红外与拉曼光谱的比较

1、红外光谱与拉曼光谱的区别与联系01020304目录CONTENT红外和拉曼红外和拉曼光谱的介绍光谱的介绍红外和拉曼红外和拉曼原理的比较原理的比较红外和拉曼各红外和拉曼各自 的 优 缺 点自 的 优 缺 点红外和拉曼红外和拉曼谱图的对比谱图的对比红 外 光 谱 （红 外 光 谱 （ I RI R ）infrared infrared s p e c t r o s c o p ys p e c t r o s c o p y 当样品受到频率连续变化的红外光频率连续变化的红外光照射时，分子吸收了某些特定频率的辐射，并由其振动或转动运动引起偶极矩的变化偶极矩的变化，产生分子振动和转动能级从基态到激发

2、态的分子振动和转动能级从基态到激发态的跃迁跃迁,使相应于这些吸收区域的透射光强度吸收区域的透射光强度减弱减弱。将测得的吸收强度对入射光的波长或波数作图，就得到红外光谱。 利用物质对红外光区电磁辐射的选择性吸收的特性来进行结构分析、定性和定量的分析方法，称红外吸收光谱法。电子电子跃迁跃迁转动转动跃迁跃迁振动振动跃迁跃迁远红外光谱范围：30-400 cm-1中红外光谱范围：400-4000 cm-1近红外光谱范围：4000-12500 cm-1当光照射到物质上时，会发生当光照射到物质上时，会发生非弹性散射非弹性散射，在散射光中除有与，在散射光中除有与激发光波长相同的弹性成分（瑞利散射）外，还有和激

3、发光波激发光波长相同的弹性成分（瑞利散射）外，还有和激发光波长不同的成分，后一现象统称为长不同的成分，后一现象统称为拉曼效应拉曼效应。这种现象于。这种现象于19281928年年由印度科学家拉曼所发现，因此这种产生新波长的光的散射被由印度科学家拉曼所发现，因此这种产生新波长的光的散射被称为拉曼散射，所产生的光谱被称为拉曼光谱或拉曼散射光谱。称为拉曼散射，所产生的光谱被称为拉曼光谱或拉曼散射光谱。拉曼光谱拉曼光谱是通过测定散射光相对入射光频率的变化来获取分子是通过测定散射光相对入射光频率的变化来获取分子内部结构信息。内部结构信息。拉曼光谱（拉曼光谱（Raman spectra）照射照射过程过程中，

4、光子与分子之间中，光子与分子之间没没有能量交换有能量交换，光子只改变运动方，光子只改变运动方向，向，不改变不改变频率频率照射照射过程过程中，光子与分子之间中，光子与分子之间发生发生能量交换能量交换，光子不仅改变，光子不仅改变运动方向，而且运动方向，而且改变改变频率频率小结：红外与拉曼原理的区别小结：红外与拉曼原理的区别吸收；分子吸收；分子在振动跃迁过程中有偶极矩的改变在振动跃迁过程中有偶极矩的改变红外光谱拉曼光谱散射；分子散射；分子在振动跃迁过程中有极化率的在振动跃迁过程中有极化率的改变改变极化率是分子的平均偶极矩u与电场强度E的比值。符号 ；u=E 它是统计平均值偶极矩指正、负电荷中心间的距

5、离d和电荷中心所带电量q的乘积，表达式为=qd，方向规定为从正电中心指向负电中心。拉曼光谱拉曼光谱和和红外光谱红外光谱的的互相补充互相补充1）同种分子的非极性键同种分子的非极性键S-S，C=C，N=N，C C产生强拉曼谱产生强拉曼谱带，带， 随单键随单键双键双键三键谱带强度增加。三键谱带强度增加。2）红外光谱红外光谱中，由中，由C N，C=S，S-H伸缩振动伸缩振动产生的谱带一产生的谱带一般较弱或强度可变，而在般较弱或强度可变，而在拉曼光谱拉曼光谱中则是强谱带。中则是强谱带。3）环状化合物的对称振动环状化合物的对称振动常常是最强的拉曼谱带常常是最强的拉曼谱带。5）C-C伸缩振动伸缩振动在拉曼光

6、谱中是强谱带。在拉曼光谱中是强谱带。红外：基团拉曼：分子骨架的测定红外与拉曼谱图对比红外与拉曼谱图对比甲基的特征吸收频率：甲基的特征吸收频率：2960cm2960cm-1-1 2870 2870cmcm-1-1 14601460cmcm-1-1 1380 1380cmcm-1-1红外与拉曼光谱的红外与拉曼光谱的相互补充相互补充从下图可见拉曼光谱较红外光谱谱峰尖锐，二者官能团特征频率相近，但强度有较大区别。水杨酸的红外（上图）与拉曼（下图）谱图苯环邻位取苯环邻位取代代不饱和碳的不饱和碳的碳氢振动碳氢振动红外拉曼产生的机理产生的机理振动引起分子偶极矩或电荷分布变化产生的由于键上电子云分布产生瞬间变

7、形引起暂时极化，是极化率的改变，产生诱导偶极，当返回基态时发生的散射。散射的同时电子云也恢复原态常规测量范围常规测量范围4004000cm4004000cm-1-1404000cm404000cm-1-1光谱产生的方式光谱产生的方式吸收光谱散射光谱检测对象化学分子的的偶极距分子的电子云的极化。测定要求测定要求能斯特灯、碳化硅棒等作光源；样品需前处理激光作光源；样品不需前处理水溶液样品水溶液样品水的吸收强，严重影响测试结水的吸收强，严重影响测试结果，限制了应用领域果，限制了应用领域吸收弱，可以应用于生物的活体测试吸收弱，可以应用于生物的活体测试谱图信息主要反映分子的官能团主要反映分子的骨架，用于

8、分析生物大分子红外与拉曼红外与拉曼的的比较比较总结：总结：红外红外光谱光谱技术技术的特点的特点应用范围广特征性强信号强提供的信息多不受样品物态的限制仪器操作和维护简单，对操作员的素质水平要求较低数据库比较完善(1) 不适合分析含水样品，因为水中的羟基峰对测定有干扰;(2) 定量分析时误差大，灵敏度低，故很少用于定量分析;(3) 在图谱解析方面主要靠经验。特有的优势特有的优势缺点缺点拉曼光谱技术拉曼光谱技术的特点的特点特有的特有的优势优势一些在红外光谱中为弱吸收或强度变化的谱带，在拉一些在红外光谱中为弱吸收或强度变化的谱带，在拉曼光谱中可能为强谱带，从而有利于这些基团的检出。曼光谱中可能为强谱带，从而有利于这些基团的检出。 拉曼光谱低波数方向的测定范围宽，有利于提供重拉曼光谱低波数方向的测定范围宽，有利于提供重原原 子子的振动信息。红外需要进行光谱扩展才可实现低的振动信息。红外需要进行光谱扩展才可实现低波数测试。波数测试。 对于结构的变化，拉曼光谱有可能比红外光谱更敏对于结构的变化，拉曼光谱有可能比红外光谱更敏感。感。 特别适