又到了我们给大家分享有关傅里叶红外光谱氧气的时候了，同时我们也会对与之对应的傅里叶红外光谱法的原理进行一样的解释哦，希望小伙伴们可以仔细的阅读，如果能对你们正好有所帮助，记得支持一下本站哦。

本文目录一览：

• 1、傅里叶红外光谱仪能测量二氧化碳，氢气等成分吗
• 2、傅里叶红外光谱仪，为什么不能测量o2，he，ar
• 3、说明傅里叶红外光谱仪与色散型红外光谱仪的区别
• 4、艾伯塔油砂/原油地球化学特征
• 5、傅里叶红外光谱仪测的是什么

傅里叶红外光谱仪能测量二氧化碳，氢气等成分吗

氢气红外检测不出，可以先用样品袋收集，然后以考虑GC-TCD，能定量定性，很简单的，也很容易。

一氧化碳，二氧化碳，丙烯，甲烷，氧气等之类的，当然可以用也可以用GC-TCD定性定量。一氧化碳，丙烯，甲烷等还可以考虑GC-Fid, FID的精度比TCD还高得多。

你说的气体红外，也是可以的，但不能检测出氢气和氧气。一氧化碳，二氧化碳都有很明显的峰可以直接鉴定，甲烷丙烯等如果你的产物里有的话，也能检测出其对应的特有官能团，如丙烯的碳碳双键，甲烷的碳氢震动峰等。但是，红外一般用来定性，定量的话不是很靠谱，至少我认为不靠谱。

傅里叶红外光谱仪，为什么不能测量o2，he，ar

傅里叶红外光谱仪（FT-IR）是分子吸收光谱，不同的官能团，化学键振动或转动，对不同波数的红外光有吸收，据此，可以测定出样品有哪些官能团或化学键存在或变化，用以物质的定性、定量、反应过程等的研究。

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。

艾伯塔油砂/原油地球化学特征

艾伯塔油砂矿生产的原油产量自2002年起已超过加拿大年产油量的50%。配合勘探生产的需要，近年来我们围绕油砂的成因分析了大量的油砂岩心样品(部分样品情况参见表6－1)。下面根据这些样品的族组成特征、饱和烃和芳香烃生物标志物特征，探讨研

究区内高酸值油砂沥青的地球化学特征。

一、油砂沥青族组分特征原油和油砂沥青的族组分特征是反映原油油品好坏的重要标志之一。从表6－1中可以看出，可以正常生产的下白垩统Mannville组低酸值原油含有较多的饱和烃和芳香烃，而其他高酸值油砂沥青的饱和烃和芳香烃含量则相对减少，非烃的含量则相对增加，这可能主要与原油的生物降解程度有关。沥青质含量在这些样品中变化不大。

表6－1 艾伯塔油砂和相关原油样品族组成特征

图6－11 艾伯塔油砂沥青样品的总酸值分布与族组成的关系

Mannville组低酸值原油的饱和烃/芳烃比值较高，而高酸值油砂沥青的饱和烃/芳烃比值都比较低(表6－1)。总体看来，油砂沥青总酸值的增加与饱和烃和芳香烃含量的下降和非烃含量上升有一定关系，但与沥青质含量没有直接关系(图6－11)。

二、油砂沥青饱和烃生物标志物组成特征

利用饱和烃馏分中烷烃生物标志物可以判断油砂沥青有机质的来源、沉积环境、成熟度以及生物降解程度。通过对研究区原油和油砂的正构烷烃、支链烷烃、类异戊二烯烃以及各类的甾萜类化合物等生物标志物进行分析，可以获得高酸值油砂沥青的成因信息。

正构烷烃是非生物降解原油饱和烃馏分中的优势组分，而在生物降解油中它们往往是最先受影响的成分。图6－12展示了研究区原油和油砂沥青的饱和烃色谱图，从中可以清楚地区分出三类特征不同的饱和烃色谱图:①Mannville组低酸值原油，遭受轻微的生物降解，只有少量正构烷烃损失(图6－12A);②所有油砂沥青样品的饱和烃色谱图上正异构烷烃基本丧失，形成特征的鼓包，饱和烃色谱图上能够直接辨认的化合物主要是藿烷和甾烷生物标志物(图6－12B，C，D);③个别油砂沥青样品遭受严重生物降解，从而使得25－降藿烷成为饱和烃色谱图上强峰之一(图6－12D，样品#6741)。

图6－12A 艾伯塔代表性油砂沥青样品的饱和烃气相色谱图

图6－12B 艾伯塔代表性油砂沥青饱和烃气相色谱图(一)

图6－12B 艾伯塔代表性油砂沥青饱和烃气相色谱图(二)

图6－12C 艾伯塔代表性油砂沥青饱和烃气相色谱图

图6－12D 艾伯塔代表性油砂沥青饱和烃气相色谱图

图6－13和图6－14是所研究样品饱和烃馏分m/z191和217质量色谱图，反映样品中甾萜烷化合物分布。一般而言，海相碳酸盐源岩生成的原油相对富集三环萜烷。这些化合物的抗生物降解能力较强，在严重生物降解原油中，当甾烷和藿烷遭受破坏趋于消失或改变时，对三环萜烷几乎没有明显的影响。研究区采集的原油和油砂沥青样品总体上富含三环萜烷，其碳数分布范围在C19－C30之间，多数并不完整。它们的C21/C23三环萜烷比值也有一定的变化范围，但与原油生物降解的程度似乎没有明显的关系。

图6－13 艾伯塔代表性油砂沥青样品的饱和烃馏分m/z191质量色谱图(一)化合物1～6—C20～C25三环萜烷;7—Ts;8—Tm;9—25－降藿烷;10～12，14～17—C29～C35－17α(H)－藿烷;13—伽马蜡烷

图6－13 艾伯塔代表性油砂沥青样品饱和烃馏分m/z191质量色谱图(二)

图6－13 艾伯塔代表性油砂沥青样品的饱和烃馏分m/z191质量色谱图(三)

图6－14 艾伯塔代表性油砂沥青样品饱和烃馏分m/z217质量色谱图(一)甾烷化合物鉴定:1—C21;2—C22;3＆4—20S＆20R－13β，17α－C27;5＆6—20S＆20R－13β，17α－C29;7～10，11～14，15～18—C27，C29和C30正常甾烷

图6－14 艾伯塔代表性油砂沥青样品饱和烃馏分m/z217质量色谱图(二)

图6－14 艾伯塔代表性油砂沥青样品饱和烃馏分m/z217质量色谱图(三)

本区样品的甾藿烷系列化合物浓度和生标参数见表6－2～表6－4。从表中可以看出，原油的C29/C30藿烷比值分布范围是0.83～1.85之间。显然，在严重生物降解的沥青样品中，该比值相对较高。这说明生物降解过程对原油中不同碳数藿烷含量有一定的影响。但目前文献中对生物降解程度对藿烷系列化合物的影响尚有一定的争议。据Peters等(2005)研究，微生物降解藿烷沿着两种截然不同的路径:①侧链氧化;②脂肪环系统的改变。具体哪条路径在特定样品中占优势，取决于特定的细菌群落和环境条件。在GrandRapidsX06471油砂沥青中，正常藿烷系列化合物遭受严重降解而相对富集25－降藿烷;同时保存下来的长链藿烷以C35+异构体为主(图6－15)。以往人们将C35/C34藿烷的比值大于1.0作为碳酸盐岩或者强还原的沉积环境特征，但对于遭受过生物降解样品的解释可能需要慎重。绝对定量结果(图6－16)显示，原油中25－降藿烷浓度较低时，它与C30藿烷的浓度成正比;而当原油发生严重生物降解时，其浓度的增加是以“牺牲C30藿烷为代价”的。

表6－2 本区样品的藿烷系列化合物浓度(μg/g)

续表

表6－3 本区样品的甾烷系列化合物浓度(μg/g)

表6－4 本区样品的甾藿烷系列生物标志物参数

续表

图6－15 GrandRapids#X06471油砂沥青样品的饱和烃馏分m/z177和m/z191质量色谱图

图6－16 本区样品中25－降藿烷和C30藿烷浓度对比关系图

值得注意的是，在这次分析的所有艾伯塔油砂沥青和原油中，都含有伽马蜡烷，但它的含量普遍不高。这说明其源岩形成时有水体分层，但不具备高盐度的水体环境特征。与此同时，伽马蜡烷也可以在生物降解过程中相对富集，故它与常规藿烷的比值所反映的沉积水体条件可能要比实际情况要更显得封闭一些。

从图6－13可见，在没有遭受严重生物降解的原油和油砂沥青中，它们的甾烷分布极为相似，即单个短链甾烷(C21和C22甾烷)的强度稍大于C27－C29正常甾烷，重排甾烷低于正常甾烷，C27－C29正常甾烷呈特征的“V”型，而且含有相对丰富的C30－脱甲基甾烷，反映海相源岩特征。图6－17显示了本区样品的部分甾烷参数与甾烷浓度的对比关系，可见在生物降解过程中，重排甾烷浓度变化不大，而正常甾烷的绝对浓度明显降低。在C29重排甾烷/正常甾烷比值和C21+22甾烷占总甾烷的比例增加时伴随着甾烷浓度的降低，说明这些样品的生物降解程度较高，大量分子结构相对稳定的甾烷已经遭受破坏。

图6－17 本区样品部分甾－烷参数与甾烷浓度对比关系(C29－D/R是C29重排甾烷和C29正常甾烷比值;S/L为C21和C22甾烷占总甾烷的比例)

图6－18 本区原油/油砂沥青C29正常甾烷异构体比值与C29重排甾烷/正常甾烷比值关系图

生物降解是影响甾烷分布的重要因素之一，生物降解作用将优先从规则甾烷中去除20R的差向异构体，从而造成甾烷的异构体比值升高。图6－18为本区原油甾烷的异构体比值与C29重排甾烷/正常甾烷比值的关系图。从图6－17和6－18可以看出本区原油可以划分为两种不同类型的甾烷分布，Grosmont碳酸盐岩，Athabasca和GrandRapids地区的油砂富含短链甾烷，但在其他地区的油砂短链甾烷含量相对较低，这可能分别对应于不同的生物降解阶段或降解模式。

三、油砂沥青芳香烃组成特征

利用芳香烃组分中不同类别化合物的展布可以判断油砂沥青有机质的来源、沉积环境、成熟度以及生物降解程度。烷基苯和烷基萘等低分子量烃类是非生物降解原油芳香烃组分中的优势成分，而在生物降解油中它们往往是最先受影响的成分。图6－19展示了研究区原油和油砂沥青的芳香烃总离子流色谱图，从中可以清楚地区分出三类特征不同的芳烃色谱图:①Mannville组低酸值原油，遭受轻微的生物降解，只有少量低分子量芳烃损失，而富含烷基萘、烷基菲和烷基二苯并噻吩(图6－19A);②PeaceRiver，Wabasca和ColdLake油砂沥青样品芳烃色谱图上低分子量烷基萘大量丧失，含有部分烷基菲和烷基二苯并噻吩化合物(图6－19A，B和C);③Grosmont碳酸盐岩，Athabasca和GrandRapids地区油砂沥青样品遭受严重生物降解，从而使得多数色谱能分辨的低分子量芳烃基本丢失，而形成特征的色谱鼓包。

这些沥青样品部分芳香烃化合物浓度和参数见表6－5。从表中可以看出，原油烷基萘和烷基菲浓度最高，而在严重生物降解的沥青样品中明显降低。反之，三芳甾烷的浓度则在油砂中相对富集。原油中各种烷基萘浓度与原油酸值的关系见图6－20。

图6－19A 艾伯塔代表性原油和油砂沥青样品芳烃总离子流图(IS为标样)

图6－19B 艾伯塔代表性原油和油砂沥青样品芳烃总离子流图(IS为标样)

图6－20 艾伯塔代表性原油和油砂沥青样品烷基萘组分与原油酸值的关系

图6－21 艾伯塔代表性油砂沥青样品芳烃m/z231质量色谱图

图6－21 是所研究样品芳烃m/z231质量色谱图，反映三芳甾烷的分子分布。显然，C26—C28三芳甾烷的分布在所有样品中极为相似，说明它们的油源相近。同时需要指出的是，按照样品中短链三芳甾烷的有无，可以将本区原油和油砂划分为两种不同的类型:①Grosmont碳酸盐岩，Athabasca和GrandRapids地区的油砂不含短链三芳甾烷，但在饱和烃中富含短链甾烷，基本不含正常甾烷;②其他地区的油砂样品短链三芳甾烷相对较高，但在饱和烃中短链甾烷含量相对较低。如前所述，这可能分别对应于不同的生物降解阶段或降解模式。

利用甲基菲指数可以粗略地判断原油的热成熟度。如表6－5所示，根据甲基菲指数计算的第一类原油和油砂样品的源岩镜质体反射率在0.77%～0.88%之间，反映它们是海相烃源岩正常生油窗的产物;然而，第二类原油的数值要么偏高，要么偏低，这可能是严重生物降解的结果。

表6－5 本区样品的芳香烃常见化合物浓度(μg/g)和地化参数

续表

四、艾伯塔原油/油砂沥青和石油酸的官能团组成特征

为了了解艾伯塔原油/油砂沥青和石油酸的官能团组成特征，我们对原油和油砂抽提物、由这些样品分离出的酸性组分及其甲酯组分，分别进行了傅里叶红外光谱分析。表6－6列出了根据不同官能团在傅里叶红外光谱图上的响应特征计算的官能团结构参数。

表6－6 艾伯塔原油/油砂沥青和石油酸的官能团和结构参数

续表

纵观艾伯塔原油/油砂样品的傅里叶红外光谱，它们具有许多相似特征，如极强的脂肪族吸收峰，分别对应于脂肪族基团的伸展(3100～2800cm－1)、弯曲(1460和1377cm－1)和旋转振动(720cm－1)。它们存在芳香烃吸收峰(～1600cm－1和900～700cm－1)，并在1800～1600cm－1波段出现吸收峰，显示存在含氧化合物。通过酸性组分分离，在获得的酸性组分中对应于脂肪族基团的伸展(3100～2800cm－1)、弯曲(1460和1377cm－1)和旋转振动(720cm－1)吸收峰明显减弱，而含氧官能团(1800～1600cm－1波段)吸收峰和芳香基吸收峰(～1600cm－1和900～700cm－1波段)显著增强，显示酸性组分中存在大量的含氧和芳香族化合物。经过酯化，原油/油砂样品酸甲酯组分中芳香族成分大为降低，对应于脂肪族基团的伸展(3100～2800cm－1)、弯曲(1460和1377cm－1)和旋转振动(720cm－1)吸收峰仍然明显;但各类含氧官能团(1800～1600cm－1波段)吸收峰显著增强，羰基、多环醌类和苯酚等含氧基团大量富集，硫氧化物成为主要成分。

为了确定实验分析过程中样品分离步骤的可靠性，简化对比参数，我们对表6－6的数据开展了主成分分析(PCA)(表6－7)。从表6－7可见，第一个主成分反映了所有变量44%的信息，而头三个主成分反映了近75%的变量信息。图6－22显示这些样品可以清楚地分为三类:原油/油砂、酸性组分和酸甲酯组分，说明分离效果很好。这些结果，加上酸甲酯组分含量与原油总酸值的线性关系，表明研究获得的酸甲酯组分能够很好地反映原油酸值特征。

表6－7 艾伯塔原油/油砂沥青和石油酸的官能团参数主成分分析结果

续表

图6－23是艾伯塔原油/油砂沥青样品总酸值(TAN)与原油官能团参数的关系图。显然，样品总酸值与原油/油砂沥青样品本身的脂肪度、芳香度和氧化度没有明显的对比性，但随着芳环取代指数1和2，以及硫氧化物基团的增加而增加;随着总酸值的增加，样品的脂肪族分支指数、链长指数和环芳香化指数均有所降低，但在高酸值时变化不显著。

图6－24是艾伯塔原油/油砂沥青样品总酸值与原油酸甲酯组分官能团参数的关系图。显然，在原油遭受轻微生物降解酸值开始增加时，原油/油砂沥青酸甲酯组分样品的脂肪度和氧化度明显增加，而芳香度有所降低;但随着酸值的增加，芳香度有所增加，脂肪度和氧化度又有下降的趋势。艾伯塔原油/油砂沥青样品酸甲酯组分官能团组成的显着特征是很高的硫氧化物基团含量和较高的脂肪族分支指数。

图6－22 艾伯塔原油/油砂沥青和石油酸样品主成分分布

五、艾伯塔原油/油砂沥青酸甲酯组分分子组成特征

1.酸甲酯组分的气相色谱特征

用改性氧化铝吸附柱从原油/油砂沥青样品中分离出的石油酸，在经过酯化、纯化之后，通过气相色谱和色谱-质谱分析研究甲酯化酸性化合物组成。图6－25是艾伯塔代表性原油/油砂沥青样品酸甲酯组分的气相色谱图。显然，高酸值油砂沥青样品中酸甲酯组分的主要成分为所谓的“环烷酸”，即由于存在诸多在常规气相色谱图上无法分辨的复杂混合物而形成的大鼓包。色谱图上能够辨认的主要成分包括正构脂肪酸、δ－正构脂肪酸内酯、苯甲酸、苯二甲酸及三环和五环萜烷酸，未见到甾烷酸。

图6－23 艾伯塔原油/油砂沥青样品总酸值与原油官能团参数的关系

图6－24 艾伯塔原油/油砂沥青样品总酸值与酸甲酯组分官能团参数的关系

2.脂肪酸和脂肪酸内酯

所分析的艾伯塔原油/油砂沥青样品中普遍存在脂肪酸，但与环烷酸的丰度相比，它们仅为微量成分。利用m/z74、m/z88和m/z102质量色谱图可以反映代表正构、α位和β位甲基取代的长链脂肪酸。如表6－8和图6－26所示，正构C16和C18脂肪酸在m/z74质量色谱图中显示较强的相对丰度，非常容易识别。正构脂肪酸分子碳数分布在C9－C34之间，在分析的所有样品中都呈明显的偶碳优势，而异构脂肪酸相对含量较低，分子结构难以鉴定。这些样品中也同时鉴定出C10－C18脂肪酸内酯化合物。后者质量色谱图和质谱图如图6－27所示，具有特征的m/z57、m/z71和m/z85碎片，容易误判为正构烷烃;但它们的质谱图与正构烷烃的显著差别是等高质荷比的碎片强度在m/z85和99之间存在明显的台阶。这些化合物是由β－，χ－或δ－羟基酸分子内脱水而成，在成熟原油中不大可能是原生的。C16和C18饱和脂肪酸在自然环境中普遍存在，而相应的内酯作为抗氧化剂也通常伴生。因此它们有可能来自取样和实验过程的污染，也可能是微生物降解石油时残留下来的生物类酯物。由于这些化合物在原油/油砂沥青中的浓度与样品的总酸值呈正相关关系(图6－28)，它们很有可能不是样品污染的结果，而是代表了降解微生物对残余油的直接贡献。

3.芳香羧酸

Watson等(1999)在喜氧微生物降解模拟实验初期原油样品中分离出烷基苯羧酸系列化合物，并认为芳香羧酸是生物降解产物。在艾伯塔沥青样品中都含有芳香羧酸，包括苯甲酸和苯二甲酸，但其烷基同系物却并不常见。

4.萜烷酸

在所分析的艾伯塔原油/油砂沥青样品中普遍存在萜烷酸，包括三环萜烷酸和藿烷酸。所分析样品的m/z191质量色谱图见图6－29。这些化合物具有在C－17和C－21位的三种立体异构体(αβ，βα和ββ)以及C－22位的R和S构型。C30－C32藿烷酸的浓度是用它们在m/z235、m/z249、m/z263质量色谱图上的峰面积与5β－胆甾烷酸标样在m/z217上的峰面积计算的，没有进行响应因子校正(表6－9)。藿烷酸浓度随着样品总酸值增加而增加(图6－30);但在对比关系图上样品点明显散乱，说明影响因素比较复杂。

Meredith等(2000)在一些英国北海TAN0～3mgKOH/g的原油中观察到藿烷酸浓度随着样品总酸值增加而增加，但在TAN＞2mgKOH/g时则降低。Behar和Albrecht(1984)在五个成因互不相干的原油样品中则见到藿烷酸浓度随着样品总酸值增加而降低。以往人们将原油中藿烷酸浓度的变化归结为:①与其他化合物降解难易程度的差异;②运移过程中混入成熟度较低的成分;③生物降解油中新生成的藿烷酸之贡献。比较在所分析的样品中藿烷和藿烷酸立体化学构型的差异，结合正构脂肪酸和脂肪酸内酯的明显偶碳优势，我们认为生物降解过程中新生成的酸类贡献可能是造成上述浓度变化的重要因素之一。

图6－25 艾伯塔代表性原油/油砂沥青样品酸甲酯组分气相色谱图(一)

图6－25 艾伯塔代表性原油/油砂沥青样品酸甲酯组分气相色谱图(二)

图6－25 艾伯塔代表性原油/油砂沥青样品酸甲酯组分气相色谱图(三)

表6－8 艾伯塔原油/油砂沥青中正构脂肪酸浓度(μg/g)

图6－26 艾伯塔原油/油砂沥青中正构脂肪酸浓度分布

图6－27 m/z74和m/z85质量色谱图(a－b)及典型正构脂肪酸内酯化合物质谱图(c－d)

图6－28 艾伯塔原油/油砂沥青样品总酸值与正构脂肪酸浓度的关系

表6－9 艾伯塔原油/油砂沥青中藿烷酸的浓度(μg/g)

图6－29 艾伯塔代表性原油/油砂沥青样品酸甲酯组分的m/z191质量色谱图(一)化合物鉴定见表1－5

图6－29 艾伯塔代表性原油/油砂沥青样品酸甲酯组分m/z191质量色谱图(二)

图6－29 艾伯塔代表性原油/油砂沥青样品酸甲酯组分m/z191质量色谱图(三)

图6－30 艾伯塔原油/油砂沥青样品总酸值(TAN)与藿烷酸浓度的关系

傅里叶红外光谱仪测的是什么

傅里叶红外光谱仪测的是有机物的特征官能团，分子结构和化学组成。

一、红外光谱可以研究分子的结构和化学键，如力常数的测定和分子对称性等，利用红外光谱方法可测定分子的键长和键角，并由此推测分子的立体构型。根据所得的力常数可推知化学键的强弱，由简正频率计算热力学函数等。

二、分子中的某些基团或化学键在不同化合物中所对应的谱带波数基本上是固定的或只在小波段范围内变化，因此许多有机官能团例如甲基、亚甲基、羰基，氰基，羟基，胺基等等在红外光谱中都有特征吸收。

三、分子在低波数区的许多简正振动往往涉及分子中全部原子，不同的分子的振动方式彼此不同，这使得红外光谱具有像指纹一样高度的特征性，称为指纹区。利用这一特点，人们采集了成千上万种已知化合物的红外光谱，并把它们存入计算机中，编成红外光谱标准谱图库。

四、拓展资料：

光谱仪主要应用于染织工业、环境科学、生物学、材料科学、高分子化学、催化、煤结构研究、石油工业、生物医学、生物化学、药学、无机和配位化学基础研究、半导体材料、日用化工等研究领域。

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