感；得不到连续光谱；不能对谱图进行预处理，得到的信息量少。故只能作为较低档的专用仪器。

三、色散型近红外光谱仪器：

色散型近红外光谱仪器的分光元件可以是棱镜或光栅。为获得较高分辨率，现代色散型仪器中多采用全息光栅作为分光元件，扫描型仪器通过光栅的转动，使单色光按照波长的高低依次通过样品，进入检测器检测。根据样品的物态特性，可以选择不同的测样器件进行投射或反射分析。

该类型仪器的优点：是使用扫描型近红外光谱仪可对样品进行全谱扫描，扫描的重复性和分辨率叫滤光片型仪器有很大程度的提高，个别高端的色散型近红外光谱仪还可以作为研究级的仪器使用。化学计量学在近红外中的应用时现代近红外分析的特征之一。采用全谱分析，可以从近红外谱图中提取大量的有用信息；通过合理的计量学方法将光谱数据与训练集样品的性质（组成、特性数据）相关联可得到相应的校正模型；进而预测未知样品的性质。

该类型仪器的缺点：是光栅或反光镜的机械轴承长时间连续使用容易磨损，影响波长的精度和重现性；由于机械部件较多，仪器的抗震性能较差；图谱容易受到杂散光的干扰；扫描速度较慢，扩展性能差。由于使用外部标准样品校正仪器，其分辨率、信噪比等指标虽然比滤光片型仪器有了很大的提高，但与傅里叶型仪器相比仍有质的区别。

四、傅里叶变换型近红外光谱仪器：

傅里叶变换近红外分光光度计简称为傅里叶变换光谱仪，它利用干涉图与光谱图之间的对应关系，通过测量干涉图并对干涉图进行傅里叶积分变换的方法来测定和研究近红外光谱。其基本组成包括五部分：①分析光发生系统，由光源、分束器、样品等组成，用以产生负载了样品 信息的分析光；②以传统的麦克尔逊干涉仪为代表的干涉仪，以及以后的各类改进型干涉仪，其作用是使光源发出的光分为两束后，造成一定的光程差，用以产生空间（时间）域中表达的分析光，即干涉光；③检测器，用以检测干涉光；④采样系统，通过数模转换器把检测器检测到的干涉光数字化，并导入计算机系统；⑤计算机系统和显示器，将样品干涉光函数和光源干涉光函数分别经傅里叶变换为强度俺频率分布图，二者的比值即样品的近红外图谱，并在显示器中显示。

在傅里叶变换近红外光谱仪器中，干涉仪是仪器的心脏，它的好坏直接影响到仪器的心梗，因此有必要了解传统的麦克尔逊干涉仪以及改进后的干涉仪的工作原理。

⑴传统的麦克尔逊（Michelson）干涉仪：传统的麦克尔逊干涉仪系统包括两个互成90度角的平面镜、光学分束器、光源和检测器。平面镜中一个固定不动的为定镜，一个沿图示方向平行移动的为动镜。动镜在运动过程中应时刻与定镜保持90度角。为了减小摩擦，防止振动，通常把动镜固定在空气轴承上移动。光学分束器具有半透明性质，放于动镜和定镜之间并和它们成45度角，使入射的单色光50%透过，50%反射，使得从光源射出的一束光在分束器被分成两束：反射光A和透射光B。A光束垂直射到定镜上；在那儿被反射，沿原光路返回分束器；其中一半透过分束器射向检测器，而另一半则被反射回光源。B光束以相同的方式穿过分束器射到动镜上；在那儿同样被反射，沿原光路返回分束器；再被分束器反射，与A光束一样射向检测器，而以另一半则透过分束器返回原光路。A、B两束光在此会合，形成为具有干涉光特性的相干光；当动镜移动到不同位置时，即能得到不同光程差的干涉光强。

⑵改进的干涉仪：干涉仪是傅里叶光谱仪最重要的部件，它的性能好坏决定了傅里叶光谱仪的质量，在经典的麦克尔逊干涉仪的基础上，近年来在提高光通量、增加稳定性和抗震性、简化仪器结构等方面有不少改进。

五、传统的麦克尔逊干涉仪工作过程中，当动镜移动时，难免会存在一定程度上的摆动，使得两个平面镜互不垂直，导致入射光不能直射入动镜或反射光线偏离原入射光的方向，从而得不到与入射光平行的反射光，影响干涉光的质量。外界的振动也会产生相同的影响。因此经典的干涉仪除需经十分精确的调整外，还要在使用过程中避免振动，以保持动镜精确的垂直定镜，获得良好的光谱图。为提高仪器的抗振能力，Bruker公司开发出三维立体平面角镜干涉仪，采用两个三维立体平面角镜作为动镜，通过安装在一个双摆动装置质量中心处的无摩擦轴承，将两个立体平面角镜连接。

三维立体平面角镜干涉仪的实质是用立体平面角镜代替了传统干涉仪两干臂上的平面反光镜。由立体角镜的光学原理可知，当其反射面之间有微小的垂直度误差及立体角镜沿轴方向发生较小的摆动时，反射光的方向不会发生改变，仍能够严格地按与入射光线平行的方向射出。由此可以看出，采用三维立体角镜后，可以有效地消除动镜在运动过程中因摆动、外部振动或倾斜等因素引起的附加光程差，从而提高了一起的抗振能力。详情请参考国家标准物质网

牛肉高温下氨基酸会破坏营养吗

：以牛背最长肌为研究对象，对其进行高温处理（110、115、121 ℃分别加热3、6、9、12、15 min），通过分析蛋白质化学键、傅里叶变换红外光谱、紫外光谱、内源荧光光谱以及蛋白质片段大小等结构信息变化，探讨高温处理对牛肉蛋白质化学作用力及肌原纤维蛋白结构的影响。结果表明，随着处理温度的升高和加热时间的延长，牛肉蛋白中离子键和氢键含量显著下降（P＜0.05），疏水相互作用和二硫键含量显著升高（P＜0.05）。肌原纤维蛋白二级结构发生重排，N—H和C—N伸缩振动以及N—H弯曲振动较为明显。高温处理促使芳香族氨基酸残基暴露于分子表面，并改变了肌原纤维蛋白质疏水区域的局部结构和蛋白质的三级结构。此外，在高温处理下肌原纤维蛋白发生了明显的降解聚集，并形成了大量小分子质量的蛋白片段。可见，高温处理能够显著改变牛肉蛋白质的化学作用力及肌原纤维蛋白的结构，本研究为高温处理下牛肉蛋白质变化机制的研究提供参考。

关键词：高温处理；牛肉蛋白质；化学作用力；肌原纤维蛋白结构

高温肉制品（如酱牛肉等）是指加热介质温度高于100 ℃（通常为115～121 ℃）、中心温度高于115 ℃并恒定适当时间的肉制品，具有营养卫生、食用方便、携带方便等特点，深受消费者喜爱[1]。加热是肉制品加工过程中最重要的工艺之一，而热加工过程中肌肉蛋白质分子间化学作用力和结构的变化对肉制品的最终品质起着重要影响[2]。李蕙蕙[3]研究发现，在鸡肉火腿肠加工过程中，随加热温度的升高，鸡胸肉盐溶蛋白溶液的疏水相互作用先剧烈上升后稳步回落，加热到80 ℃时，盐溶蛋白中210、96.5 kDa及小分子质量蛋白的电泳带全部消失。邓丽等[4]研究了鲍鱼热加工过程中蛋白间作用力及其质构特性，结果发现随温度升高，蛋白二级结构发生明显变化，各化学作用力与蛋白凝胶质构特性具有高度相关性。刘海梅等[5]研究发现，在鲢鱼鱼糜凝胶形成过程中，采用40 ℃和90 ℃两段加热，鲢鱼肌球蛋白的α-螺旋结构部分转变成β-转角和无规卷曲结构，以无规卷曲结构为主，其中α-螺旋和无规卷曲结构是维持鲢鱼鱼糜凝胶网络结构的主要蛋白质构象。张莉莉[6]的研究发现，随着处理温度（100～121 ℃）的升高，鱼糜凝胶中蛋白质二级结构无规卷曲被破坏，离子键和疏水相互作用剧烈下降，而氢键和二硫键整体呈上升的趋势。

国内外对肉制品在热加工过程中蛋白质间化学作用力和结构变化的研究多集中在火腿肠、鱼糜等方面，并且通常在100 ℃以下，而对牛肉高温肉制品的研究较少。本实验以不同高温处理的牛背最长肌为研究对象，采用化学法并结合傅里叶变换红外光谱、紫外光谱、内源荧光光谱以及十二烷基硫酸钠-聚丙烯酰胺凝胶电泳（sodium dodecyl sulfate-polyacrylamide gel electropheresis，SDS-PAGE），研究高温处理对蛋白质间化学作用力和结构的影响，以期为进一步分析高温处理过程中牛肉蛋白质变化的机理提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

选取来自河南伊赛牛肉股份有限公司宰杀的18 月龄夏洛莱牛公牛6 头，屠宰前禁食、禁水12 h。每头牛经击晕、宰杀、放血、去头蹄内脏、剥皮、劈半、冲洗后，胴体吊挂排酸3 d，选取牛背最长肌作为样品。

氯化钠、尿素、磷酸二氢钠、磷酸氢二钠、溴化钾、溴酚蓝、异丙醇、乙酸、磷酸（均为分析纯） 天津市德恩化学试剂有限公司；丙烯酰胺、四甲基乙二胺（tetramethylenediamine，TEMED）、N,N’-亚甲基双丙烯酰胺、β-巯基乙醇、SDS 美国Sigma公司。

1.2 仪器与设备

FJ-200高速分散均质机 上海标本模型厂；H1650高速离心机 长沙湘仪离心机仪器有限公司；DYCZ-24DN垂直电泳槽、DYY-6C型稳压稳流型电泳仪北京市六一仪器厂；Gel-Doc-XR+凝胶成像仪 美国Bio-Rad公司；TYAIB型高压蒸汽灭菌锅 宁波久兴医疗器械有限公司；VERTEX70型傅里叶变换红外光谱仪德国Bruker公司；UV2600紫外-可见分光光度计 日本Shimadzu公司；Cary eclipse型荧光分光光度计 美国Aglient公司。

1.3 方法

1.3.1 牛肉样品的预处理及高温处理

生鲜牛背最长肌顺着肉样纹理将其肉眼可见的表面脂肪、夹层脂肪剔除干净，并修整切割成大小均匀的方形肉块（5 cm×5 cm×1 cm），用蒸煮袋真空密封包装，随后放入高压蒸汽灭菌锅中进行高温处理。参考张莉莉[6]的方法，高温处理条件为：高压蒸汽灭菌锅压力0.12 MPa，当温度达到（110±1）、（115±1）℃和（121±1）℃后分别保持3、6、9、12、15 min，高温处理后的牛肉样品静置冷却后放在4 ℃冰箱冷藏室待测。

1.3.2 肌原纤维蛋白的提取

参照Xiong Youling L.等[7]的方法并作适当修改，准确称取5.000 0 g处理过的肉样，以未处理（0 min）的样品为对照，加入10 倍体积分离缓冲液A（0.1 mol/L KCl、2 mmol/L MgCl2、1 mmol/L乙二醇双（2-氨基乙基醚）四乙酸、0.5 mmol/L二硫苏糖醇、10 mmol/L K2HPO4，pH 7.0），10 000 r/min均质1 min后80 目纱布过滤，滤液10 000 r/min冷冻离心10 min，取沉淀，重复3 次。沉淀再加入4 倍体积分离缓冲液B（0.1 mol/L NaCl、1 mmol/L NaN3，pH 6.25），10 000 r/min冷冻离心10 min，弃上清液取沉淀，重复3 次，沉淀即为肌原纤维蛋白。

1.3.3 化学作用力的测定

参考Gómez-Guillén等[8]的方法，准确称取1 g处理后的肉样，以未处理（0 min）的样品为对照，分别加入10 mL 0.05 mol/L NaCl（SA）、0.6 mol/L NaCl（SB）、0.6 mol/L NaCl+1.5 mol/L尿素（SC）、0.6 mol/L NaCl+8 mol/L尿素（SD）、0.6 mol/L NaCl+8 mol/L尿素+1.5 mol/L β-巯基乙醇（SE），10 000 r/min均质1 min后于4 ℃条件下静置2 h，然后10 000 r/min冷冻离心10 min，取上清液。采用Lowry法测定上清液中蛋白质的含量。离子键的含量以溶解于SB与SA的蛋白质含量之差表示；氢键的含量以溶解于SC与SB的蛋白质含量之差表示；疏水相互作用的含量以溶解于SD与SC的蛋白质含量之差表示；二硫键的含量以溶解于SE与SD的蛋白质含量之差表示。离子键的相对含量以离子键的含量与所有化学作用力的含量之和的比来计算，氢键、疏水相互作用、二硫键相对含量的计算方法与之相同。

1.3.4 肌原纤维蛋白傅里叶变换红外光谱分析

准确称取1 mg不同温度处理的肌原纤维蛋白，以未处理（0 min）的样品为对照，加入100 mg KBr研磨压片，采用傅里叶变换红外光谱仪对样品在400～4 000 cm-1范围内进行全波数扫描，仪器分辨率为5 cm-1，扫描信号累加64 次。

1.3.5 肌原纤维蛋白紫外吸收光谱分析

不同温度处理的肌原纤维蛋白用10 mmol/L pH 7的磷酸盐缓冲液配制成1 mg/mL的蛋白溶液，以10 mmol/L pH 7的磷酸盐缓冲液作为空白，以未处理（0 min）的样品为对照，进行紫外光谱扫描，扫描速率10 nm/s，扫描波长范围200～600 nm。

1.3.6 肌原纤维蛋白内源荧光光谱分析

不同高温处理下的肌原纤维蛋白用10 mmol/L pH 7的磷酸盐缓冲液配制成1 mg/mL的蛋白溶液，以10 mmol/L pH 7的磷酸盐缓冲液作为空白，以未处理（0 min）的样品为对照，采用荧光分光光度计进行荧光光谱扫描，激发波长为295 nm，发射波长300～400 nm，扫描范围300～500 nm，激发和发射狭缝宽度均为5 nm。

1.3.7 肌原纤维蛋白SDS-PAGE分析

采用Laemmli[9]的电泳体系，参考姜启兴[10]的方法并做适当修改，样品质量浓度1 mg/mL，分离胶质量分数为12%，浓缩胶质量分数为5%。

1.4 数据统计分析

每次实验做3 次平行，结果用表示，采用SPSS 19.0软件进行数据分析，数据统计方法采用ANOVA进行LSD差异分析，P＜0.05表示差异显著。使用Origin 8.5软件作图。

2 结果与分析

2.1 牛肉蛋白质化学作用力的变化

由表1可见，离子键相对含量在加热初期与生鲜样品（0 min）相比显著下降（P＜0.05），并随着加热时间的延长呈不断下降的趋势，但在加热后期变化不显著（P＞0.05）。在110、115 ℃和121 ℃加热15 min后离子键相对含量分别下降了71.3%、88.4%和92.2%。氢键相对含量随着加热时间延长呈急剧下降的趋势，但在加热中期（6～9 min）变化不显著（P＞0.05）。121 ℃加热3 min后，氢键相对含量比110、115 ℃下降幅度高，达到57.8%；说明加热温度越高，氢键出现断裂的时间点越早。结果表明随着温度升高，离子键、氢键发生了断裂，相对含量减少。离子键和氢键是相对于疏水相互作用和二硫键较弱的键合力，在加热初期就能被破坏，而在加热后期无明显变化[11]。

表1 不同处理温度和时间对牛背最长肌蛋白质间化学作用力的影响

Table1 Effects of temperature and heating time on chemical forces of beef longissimus dorsi muscle proteins

说明傅里叶红外光谱仪与色散型红外光谱仪的区别

红外光谱[1]（infrared spectra），以波长或波数为横坐标以强度或其他随波长变化的性质为纵坐标所得到的反映红外射线与物质相互作用的谱图。按红外射线的波长范围，可粗略地分为近红外光谱（波段为0.8～2.5微米）、中红外光谱（2.5～25微米）和远红外光谱（25～1000微米）。对物质自发发射或受激发射的红外射线进行分光，可得到红外发射光谱，物质的红外发射光谱主要决定于物质的温度和化学组成；对被物质所吸收的红外射线进行分光，可得到红外吸收光谱。每种分子都有由其组成和结构决定的独有的红外吸收光谱，它是一种分子光谱。分子的红外吸收光谱属于带状光谱。原子也有红外发射和吸收光谱，但都是线状光谱。

量子场论或量子电动力学可以正确地描述和解释红外射线（一种电磁辐射）与物质的相互作用。若采用半经典的理论处理方法，即对组成物质的分子和原子作为量子力学体系来处理，辐射场作为一种经典物理中的电磁波并忽略其光子的特征，则分子红外光谱是由分子不停地作振动和转动而产生的。分子振动是指分子中各原子在平衡位置附近作相对运动，多原子分子可组成多种振动模式。当孤立分子中各原子以同一频率、同一相位在平衡位置附近作简谐振动时，这种振动方式称简正振动。含N个原子的分子应有3N－6个简正振动方式；如果是线性分子，只有3N－5个简正振动方式。图中示出非线性3原子分子仅有的3种简正振动模式。分子的转动指的是分子绕质心进行的运动。分子振动和转动的能量不是连续的，而是量子化的。当分子由一种振动（或转动）状态跃迁至另一种振动（或转动）状态时，就要吸收或发射与其能级差相应的光。

研究红外光谱的方法主要是吸收光谱法。使用的光谱有两种类型。一种是单通道或多通道测量的棱镜或光栅色散型光谱仪，另一种是利用双光束干涉原理并进行干涉图的傅里叶变换数学处理的非色散型的傅里叶变换红外光谱仪。

红外光谱具有高度的特征性，不但可以用来研究分子的结构和化学键，如力常数的测定等，而且广泛地用于表征和鉴别各种化学物种。

红外识谱歌

红外可分远中近，中红特征指纹区，

1300来分界，注意横轴划分异。

看图要知红外仪，弄清物态液固气。

样品来源制样法，物化性能多联系。

识图先学饱和烃，三千以下看峰形。

2960、2870是甲基，2930、2850亚甲峰。

1470碳氢弯，1380甲基显。

二个甲基同一碳，1380分二半。

面内摇摆720，长链亚甲亦可辨。

烯氢伸展过三千，排除倍频和卤烷。

末端烯烃此峰强，只有一氢不明显。

化合物，又键偏，～1650会出现。

烯氢面外易变形，1000以下有强峰。

910端基氢，再有一氢990。

顺式二氢690，反式移至970；

单氢出峰820，干扰顺式难确定。

炔氢伸展三千三，峰强很大峰形尖。

三键伸展二千二，炔氢摇摆六百八。

芳烃呼吸很特征，1600～1430。

1650～2000，取代方式区分明。

900～650，面外弯曲定芳氢。

五氢吸收有两峰，700和750；

四氢只有750，二氢相邻830；

间二取代出三峰，700、780，880处孤立氢

醇酚羟基易缔合，三千三处有强峰。

C－O伸展吸收大，伯仲叔醇位不同。

1050伯醇显，1100乃是仲，

1150叔醇在，1230才是酚。

1110醚链伸，注意排除酯酸醇。

若与π键紧相连，二个吸收要看准，

1050对称峰，1250反对称。

苯环若有甲氧基，碳氢伸展2820。

次甲基二氧连苯环，930处有强峰，

环氧乙烷有三峰，1260环振动，

九百上下反对称，八百左右最特征。

缩醛酮，特殊醚，1110非缩酮。

酸酐也有C－O键，开链环酐有区别，

开链强宽一千一，环酐移至1250。

羰基伸展一千七，2720定醛基。

吸电效应波数高，共轭则向低频移。

张力促使振动快，环外双键可类比。

二千五到三千三，羧酸氢键峰形宽，

920，钝峰显，羧基可定二聚酸、

酸酐千八来偶合，双峰60严相隔，

链状酸酐高频强，环状酸酐高频弱。

羧酸盐，偶合生，羰基伸缩出双峰，

1600反对称，1400对称峰。

1740酯羰基，何酸可看碳氧展。

1180甲酸酯，1190是丙酸，

1220乙酸酯，1250芳香酸。

1600兔耳峰，常为邻苯二甲酸。

氮氢伸展三千四，每氢一峰很分明。

羰基伸展酰胺I，1660有强峰；

N－H变形酰胺II，1600分伯仲。

伯胺频高易重叠，仲酰固态1550；

碳氮伸展酰胺III，1400强峰显。

胺尖常有干扰见，N－H伸展三千三，

叔胺无峰仲胺单，伯胺双峰小而尖。

1600碳氢弯，芳香仲胺千五偏。

八百左右面内摇，确定最好变成盐。

伸展弯曲互靠近，伯胺盐三千强峰宽，

仲胺盐、叔胺盐，2700上下可分辨，

亚胺盐，更可怜，2000左右才可见。

硝基伸缩吸收大，相连基团可弄清。

1350、1500，分为对称反对称。

氨基酸，成内盐，3100～2100峰形宽。

1600、1400酸根展，1630、1510碳氢弯。

盐酸盐，羧基显，钠盐蛋白三千三。

矿物组成杂而乱，振动光谱远红端。

钝盐类，较简单，吸收峰，少而宽。

注意羟基水和铵，先记几种普通盐。

1100是硫酸根，1380硝酸盐，

1450碳酸根，一千左右看磷酸。

硅酸盐，一峰宽，1000真壮观。

勤学苦练多实践，红外识谱不算难。

红外光谱发展史

雨后天空出现的彩虹，是人类经常观测到的自然光谱。而真正意义上对光谱的研究是从英国科学家牛顿(Newton) 开始的。1666 年牛顿证明一束白光可分为一系列不同颜色的可见光，而这一系列的光投影到一个屏幕上出现了一条从紫色到红色的光带。牛顿导入“光谱”（spectrum）一词来描述这一现象。牛顿的研究是光谱科学开端的标志。

从牛顿之后人类对光的认识逐渐从可见光区扩展到红外和紫外区。1800 年英国科学家W. Herschel 将来自太阳的辐射构成一副与牛顿大致相同的光谱，然后将一支温度计通过不同颜色的光，并且用另外一支不在光谱中的温度计作为参考。他发现当温度计从光谱的紫色末端向红色末端移动时，温度计的读数逐渐上升。特别令人吃惊的是当温度计移动到红色末端之外的区域时，温度计上的读数达到最高。这个试验的结果有两重含义，首先是可见光区域红色末端之外还有看不见的其他辐射区域存在，其次是这种辐射能够产生热。由于这种射线存在的区域在可见光区末端以外而被称为红外线。（1801 年德国科学家J.W. Ritter 考察太阳光谱的另外一端，即紫色端时发现超出紫色端的区域内有某种能量存在并且能使AgCl 产生化学反应，该试验导致了紫外线的发现。

1881年Abney 和Festing 第一次将红外线用于分子结构的研究。他们Hilger光谱仪拍下了46个有机液体的从0.7到1.2微米区域的红外吸收光谱。由于这种仪器检测器的限制，所能够记录下的光谱波长范围十分有限。随后的重大突破是测辐射热仪的发明。1880年天文学家Langley在研究太阳和其他星球发出的热辐射时发明一种检测装置。该装置由一根细导线和一个线圈相连，当热辐射抵达导线时能够引起导线电阻非常微小的变化。而这种变化的大小与抵达辐射的大小成正比。这就是测辐射热仪的核心部分。用该仪器突破了照相的限制，能够在更宽的波长范围检测分子的红外光谱。采用NaCl作棱镜和测辐射热仪作检测器，瑞典科学家Angstrem第一次记录了分子的基本振动（从基态到第一激发态）频率。1889年Angstrem首次证实尽管CO和CO2都是由碳原子和氧原子组成，但因为是不同的气体分子而具有不同的红外光谱图。这个试验最根本的意义在于它表明了红外吸收产生的根源是分子而不是原子。而整个分子光谱学科就是建立在这个基础上的。不久Julius发表了20个有机液体的红外光谱图，并且将在3000cm-1的吸收带指认为甲基的特征吸收峰。这是科学家们第一次将分子的结构特征和光谱吸收峰的位置直接联系起来。图1是液体水和重水部分红外光谱图，主要为近红外部分。图中可观察到水分子在739和970nm处有吸收峰存在，这些峰都处在可见光区红色一端之外。由于氢键作用，液体水的红外光谱图比气态水的谱图要复杂得多。

红外光谱仪的研制可追溯的20 世纪初期。1908 年Coblentz 制备和应用了用氯化钠晶体为棱镜的红外光谱议；1910 年Wood 和Trowbridge6 研制了小阶梯光栅红外光谱议；1918 年Sleator 和Randall 研制出高分辨仪器。20 世纪40 年代开始研究双光束红外光谱议。1950 年由美国PE 公司开始商业化生产名为Perkin-Elmer 21 的双光束红外光谱议。与单光束光谱仪相比，双光束红外光谱议不需要由经过专门训练的光谱学家进行操作，能够很快的得到光谱图。因此Perkin-Elmer 21 很快在美国畅销。Perkin-Elmer 21 的问世大大的促进了红外光谱仪的普及。

现代红外光谱议是以傅立叶变换为基础的仪器。该类仪器不用棱镜或者光栅分光，而是用干涉仪得到干涉图，采用傅立叶变换将以时间为变量的干涉图变换为以频率为变量的光谱图。傅立叶红外光谱仪的产生是一次革命性的飞跃。与传统的仪器相比，傅立叶红外光谱仪具有快速、高信噪比和高分辨率等特点。更重要的是傅立叶变换催生了许多新技术，例如步进扫描、时间分辨和红外成像等。这些新技术大大的拓宽了红外的应用领域，使得红外技术的发展产生了质的飞跃。如果采用分光的办法，这些技术是不可能实现的。这些技术的产生，大大的拓宽了红外技术的应用领域。 是用红外成像技术得到的地球表面温度分布和地球大气层中水蒸气含量图。没有傅立叶变换技术，不可能得到这样的图像。图1.2 Perkin-Elmer 21 双光束红外光谱议。该仪器是由美国Perkin-Elmer 公司1950 开始制造，是最早期商业化生产的双光束红外光谱议。

红外光谱的理论解释是建立在量子力学和群论的基础上的。1900 年普朗克在研究黑体辐射问题时，给出了著名的Plank 常数h, 表示能量的不连续性。量子力学从此走上历史舞台。1911 年W Nernst 指出分子振动和转动的运动形态的不连续性是量子理论的必然结果。1912 年丹麦物理化学家Niels Bjerrum 提出HCl 分子的振动是带负电的Cl 原子核带正电的H 原子之间的相对位移。分子的能量由平动、转动和振动组成，并且转动能量量子化的理论，该理论被称为旧量子理论或者半经典量子理论。后来矩阵、群论等数学和物理方法被应用于分子光谱理论。随着现代科学的不断发展，分子光谱的理论也在不断的发展和完善。分子光谱理论和应用的研究还在发展之中。多维分子光谱的理论和应用就是研究方向之一。

怎么看红外光谱图？

1，根据分子式计算不饱和度公式： 不饱和度 Ω=n4+1+(n3-n1)/2 其中： n4：化合价为4价的原子个数， n3：化合价为3价的原子个数， n1：化合价为1价的原子个数。

2，分析3300~2800cm-1区域C-H伸缩振动吸收;以3000 cm-1为界：高于3000cm-1为不饱和碳C-H伸缩振动吸收，有可能为烯，炔，芳香化合物;而低于3000cm-1一般为饱和C-H伸缩振动吸收;

3，若在稍高于3000cm-1有吸收,则应在 2250~1450cm-1频区，分析不饱和碳碳键的伸缩振动吸收特征峰，其中炔： 2200~2100 cm-1， 烯：1680~1640 cm-1 芳环：1600,1580,1500,1450 cm-1若已确定为烯或芳香化合物，则应进一步解析指纹区，即1000~650cm-1的频区，以确定取代基个数和位置(顺、反，邻、间、对);

4，碳骨架类型确定后,再依据官能团特征吸收，判定化合物的官能团;

5，解析时应注意把描述各官能团的相关峰联系起来，以准确判定官能团的存在,如2820，2720和1750~1700cm-1的三个峰，说明醛基的存在。

扩展资料：

红外光谱是分子能选择性吸收某些波长的红外线,而引起分子中振动能级和转动能级的跃迁，检测红外线被吸收的情况可得到物质的红外吸收光谱，又称分子振动光谱或振转光谱。

通常将红外光谱分为三个区域：近红外区(0.75~2.5μm)、中红外区(2.5~25μm)和远红外区(25~300μm)。一般说来，近红外光谱是由分子的倍频、合频产生的；中红外光谱属于分子的基频振动光谱；远红外光谱则属于分子的转动光谱和某些基团的振动光谱。

由于绝大多数有机物和无机物的基频吸收带都出现在中红外区，因此中近红外光谱仪红外区是研究和应用最多的区域，积累的资料也最多，仪器技术最为成熟。

参考资料：百度百科-红外光谱

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