红外光谱在珠宝玉石中的应用

红外光谱在珠宝玉石中的应用1、红外光谱基本理论当一束红外光照射在矿物上时，矿物就要吸收一部分能量，同时将吸收的能量转变为分子振动能和分子转动能。分子振动光谱：分子振动能级比分子转动能级大，当分子振动能级跃迁时伴随有分子转动能级跃迁。分子转动光谱：出现在远红外区，它能给出分子的转动惯量、核间距离、分子的对称性。在近红外、中红外区光子激发分子振动能级的同时，也激发分子转动能级，但不能激发电子能级跃迁。当一束红外光照射在矿物上时，一种可能为矿物内部分子运动全部吸收，不再从矿物内部射出，另一种可能为红外光束强度大，部分能量被分子能级跃迁吸收，还有部分能量透过矿物。有关的名词解释：波长一二个相邻波峰（波谷）之间距离，波长单位：微米（H）o波数一单位长度波振动次数（波长倒数cm-1），波数单位：厘米-i（cm-i）o频率一每秒钟内振动次数（单位时间通过固定点波数）。透射比一入射矿物光强度（I。），透过矿物光强度（1）,1/I0o透过率一I/I0X100o红外吸收光谱图一不同频率的辐射于矿物上，导致不同透射比，以纵座标为透过率，横座标为频率，形成矿物变化曲线，则称该矿物红外吸收光谱图。近红夕波长范围：一^,波数：12820—4000cm-i。中红夕波长范围：一50^，波数：4000—200cm-i。远红外一波长范围：50—1000|1，波数：200-10cm-i。单位变换：（叫微米、^m毫微米、A埃、cm厘米）1^=1000nm=10000A=10-4cm1A=10-1nm=10-4|i=10-8cm1cm=104|i=107nm=108A1|im=10-7cm2、矿物红外光谱特征

矿物红外光谱反映矿物化学成分、结构特征，矿物大多数属离子化合物，具各种阴离子团（硅酸盐、碳酸盐、硼酸盐、磷酸盐、硫酸盐、钨酸盐、钼酸盐、砷酸盐、钒酸盐、铬酸盐），振动强大、稳定。矿物红外光谱能较快测出各种阴离子团，以阴离子团再研究相关的阳离子成分及矿物成分结构。具同一阴离子团矿物类，吸收频率、强度是一致的，因此利用矿物阴离子团及特征吸收频率，通过相应的研究能迅速测定矿物。矿物阴离子团及特征吸收频率（cm-1）矿物阴离子团特征吸收频率（cm-1）ASO43-880-770BO33-1500-1300>950-850>700-400BO45-880-700.700-400CO32-1530—1320、100—1040、890—800、745—670CrO2-900-820HCO32-3300-2000、1930-1840、1700-1600、1000-940840-830、710-690^670-640H2O3650-3000^1700-1590MoO2-850-780^700-200NO3-1810—1730、1520—1280、1060—1020、850—800、770—715OH-3700-2900PO43-1200-940.650-540SiO44-1175-860^540-470SO42-1210-1040.680-570VO3-930-730UO27900—880、480—470、280—270WO42-850-780^720-200某些矿物特征吸收频率（cm-1）矿物名称特征吸收频率（cm-1）萤石275方解石721、873—881、1435—1410

白云石729菱铁矿737菱镁矿748菱锌矿743菱锰矿727白铅矿1410、677义石1471、707、692石英512-515.778-780.796-800.1084-1085微斜长石1142、1134、1120、1100、768、742、728、648、602、584、535、463、428、398高岭石3704-3689、3672-3664、3653-3650、3628-3620、1100T093、1038T035、1012-1000、918-912、542-535、475-468透闪石-铁阳起石3625、3648、3660、3673蒙脱石620-630、845-850.1080-1090伊利石822-845、1010-1025、1070-1080钙铝榴石-钙铁榴石550-650、800-1000镁橄榄石-铁橄榄石800-10003、红外光谱在宝玉石检测中的应用宝玉石检测基本上是采用无损伤方式，随着宝玉石工艺的不断革新发展，人工优化改善充填技术日益提高。在宝玉石检测中任何检测手段的应用，在某些方面都存在局限性，红外光谱也不例外。红外光谱正常的矿物检测样品制备，先将矿物研磨成粉末状，再渗入白色粉末状溴化钾共同研磨，在压片机上压制成测试圆形薄片，然而宝玉石饰品不可能研磨制备，因而饰品需有一个以上或更多的抛光平面进行测试，也可能需要将饰品重新处理再进行测试，这就是红外光谱测试的局限性。红外光谱运用于宝玉石检测，用其所长，能较快准确测定宝玉石中（OH）n、HO、HO、OH-及高分子材料（硅基聚合物、环氧树脂、塑料）确定宝玉石名称及优化处理内涵。2 3合成宝玉石虽与天然宝玉石在物理化学性质基本相同，但从某些微细方面也存在差异，这在红外光谱上有不同反应。天然祖胃绿与助熔剂合成祖胃绿区别在于天然祖胃绿在3400-3800cm-1有一强吸收峰，助熔剂合成祖胃绿无3400-3800cm-1强吸收峰，这与天然祖胃绿中含有一定结晶水（H2O）有关。水热法合成祖胃绿具2745、2830、2995、3490cm-1吸收峰，而在天然祖胃绿中2745、2830、2995、3490cm-1吸收峰是不存在的。红外光谱对聚合物充填类饰品具一定的优势，如天然翡翠经酸蚀后聚合物充填处理，在红外光谱图上反映出2827、2928、2942、2969cm-1吸收峰存在，系高分子材料充填所致，天然翡翠无2827、2928、2942、2969cm-1吸收峰。天然绿松石中无2950cm-1吸收峰，注塑绿松石中具2950cm-1吸收峰。天然欧泊中无5725、5810、5780、5810、5890、5925cm-1吸收峰，聚合物充填欧泊中具5725、5810、5780、58