红外吸收光谱分析法课件

第十一章红外吸收光谱分析法

InfraredAbsorptionSpectrum，IR第一节红外光谱基本原理一、红外光谱的形成和红外区的分类

二、红外光谱选律三、分子的转动光谱四、分子的振动光谱五、分子的振-转光谱六、红外光谱峰位影响因素七、常见基本概念第二节红外光谱仪一、红外光谱仪分类二、红外光谱仪的发展简史

三、色散型红外分光光度计四、干涉型傅里叶变换红外光谱仪（FTIR）第三节红外光谱的样品制备第四节红外光谱的应用一、特征振动频率二、矿物的红外光谱特点三、红外光谱图四、红外定性分析五、红外定量分析六、应用实例

1第一节红外光谱基本原理红外吸收光谱（简称红外光谱，IR）的产生与分子的振动和转动能级跃迁有关。电磁波谱域：0.78~1000m，12800~10cm-1近红外：>4000cm-1中红外：4000~400cm-1远红外：<400cm-12一、红外光谱的形成和红外区的分类

1.红外光谱的形成当用一束具有连续波长的红外光照射一物质时，该物质就要吸收一部分光能，并将其变为另一种能量，即分子的振动能量和转动能量。若将其透过的光用单色器进行色散，就可以得到一带暗条的谱带。如果以波长或波数为横坐标，以吸光度或透过率为纵坐标，把这谱带记录下来，就得到了该物质的红外（吸收）光谱图。

3习惯上红外区的波长多用微米(m)表示。微米和埃(Å)、毫微米(m或纳米nm)、厘米(cm)的关系是1Å＝10-8cm1m＝10-4cmlm＝10-7cm但在中红外区更常用的一种单位是波数v，波数用cm-1表示，波数与波长的关系是

5二、红外光谱选律量子学说指出，并非任意两能级间都能进行跃迁，这种跃迁需要遵循一定的规律，即所谓选律。对于红外光谱来说，二个能级间电偶极改变不为零方能发生。实际分子的吸收光谱相当复杂，它们不是呈线状条纹，而是以吸收带的形式出现，这是因为分子运动本身很复杂的缘故。

6三、分子的转动光谱

一个分子可以围绕许多不同的轴转动。例如，一个简单的HCl分子，它可以围绕价键转动，也可以围绕通过分子重心并垂直价键的轴转动。在后者的情况下，分子偶极发生变化，吸收红外光并以高频率速度转动，从而在红外光谱区出现吸收。对大多数分子来说，这些吸收多出现在远红外区。7四、分子的振动光谱

由于分子的振动能级比转动能级大，当振动能级跃迁时，不可避免地伴随有转动能级的跃迁，所以无法测得纯粹的振动光谱，得到的只能是分子的振动-转动光谱。以双原子分子HCl为例。若组成HCl分子的两原子(氢原子和氯原子)以较小的振幅围绕其平衡位置振动，则可近似地把它看作是一维谐振子。

双原子分子振动：A-平衡状态B-伸缩振动9双原子分子谐振子模型的选律1)非极性的同核双原子分子在振动过程中偶极距不发生变化，n＝0，无振动光谱；2)极性分子n＝1。非谐振子的选律量子力学证明，非谐振子的选律不再局限于n＝l，它可以等于任何其它整数值即：n＝l，2，3……。这就是为什么在红外光谱图上除了可以观察到较强的基频吸收外，还可以观察到弱的倍频和组频吸收的缘故。

双原子分子振动的选律10振动光谱的用途（1）当把双原子分子看成是一谐振子时，只要知道力常数k，即可求出吸收位置v(cm-1)。反过来可由振动光谱求价键的力常数，力常数是衡量价键性质的一个重要参量。

（2）振动光谱可以用来测定同位素的质量。（3）振动光谱可以用来获得具有相同原子对的单键、双键和叁键的吸收位置间的关系。11非线性分子H2O的简正振动模式有3N-6=313

v1不伴随偶极变化，无红外光谱[出现在拉曼(Raman)光谱中]所以CO2只在667cm-1和2349cm-1处出现两个基频吸收峰。v2和v4，虽然振动形式不同，但振动频率相同，发生简并。线型对称的CO2分子，其简正振动模式有3N-5＝3×3-5＝414五、分子的振-转光谱

在振动能级跃迁时，总是伴随着转动能级的跃迁发生。因此当用红外光照射分子时，测不到单根的纯振动谱线，而是由多根相隔很近的谱线(转动吸收)所组成的吸收带。利用高分辨的红外光谱来测定低压简单气体分子的红外光谱可以很清楚地看到这种精细结构。对于大多数多原子分子来说，由于分子的转动惯量较大，它们的转动能级间距都比较小，气态测定时将看不到这种转动精细结构，得到的只是不易分辨的谱线包封。如果是以液态或溶液或固态进行测定，则由于分子间的碰撞，分子的转动受到了很大妨碍，那就连转动谱线的包封也消失了。

15甲醇蒸气在1000~1100cm-1区的吸收液态甲醇在1000~1100cm-1区的吸收17六、红外光谱峰位影响因素红外光谱峰位影响因素是多方面的。一个特定的基团只有在和周围环境完全没有力学或电学偶合的情况下，它的键力常数k值才固定不变。一切能引起k值改变的因素都会影响峰位变化。归纳起来主要有：

诱导效应共轭效应键应力的影响氢键的影响偶合效应物态变化的影响

18诱导效应在具有一定极性的共价键中，或组成共价键的两个原子上带有高电负性取代基时，会产生静电诱导作用，引起分子中电荷分布的变化，从而改变振动的键力常数，使得峰位移动。使振动的化学键电子密度降低的诱导效应，会使峰位移向低波数方向。共轭效应这一效应使共轭体系中的电子云密度平均化，双键略伸长，单键略缩短，单键键力常数增大，双键键力常数减少，从而使相应谱带位移向高波数或低波数方向。19七、常见基本概念（1）简正振动分子真实的振动是复杂的，但在一定条件下作为很好的近似，分子一切可能的任意复杂的振动方式都可以看成是有限数量的相互独立的和比较简单的振动方式的迭加，这些比较简单的振动称为简正振动。简正振动模式（形式）一般分为两类：伸缩（展）振动：键长发生变化，键角不变。又分为对称伸缩振动和不（反）对称伸缩振动；弯曲振动（又称变形振动）：键长不变，键角发生变化。又分为面内弯曲振动（在组成原子所构成的平面内振动）和面外弯曲振动（振动垂直于组成原子所构成的平面）。2122水分子的振动及红外吸收23（2）振动自由度

运动自由度：一个自由运动的原子，它运动的自由度是3，因为真正独立的坐标只有3个。若一个分子是由N个原子组成，则整个的自由度是3N，但对我们有意义的还要扣除6个自由度（分子整体沿x、y、z轴的平动3和旋转3）。这六个都不使分子形状发生改变，电偶极距也不发生变化，因此，自由度变为3N-6。对于线性分子为3N-5，因其不存在分子绕轴转动的自由度。如H2O分子，自由度为3×3－6=3；CO2分子的自由度为3×3－5=4。分子的简正振动数目称为振动自由度25（3）红外活性与非活性振动

在振动过程中，分子电偶极距发生改变的振动才能吸收红外光子的能量，产生红外吸收谱带，这种振动称为红外活性振动，反之称为红外非活性振动，这就是红外跃迁的选择定则（选律）。多原子分子的选择定则与其对称性有关，运用群论方法可以确定各种分子振动红外跃迁的选择定则。

26第二节红外光谱仪一、红外光谱仪分类二、红外光谱仪的发展简史三、色散型红外分光光度计四、干涉型傅里叶变换红外光谱仪（FTIR）29一、红外光谱仪分类测量和记录红外光谱的仪器称为红外光谱仪。按分光原理，红外光谱仪可分为两大类：色散型和干涉型。色散型仪器，按分光元件不同，又分为棱镜式和光栅式红外分光光度计；按光束可为分单光束和双光束红外分光光度计。干涉型红外光谱仪又称为傅里叶变换红外光谱仪（FTIR）。

30二、红外光谱仪的发展简史作为获得红外光谱的仪器——红外光谱仪，从它诞生之日起至今经历了以下几个发展阶段：20世纪50年代，第一代红外光谱仪——棱镜色散型红外分光光度计；20世纪60年代，第二代红外光谱仪——光栅色散型红外分光光度计和计算机化光栅色散型红外分光光度计；20世纪70~80年代，第三代红外光谱仪——完善光栅型红外分光光度计和干涉型付里叶变换红外光谱仪，激光红外分光光度计；20世纪90年代，多功能联机干涉型付里叶变换红外光谱仪。现代红外光谱仪朝着高精度、多功能以及同其它测试方法（如热分析、气相色谱、液相色谱等）联机的方向发展。31三、色散型红外分光光度计双光束色散型红外分光光度计由五部分组成：1）光源2）单色器3）检测器4）电子放大器5）记录显示装置色散型双光束红外分光光度计方块图32美国PE公司983G红外分光光度计环境与资源学院中心实验室33红外分光光度计主要技术指标：波长范围4000-400cm-1

波数精度≤±4cm-1（4000-2000cm-1）

≤±2cm-1（2000-400cm-1）

分辨能力≤1.5cm-1(1000cm-1)附近

透过率精度±0.2%T(不含噪声电平)

Io线平直度≤±2%T

杂散光≤0.5%T（4000-650cm-1）

≤1%T（650-400cm-1）

天津港东科技发展有限公司34四、傅里叶变换红外光谱仪（FTIR）在色散型红外光谱仪中，光源发出的光先照射试样，而后再经分光器(光栅或棱镜)分成单色光，由检测器检测后获得光谱。在傅里叶变换红外光谱仪（FTIR）中，首先是把光源发出的光经迈克尔逊干涉仪变成干涉光，再让干涉光照射样品。经检测器获得干涉图，由计算机将干涉图进行傅里叶变换得到的光谱。色散型和FTIR获得图谱对比简图35色散型与FTIR光谱仪性能比较表36FTIR光谱仪的组成光学测量系统：测量收集数据计算机数据处理系统：处理数据和控制仪器运行计算机接口及电子线路系统等。迈克耳逊干涉仪示意图37傅里叶变换光谱仪的结构框图38学校分析测试中心美国热电Nicolet5700型傅里叶变换红外吸收光谱仪化学实验室还有一台Nicolet38039学校分析测试中心美国PESpectrumOne傅里叶变换红外吸收光谱仪红外显微镜40Nicolet6700/8700智能傅立叶红外光谱仪技术参数1.数字化干涉仪，动态调整达130,000次/秒；

2.高达50000：1信噪比（峰峰值，1分钟扫描）

3.光谱范围：27,000-15cm-1；

4.分辨率：0.09cm-1；0.4cm-1；

41第三节红外光谱的样品制备任何物质的光谱分析都包括：制备样品、记录光谱和解释光谱这三个步骤。每一步都是同等重要和不容忽视的，否则，会导致错误的结果。红外吸收谱带的位置、强度和形状随测定时样品的物理状态及制样方法而变化。例如，同一种样品的气态红外谱图与液态、固态的不同；同一种固态样品，颗粒大小不同会有不同谱形；同一张谱图中，各吸收峰的强度可能相差很悬殊，为了清楚地研究一个样品中的弱吸收谱带及强吸收谱带，需要在几个不同厚度或不同浓度的条件下对样品进行测量。

42各种不同的样品有不同的处理技术，一种样品往往有几种制样方法可供选择，因此需要根据具体情况如样品状态、分析目的等选择具体的样品制备方法。

制样技术需要使所制得的样品分布在整个光束通过的截面积上，如果在测定样品时，某些光束通过处没有样品，则应设法遮住这部分未通过样品的光以免使谱图畸变，样品的厚度与浓度要均匀。这些对于定量测定尤其重要。

制备样品时常常需要使用一些窗片、基质等透光材料，不同光学材料透过电磁波的波长范围、物理性能均有所不同。4344红外光谱可以研究气体、液体及固体样品。气体和液体样品：将样品注入各种规格的气体或液体池（槽），然后测谱。固体样品：压片法糊状法薄膜法切片法等。在无机材料研究方面，一般采用KBr压片法。45第四节红外光谱的应用一、特征振动频率

二、矿物（晶体）的红外光谱特点三、红外光谱图四、红外定性分析五、红外定量分析六、应用实例

46一、特征振动频率基团：分子（或晶体）中的原子团或离子团。

分子的每一个振动频率归属于分子中一定的键或基团。

相同化学键或基团，在不同构型分子中，它们的振动频率改变不大。亦即是说某一键或基团的振动频率有其特定值，它虽然受周围环境的影响，但不随分子构型作过大的改变，这一频率称为某一键或基团的特征振动频率。而其吸收带称为特征振动吸收带。47有机物中部分基团的特征振动频率48无机基团（络阴离子团）的特征振动频率49二、矿物（无机晶体）的红外光谱特点矿物的分子振动模式和频率，取决于矿物的化学成分和晶体结构。在分析矿物红外光谱时，矿物中不同键的强度差异大小有着重要的意义。大多数矿物化学式可以写成Aa、Bb、……Xn，其中，A、B、……与X的键强度是不同的，大致可以分为两种情况：

（1）晶体结构中可以分出络阴离子团或“封闭”的基团，其中B-X键比A-X键强：如碳酸盐、硫酸盐、磷酸盐、硅酸盐及硼酸盐等矿物中的CO32-、SO42-、PO43-、SiO42-及BO33-等。这些基团内部为共价键，与外部阳离子为离子键。这些基团的振动被称为内振动，其振动模式及谱带数决定于基团本身及晶胞的对称性，频率较高，一般位于1500~600cm-1范围。同时，由于它们受周围环境的影响较小，故频率也较稳定。因此这些基团振动模式和频率决定了矿物红外光谱的主要轮廓，是各种矿物红外光谱的主要特征。

50除内振动外，还有外振动（或晶格振动），这是由结晶格架中基团的平动和转动产生。它们的频率较低，一般位于400cm-1以下。含络阴离子的矿物是矿物红外光谱的主要研究对象。氢氧化物及含水矿物中，OH-及H2O的作用和特征与“封闭”基团相当，它们的振动模式和频率也是这些矿物红外光谱的主要特征。

（2）晶体结构中分不出络阴离子，可以看作是开放的M-X多面体组成，如氧化物、硫化物及卤化物等，其中A-X键与B-X键的强度相差不大。它们的振动频率较低，一般位于600cm-1以下。它们的振动模式，用一般的伸缩及弯曲模式来说明有时还有困难，一般把较高频率的振动指定为M-X伸缩振动。

51三、红外光谱图横坐标表示波长(wavelength，m)，一般用波数（wavenumber，cm-1）表示。纵坐标表示辐射透过物质的百分率即透过率(transmittance，T%)，有时用吸光度(absorbance，A)表示。茶多酚PA/SiO2吸附茶多酚谱图特征包括：图谱形状，吸收谱带的数目、位置、强度。52PL-FB的红外光谱曲线535455丙烯酸-蛭石复合物的FTIR图谱异丙醇-蛭石复合物的FTIR图谱蛭石原矿的IR图谱56四、红外定性分析分子的红外光谱亦称分子的振转光谱，而分子的振转特性最能深刻地反映分子的一系列的物理和化学性质以及分子结构方面的各种特点，因而组成分子的原子质量、键的力常数以及分子构型的差别，都会引起分子红外光谱的变化。利用红外光谱就可确定组成分子的基团或键以及它们间的相互结合方式，推定分子构型。与利用化学反应和物理常数进行的定性分析相比，红外光谱提供的情报量，大都具有特异性，故把红外光谱称为“分子指纹”。

57定性分析原理（1）基于组成物质的分子都具有各自的特有的红外光谱，且分子的红外光谱受周围分子影响甚小，而混合物的光谱是各自成分光谱的简单算术加和。（2）组成分子的基团或键都具有其特征振动频率，而其特征振动频率又受邻接的原子（或原子团）和分子构型等的不同，其特征振动频率将发生位移（有的特征吸收谱带的强度和形状亦可改变）。

利用以上两点，便可确定分子中所含的基团或键及其周围的环境，亦即是确定分子中原子的排布方式，进而可推定其分子结构。因而红外光谱作为分子指纹被广泛地应用于化合物的基团定性和结构分析上。

58何为谱图解析？根据实际上测绘的红外光谱所出现的吸收谱带的位置、强度和形状，利用基团振动频率与分子结构的关系，来确定吸收谱带的归属，确认分子中所含的基团或键，并进而由其特征振动频率的位移、谱带强度和形状的改变，来推定分子结构。

59用红外光谱鉴定物相有单物相的验证或鉴定和混合物相的鉴定。如果待定矿物的结构不明确，首先要在谱图上查出最强谱带的频率位置，以便判断其可能属于何类矿物(如自然元素、氧化物、氢氧化物、卤化物、硫化物、硅酸盐、硫酸盐、碳酸盐、磷酸盐、硼酸盐……)。

然后检查在4000~2000cm-1(主要在3000cm-1以上)是否有结晶水或OH的谱带，以便判断其属于含水矿物或是不含水矿物。通过这两次判别，可大大缩小查谱范围。各类矿物的红外振动频率范围可查有关书上的基团特征频率表。有时，单凭一个最强谱带仍然不能确认矿物属哪一类，还要查看其它谱带的频率。例如，具聚合四面体结构的硅酸盐和磷酸盐的伸缩振动频率范围分别为1200~900cm-1、1300~850cm-1，重叠范围宽，它们的弯曲振动频率(硅酸盐800~400cm-1、磷酸盐650~550cm-1)也完全重叠。但所有硅酸盐在500~400cm-1范围都有强谱带，磷酸盐却没有，可以据此鉴别这两类矿物。

60对于一些常见矿物，只要熟悉矿物红外光谱的某些特征谱带，便可准确鉴定有无这种矿物。如光谱图上位于796cm-1、778cm-1、693cm-1的中-弱吸收谱带，是石英的特征谱带。在3693cm-1、3620cm-1两个谱带，是高岭石特有的羟基伸缩振动谱带。位于860cm-1、710cm-1及881cm-1、730cm-1的谱带，分别是方解石、白云石的CO32-弯曲振动。有这样的情况，仅仅是初步的红外光谱分析就足以证明过去的鉴定是错了。例如，作为外科用药炉甘石的原料，过去认为是菱锌矿(ZnCO3)。经对我国几个产地的原料进行红外光谱分析证明，原料中不仅含有菱锌矿，还有水锌矿(Zn5[(OH)3／CO3]2)。有的样品以水锌矿为主。这两种矿物的红外光谱(图)很容易识别。

61菱锌矿是无水碳酸盐，其红外光谱上只出现碳酸根离子团(CO32-)的非对称伸缩振动1440cm-1，面外弯曲振动870cm-1，面内弯曲振动743cm-1及晶格振动307cm-1谱带。

水锌矿结构中还含有羟基OH-，其红外光谱上除出现CO32-的非对称伸缩振动谱带1515cm-1、1400cm-1，对称伸缩振动1050cm-1，面外弯曲振动837cm-1，面内弯曲振动738cm-1，710cm-1谱带外，还出现与OH-伸缩振动有关的

3300cm-1、3260cm-1谱带和OH-弯曲振动960cm-1、900cm-1谱带。菱锌矿a及水锌矿b的红外光谱62五、红外定量分析红外光谱定量分析是借助对比吸收带强度来进行的，因此希望混合物中的各组份能有一个特征的，不受（或很少受）其它组份干扰的吸收峰存在。原则上液体、固体和气体样品都可应用红外光谱法作定量分析。

1.定量分析的依据（原理）

Lambert-Beer定律A=abc

式中，A——吸光度

a——吸收系数

b——样品厚度

c——浓度632.吸光度的测定基线画法（据董庆年，1977）一般采用基线法测定吸收带峰尖的吸光度。在吸收带的两肩画一切线KL作为基线，通过峰尖（即分析波数处)画一垂线，它与基线交于M点，与峰尖交于N点。其吸光度为A=lg(T0/T)式中，T0和T分别为M和N点的透过率。基线的画法：（1）如分析的吸收带不受其他带影响，则可按上述与两肩相切的直线(图中1)。（2）如分析吸收带受近旁带的干扰，则可画单肩水平线（图中2）或两肩连线（图中5，6）。（3）基线也可以不是直线。分析带强度小，而近旁干扰带强度大时，后者的外推曲线可作为基线（图中3）。总之，基线应尽量水平，并具有低的吸光度。643.测制标准（工作）曲线及计算相关方程标准曲线的几种类型被测物质服从朗白-比尔定律，无背景干扰或补偿适当时，则为过原点的直线被测物质服从朗白-比尔定律，有背景干扰且补偿不当时，则为过不原点的直线被测物质含量低时服从朗白-比尔定律，含时高时则不然完全不服从朗白-比尔定律65除标准曲线外，还要算出吸光度与物质含量的相关方程。在实际定量分析时，将样品中某物质特征吸收带的实测吸光度代入公式，即可求得样品中该物质的含量。664.吸光度的加和性对于成分复杂的样品，各物质吸收之间的干扰是常见的，特征吸收带的选择变得比较困难。这时分析工作就需根据吸光度的加和性，即各种组分在某波数（v）处都有吸收时，其总吸光度等于各组分吸光度的算术和。

Av=A1v+A2v+…+Anv=a1vbc1+a2vbc2+…+anvbcnb是已知的．如各物质在某分析波数（v）处的吸收系数也已知时，选择n个分析波数，则可得n个方程，解联立方程可算出各物质的含量。67红外定量分析的原理和方法虽然比较简单，但事先必须作一定的试验，充分了解其影响因素，制订出适合样品特点的一套分析操作条件和步骤，并在分析时严格执行，方能获得比较令人满意的结果。685.分析举例红外光谱法测黄土中方解石、长石和石英含量（刘高魁等，1983年）步骤：（1）标准样品的配制和光谱的记录（2）分析吸收带的选择（3）工作曲线及相关方程（4）实际样品的分析69（1）标准样品的配制和光谱的记录将方解石、长石和石英分别研磨至2，分别称样和混合，然后再研磨20分钟，在红外灯下烘干，配制成比例不同的一系列标准样品。称取烘干样品2mg，加KBr60mg，混合研磨15分钟后，置于红外灯下烘烤备用。压片用简易压模（直径12mm），压力15吨，时间2分钟。在Perkin-Elmer621型红外分光光度计上按规定条件记录光谱。70（2）分析吸收带的选择根据各吸收带强度与含量的关系，选取方解石878cm-1带、石英695cm-1带及长石650cm-1带为分析吸收带。不同比例的方解石、长石和石英标准样品的红外光谱10:30:6050:40:1040:20:4030:20:5020:60:2071（3）工作曲线及相关方程吸收带强度的测量采取基线法，由于分析吸收带与附近带靠近，故采用先将吸收带恢复对称形状，然后按对称形状定基线，根据标准样品测得=的吸光度A（A=lgT0/T）与样品含量x(mg)的关系，得到工作曲线。相关方程为方解石：

A=1.087x-0.005r=0.996长石：

A=0.218x-0.009r=0.996石英：

A=0.227x-0.002r=0.998r——相关系数。基线的确定方解石、长石和石英的工作曲线72方解石测量范围为0.2-0.9mg，石英和长石测量范围0.2-1.2mg。由工作曲线求得的方解石、长石和石英的数量与标准样品的数量相比，偏差分别为-2.2％，-2.0％，0.8％。

（4）实际样品的分析用上述方法测定新疆的大量黄土样品，取得了良好的结果。73六、应用实例1.矿物化学成分的研究矿物的分子振动与其化学成分密切相关。这种关系主要表现为两个方面：首先，矿物分子振动主要取决于矿物成分中的络阴离子(基团)。每种基团都有其特征的频率范围，根据光谱吸收带的频率可以判断该矿物含有何种络阴离子或其它基团(如H20)，由吸收带的强度还可能判断基团的含量。如果一种矿物含有几种基团，则光谱上定会出现若干相应的特征频率吸收带。其次．矿物分子振动也与阳离子有关。络阴离子与不同的阳离子连接的键不同．使络阴离子本身的键强或键长发生改变，从而导致内振动频率发生变化。这种变化比较明显时，就可据此了解阳离子的种类及其相对含量变化。当然．阳离子还影响外振动频率，不过外振动带的归属比较困难，故目前其应用意义不大。闻辂等编《矿物红外光谱学》；吴谨光等编《近代付里叶变换红外光谱技术及应用》（一）红外光谱在矿物学中的某些应用74类质同象是指在矿物晶体结构中部分质点被它种质点取代，晶体结构保持不变，而只引起晶格常数不大的变化的现象。有完全类质同象和不完全类质同象。由于类质同象置换，质量、电价、原子间距及键力等改变从而导致振动也发生相应的变化。随着类质同象置换程度的增加，在红外光谱上的变化主要表现为两种形式；出现新的吸收带，其强度随置换成分增加而逐渐增大，原吸收带强度相应减小。特征吸收带的频率作有规律的移动。这是最常见的表现形式，根据此特征吸收带的频率，常常可以计算矿物中某种成分(类质同象系列端员或离子)的含量。（1）类质同象757677（2）矿物中的水在矿物结构中，水主要以分子水H2O，羟基OH-及少见的H3O+形式存在。H2O：结晶水（有固定位置），沸石水、层间水、孔道水等物理化学水（无固定位置）。矿物中的结晶水H2O的振动频率受其所处的结构位置周围阳离子的电价、质量及配位数影响，变化范围大，伸缩振动vH2O在3650~2700cm-1，弯曲振动H2O在1700~1500cm-1。矿物结构中的OH-1同与之连接的阳离子形成氢键OH…M，伸缩振动频率范围是3450~1900cm-1，摆动及频率在1500~200cm-1。

7879802.矿物的晶体结构研究决定矿物分子振动的另一重要因素是分子的几何构型，即矿物晶体结构中原子排列的对称性。它决定分子的振动模式，即成分不同而对称性相同的分子具有相同的振动模式，反之，成分相同而对称性不同的分子具有不同的振动模式。因此，对吸收带作正确的归属，可以了解矿物晶体结构的对称性。另一方面，矿物晶体结构的对称性及各种结构位置被不同的离子占据的微小改变，都会使分子振动发生相应的变化(主要是频率的变化)。实际上．红外光谱法与X射线法有很大不同。红外光谱法不是独立解决整个晶体结构的手段，而是着重研究晶体结构的某些方面的微小差异。目前，红外光谱法主要用于研究有序度、阳离子占位及结晶度等。81（1）矿物晶体结构中的短程有序-无序两种原子或离子在矿物晶体结构中可以占据相同位置时，如果它们占据任何一个该等同位置的几率都是相同的，这种结构称为无序结构。如果两种原子或离子各占有特定位置，它们相互间的分布是有规律的，这种结构称为有序结构。

82钾长石的Al／Si有序-无序8384（2）阳离子配位数的确定确定矿物中阳离子的配位数是一项很有意义的工作，它有助于了解矿物中阳离子分布状况，对深入了解矿物结构十分重要。矿物中阳离子配位状态与离子半径、离子间电价平衡、化学键性质及离子周围环境都有关系。同一种阳离子配位状态不同，其振动频率也不一样。8586（3）阳离子占位研究在各种矿物（尤其是硅酸盐矿物)中，配位阳离子在不同结构位置的分布情况，是现代矿物学研究的主要课题之一。研究这个问题，一般需要高级复杂的仪器装置，比较简便和有效的方法之一就是红外光谱。在这方面研究得比较深入的是根据含OH