红外光谱在珠宝玉石中的应用.doc
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： 波长二个相邻波峰（波谷）之间距离, 波长单位：微米（）。 波数单位长度波振动次数（波长倒数cm-1），波数单位：厘米-1（cm-1）。 频率每秒钟内振动次数（单位时间通过固定点波数）。 透射比入射矿物光强度（I0），透过矿物光强度（I），I / I0。 透过率I / I0100。 红外吸收光谱图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。 近红外波长范围：0.782.5，波数：128204000cm-1。 中红外波长范围：2.550，波数：4000200cm-1。 远红外波长范围：501000，波数：20010cm-1。 单位变换：（微米、m毫微米、埃、cm厘米） 1=1000nm=10000=10-4cm 1=10-1nm=10-4=10-8cm 1cm=104=107nm=108 1m=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）AsO43-880770BO33-15001300、950850、700400BO45-880700、700400CO32-15301320、1001040、890800、745670CrO42-900820HCO32-33002000、19301840、17001600、1000940 840830、710690、670640H2O36503000、17001590MoO42-850780、700200NO3-18101730、15201280、10601020、850800、770715OH-37002900PO43-1200940、650540SiO44-1175860、540470SO42-12101040、680570VO43-930730U2O7900880、480470、280270WO42-850780、720200 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、873881、14351410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文石1471、707、692石英512515、778780、796800、10841085微斜长石1142、1134、1120、1100、768、742、728、648、602、584、535、463、428、398高岭石37043689、36723664、36533650、36283620、11001093、10381035、10121000、918912、542535、475468透闪石铁阳起石3625、3648、3660、3673蒙脱石620630、 845850、10801090伊利石822845、10101025、10701080钙铝榴石钙铁榴石550650、8001000镁橄榄石铁橄榄石80010003、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、H2O、H3O、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。 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。 天然祖母绿与助熔剂合成祖母绿区别在于天然祖母绿在34003800cm-1有一强吸收峰，助熔剂合成祖母绿无34003800cm-1强吸收峰，这与天然祖母绿中含有一定结晶水（H2O）有关。 水热法合成祖母绿具2745、2830、2995、3490cm-1吸收峰，而在天然祖母绿中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、5810、5890、5925cm-1吸收峰。 天然紫晶中无3540cm-1吸收峰，合成紫晶中具3540cm-1吸收峰。 矿物实例还很多不一一赘述，在宝玉石中的应用还在不断的开发，作为一种矿物的测试手段还在不断完善，红外光谱的应用将日趋发展，并有助于解决宝玉石检测中的难点、疑点。
