紅外光譜(三)：無機物的紅外譜圖分析

　　此前，我們曾對紅外光譜的基本原理以及特征官能團的振動頻率進行了介紹，但是，主要內容都是圍繞有機物展開的。今天分享的內容主要介紹下一些常見無機官能團的紅外振動頻率，希望對大家有所幫助。由于本人知識有限，短期內也很難將參考資料搜集得很完整，如有紕漏，懇請方家指正，多謝！

　　相關內容鏈接：

　　1. 紅外光譜（一）：基本原理

　　2. 紅外譜圖(二)：特征官能團的振動頻率

　　 1. 為什么無機物不經常做紅外光譜？

　　 多數情況下，人們主要采用紅外光譜來分析有機官能團，而采用紅外對無機物進行分析就要少得多了，很多教材上也沒有特別地討論無機物的紅外吸收。實際上，對于無機材料而言，采用XRD來定性分析要比紅外光譜更加直接，而一些細節的分析采用拉曼光譜要更方便一些，因為拉曼光譜可以測量的范圍更廣（4000-40 cm-1），而很多無機物，特別是氧化物的譜峰信息都是在800 cm-1以下的這個范圍。此外，拉曼制樣簡單，不受水等干擾，分辨率也高一些。

　　備注：這里只是相對目前的研究而言哈，實際上早期人們對于無機物的紅外譜圖也進行了大量的研究，這里推薦感興趣的朋友看看《無機和配位化合物的紅外和拉曼光譜》一書，作者：中本一雄（黃德如 汪仁慶譯）。書中從群論出發，對不同結構特征的無機化學物進行了非常全面的討論（從雙原子分子到四原子分子，八面體分子，X2Y10分子等）

　　2. 一般用紅外光譜來分析無機物中的什么信息？

　　 紅外光譜是分子振動光譜，所以萬變不離其宗，紅外光譜測試無機物和有機物是一樣的，都是研究在振動中伴隨有偶極矩變化的基團。常見的所研究的無機物主要包括H2O, CO, 氧化物，無機鹽中的陰離子，配位化合物等。

　　 對于無機鹽而言，陽離子類型不同會影響到其陰離子的振動頻率。例如，對于無水堿性氫氧化物而言，OH-的伸縮振動頻率都在3550—3720 cm-1范圍內。其中，KOH為3678 cm-1，NaOH在3637 cm-1, Mg(OH)2為3698 cm-1，Ca(OH)2為3644 cm-1。

　　 在實際應用中，無機物的紅外光譜可以用來干什么呢？舉個簡單的離子，對于氧化物而言，其表面的結構羥基和許多應用都有密切關系（比如催化，生物醫用等）。而這些表面羥基采用XRD肯定是定不出來的，這個時候采用紅外進行表征就具有優勢了，特別是原位紅外，可以研究在不同溫度下表面羥基的變化情況，進而跟其性能聯系起來。

　　 另外，紅外光譜和XRD相結合對于樣品的定性分析也是非常有幫助的，因為XRD并不是萬能的，有很多物質實際上是沒有標準譜圖的，而紅外譜圖能夠提供一些結構上的佐證，對于確定物質組成是很有幫助的。

　　3. 常見無機物中陰離子在紅外區的吸收頻率如下表所示：

　　 有圖表的地方可以少說廢話，如果大家對于常見陰離子的峰位置有什么不確定的話，可以看看上面這個表。如果想了解得更加全面，或者想從群論等理論的角度進行了解，還是推薦大家看《無機和配位化合物的紅外和拉曼光譜》。