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近紅外光譜的化學特征
近紅外光譜化學表征
1 分子振動模式
亞甲基的六種振動模式
為了計算多原子分子多種可能的振動模式，有必要引入自由度的概念來確定分子系統的振動模式數量。定義空間中的一個點需要三個自由度，n 個點則需要 3n 個自由度，其中確定整個分子的平面運動和旋轉運動分別需要 3 個自由度，這樣描述分子內部的原子振動則需要 3n-6 個自由度。在分子內沿著兩原子之間化學鍵的移動為伸縮振動，可以分為對稱振動和非對稱振動，而原子間以相對于化學鍵有一定的角度的運動則稱為彎曲振動，可以分為剪切運動、擺動、對稱扭曲以及非對稱扭曲運動，每一個振動模式在近紅外光譜區都會產生倍頻或合頻吸收，吸收強度則取決于振動的非簡諧性程度。含有小原子核質量的氫原子的化學鍵在振動時的振幅大，所以化學鍵所有的振動模式與線性諧振子振動模型的振動模式偏離較大，在近紅外區所觀察到的很多吸收帶都是氫原子伸縮振動所產生的倍頻以及伸縮振動和彎曲振動相互作用所產生的合頻吸收。
2 光譜吸收帶解析
自從 1954 年臺商用近紅外光譜分析儀問世以來，科研工作者積極地在各個領域中將該光譜技術進行推廣使用，在這期間做了大量的實驗來解析各種物質的成份在近紅外區的吸收帶，同時結合中紅外物質成份特征吸收光譜分析工作的成果將實驗觀察得到的結果與理論計算得到的結果進行對比，可以較為準確地解析許多物質的近紅外倍頻和合頻吸收光譜。