8、凝聚相中红外光谱学解析

凝聚相中红外光谱学解析

1. 引言与范围

中红外光谱和拉曼光谱在凝聚相光谱的讨论上有很多共通之处。对于想通过振动光谱技术研究凝聚相的读者，建议同时了解中红外光谱和拉曼光谱相关内容。本文旨在补充拉曼光谱文章，重点关注凝聚相中红外光谱的特性。

2. 液相和气相光谱的差异

物质在液相和气相的吸收带明显不同。在气相中，分子能自由旋转，可观察到转动精细结构。随着压力增加，分子碰撞增多，气相中的谱带变宽，精细结构消失，只能看到转动 - 振动带的轮廓。对于重分子，由于转动能级太接近而无法分辨，也只能观察到轮廓。从气相冷凝到液相时，转动 - 振动轮廓会变为近似洛伦兹轮廓的单峰，固化时峰变窄、变强，形状更接近高斯分布。

一些分子间相互作用，如氢键或溶质 - 溶剂相互作用，可能对光谱细节产生显著影响。缔合会导致某些谱带的位置移动和强度变化，在氢键作用下还会出现新的谱带。

3. 液相和固相的中红外光谱

3.1 概述

通常认为材料的中红外（和拉曼）光谱是该材料的独特指纹，但这有些言过其实。实际上，它是在特定条件和时间下所检测材料样品的独特指纹，这对于可能结晶的材料，尤其是有多种结晶形式的材料尤为重要。

固体材料的中红外光谱由其物理和形态状态下的吸收特征组成，受样品制备方法、呈现方式、容器以及环境（如温度和压力）的影响。

3.2 多晶型现象

许多有机、无机和聚合物化合物在固态时可能结晶成两种或更多不同形式，这种相同分子在固态下不同堆积方式的现象称为多晶型现象。每种多晶型形式都有独特的振动光谱，尽管在某些情况下，光谱之间的差异可能很小，仅涉及一些峰位置、