紅外線是指波長為 0.78~1000μm 的電磁波,分為三個區(qū)域:
(1)近紅外區(qū): 0.78~2.5 μm;
(2)中紅外區(qū): 2.5~25μm;
(3)遠紅外區(qū)為:25~1000μm。
絕大部分的紅外儀器工作在中紅外區(qū)。
紅外吸收:當一束具有連續(xù)波長的紅外光通過物質(zhì),物質(zhì)分子中某個基團的振動頻率或轉(zhuǎn)動頻率和紅外光的頻率一樣時,分子就吸收能量由原來的基態(tài)振(轉(zhuǎn))動能級躍遷到能量較高的振(轉(zhuǎn))動能級,分子吸收紅外輻射后發(fā)生振動和轉(zhuǎn)動能級的躍遷,該處波長的光就被物質(zhì)吸收。 如co2的c=o雙鍵會發(fā)生彎曲、伸縮振動,其中有三種振動模式具有紅外活性,會吸收對應(yīng)頻率的紅外光,發(fā)生分子能級躍遷。同理,so2分子也會吸收特定頻率的紅外光。
c、s元素定量分析
c和s均為非金屬元素,它們的電負性相差不大(c:+2.5,s:+2.44),在金屬或合金中都能形成相應(yīng)的碳化物或硫化物。在高頻紅外碳硫分析儀中,待測樣品在高頻感應(yīng)爐中高溫加熱熔融,爐頂吹入氧氣,在高溫富氧條件下,樣品中的c、s都能被氧化成co2和so2,從樣品中逸出。如鐵、錳中c、s的測定:
4fe3c+13o2=6fe2o3+4co2↑
mn3c+3o2=mn3o4+co2↑
3mns+5o2=mn3o4+3so2↑
3fes+5o2=fe3o4+3so2↑
逸出的co2和so2進入紅外池中,用窄波長紅外線照射co2和so2混合氣體,co2和so2與一定波長的特征紅外輻射耦合產(chǎn)生吸收,測試紅外線照射前后的能量差,得到樣品的吸光度,該吸光度滿足朗伯-比爾定律,即吸光度與被測物質(zhì)濃度成正比,通過這個關(guān)系即可計算得出co2和so2濃度,終轉(zhuǎn)換為樣品中c、s元素含量。