红外吸收光谱分析法ppt课件

1、第十八章第十八章 红外吸收光谱红外吸收光谱分析法分析法一、一、 拉曼光谱根本原理拉曼光谱根本原理principle of Raman principle of Raman spectroscopyspectroscopy二、拉曼光谱的运用二、拉曼光谱的运用applications of Raman applications of Raman spectroscopy spectroscopy 三、三、 激光拉曼光谱仪激光拉曼光谱仪laser Raman laser Raman spectroscopyspectroscopy第五节第五节 激光拉曼光谱分析法激光拉曼光谱分析法infrared a

2、bsorption spectroscopy，IRlaser Raman spectroscopy一、激光拉曼光谱根本原理一、激光拉曼光谱根本原理principle of Raman spectroscopyprinciple of Raman spectroscopyRayleigh散射：散射： 弹性碰撞；弹性碰撞；无能量交换，仅无能量交换，仅改动方向；改动方向；Raman散射：散射： 非弹性碰撞非弹性碰撞；方向改动且有；方向改动且有能量交换；能量交换；Rayleigh散射散射Raman散射散射E0基态，基态， E1振动激发态；振动激发态； E0 + h0 ， E1 + h0 激发虚态激发虚

3、态；获得能量后，跃迁到激发虚态获得能量后，跃迁到激发虚态.1928年印度物理学家年印度物理学家Raman C V 发现；发现；1960年快速开展年快速开展 h E0E1V=1V=0h0h0h0h0 + E1 + h0E0 + h0h(0 - )激发虚态根本原理根本原理1. Raman1. Raman散射散射RamanRaman散射的两散射的两种跃迁能量差：种跃迁能量差： E=hE=h0 - 0 - 产生产生stokesstokes线；线；强；基态分子多强；基态分子多； E=hE=h0 + 0 + 产生反产生反stokesstokes线线；弱；弱；RamanRaman位移：位移：RamanRam

4、an散射光与散射光与入 射 光 频 率 差入 射 光 频 率 差；ANTI-STOKES 0 - RayleighSTOKES 0 + 0h(0 + )E0E1V=1V=0E1 + h0E2 + h0 h h0h(0 - )2. Raman2. Raman位移位移 对不同物质： 不同； 对同一物质： 与入射光频率无关；表征分子振-转能级的特征物理量；定性与构造分析的根据； Raman散射的产生：光电场E中，分子产生诱导偶极距 = E 分子极化率；3.3.红外活性和拉曼活性振动红外活性和拉曼活性振动红外活性振动红外活性振动 永久偶极矩；极性基团；永久偶极矩；极性基团； 霎时偶极矩；非对称分子；霎

5、时偶极矩；非对称分子；红外活性振动红外活性振动伴有偶极矩变化的振动可以产生红外吸收谱带伴有偶极矩变化的振动可以产生红外吸收谱带.拉曼活性振动拉曼活性振动 诱导偶极矩诱导偶极矩 = E 非极性基团，对称分子；非极性基团，对称分子；拉曼活性振动拉曼活性振动伴随有极化率变化的振动。伴随有极化率变化的振动。 对称分子：对称分子： 对称振动对称振动拉曼活性。拉曼活性。 不对称振动不对称振动红外活性红外活性 Eeer4. 4. 红外与拉曼谱图对比红外与拉曼谱图对比红外光谱：基团；红外光谱：基团；拉曼光谱：分子骨架测定；拉曼光谱：分子骨架测定；红外与拉曼谱图对比红外与拉曼谱图对比 对称中心分子对称中心分子C

6、O2，CS2等，选律不相容。等，选律不相容。 无对称中心分子例如无对称中心分子例如SO2等，三种振动既是红外活等，三种振动既是红外活性振动，又是拉曼活性振动。性振动，又是拉曼活性振动。5.5.选律选律SCSSCSSCS 1 2 3 4拉曼活性拉曼活性红外活性红外活性红外活性红外活性振动自在度：振动自在度：3N- 4 = 4拉曼光谱拉曼光谱源于极化率变化源于极化率变化红外光谱红外光谱源于偶极矩变化源于偶极矩变化6. 拉曼光谱与红外光谱分析方法比较拉曼光谱与红外光谱分析方法比较拉曼光谱拉曼光谱红外光谱红外光谱光谱范围光谱范围40-4000Cm-1光谱范围光谱范围400-4000Cm-1水可作为溶剂

7、水可作为溶剂水不能作为溶剂水不能作为溶剂样品可盛于玻璃瓶，毛细管等容器样品可盛于玻璃瓶，毛细管等容器中直接测定中直接测定不能用玻璃容器测定不能用玻璃容器测定固体样品可直接测定固体样品可直接测定需要研磨制成需要研磨制成 KBR 压片压片二、拉曼光谱的运用二、拉曼光谱的运用 applications of Raman spectroscopy 由拉曼光谱可以获得有机化合物的各种构造信息：由拉曼光谱可以获得有机化合物的各种构造信息：2红外光谱中，由C N，C=S，S-H伸缩振动产生的谱带普通较弱或强度可变，而在拉曼光谱中那么是强谱带。3环状化合物的对称谓吸振动经常是最强的拉曼谱带。1同种分子的非极性

8、键S-S，C=C，N=N，CC产生强拉曼谱带， 随单键双键三键谱带强度添加。4在拉曼光谱中，X=Y=Z，C=N=C，O=C=O-这类键的对称伸缩振动是强谱带，反这类键的对称伸缩振动是弱谱带。红外光谱与此相反。5C-C伸缩振动在拉曼光谱中是强谱带。6醇和烷烃的拉曼光谱是类似的：I. C-O键与C-C键的力常数或键的强度没有很大差别。II. 羟基和甲基的质量仅相差2单位。 III.与C-H和N-H谱带比较，O-H拉曼谱带较弱。2941，2927cm-1 ASCH22854cm-1 SCH21029cm-1 C-C803 cm-1环呼吸环呼吸 1444，1267 cm-1 CH23060cm-1r-

9、H1600,1587cm-1 c=c苯环苯环1000 cm-1环呼吸环呼吸787 cm-1环变形环变形1039, 1022cm-1单取代单取代三、激光三、激光Raman光谱仪光谱仪 laser Raman spectroscopy激光光源：激光光源：He-Ne激光器，波长激光器，波长632.8nm； Ar激光器， 波长514.5nm， 488.0nm； 散射强度1/4 单色器： 光栅，多单色器； 检测器： 光电倍增管， 光子计数器；傅立叶变换傅立叶变换-拉曼光谱仪拉曼光谱仪FT-Raman spectroscopy光源：光源：Nd-YAG钇铝石榴石激光器钇铝石榴石激光器1.064m；检测器：高

10、灵敏度的铟镓砷探头；检测器：高灵敏度的铟镓砷探头；特点：特点：1防止了荧光干扰；防止了荧光干扰；2精度高；精度高；3消除了瑞利谱线；消除了瑞利谱线；4丈量速度快。丈量速度快。内容选择内容选择第一节第一节 红外根本原理红外根本原理basic principle of Infrared basic principle of Infrared absorption spectroscopyabsorption spectroscopy第二节第二节 红外光谱与分子构造红外光谱与分子构造infrared spectroscopy and molecular infrared spectroscopy and molecular structurestructure第三节第三节 红外分光谱仪红外分光谱仪infrared absorption spectrophotometerinfrared absorption spectrophot