光谱精品课件

1、光谱讲稿第1页，共33页，2022年，5月20日，5点14分，星期一3.5 FTIR 简介 一. 概述 Fourier Transfer Infrared Spectrum （FTIR） 红外光谱仪从分光系统来看： 棱镜 第一代 折射 色散型 光栅 第二代 衍射 色散型 60 年代 FTIR 第三代 干涉调频分光 70 年代3.5 FTIR 简介第2页，共33页，2022年，5月20日，5点14分，星期一第二代 光栅第一代 棱镜折射 色散型衍射 色散型20世纪60 年代3.5 FTIR 简介第3页，共33页，2022年，5月20日，5点14分，星期一Fixed MirrorMoving Mir

2、rorLaserWhite LightIR SourceBeam SplittersIR DetectorLaser DetectorWhite Light DetectorLinear Drive Motor第三代 干涉调频分光 20世纪 70 年代3.5 FTIR 简介第4页，共33页，2022年，5月20日，5点14分，星期一1. 色散型红外光谱仪 分辨率由仪器狭缝控制能量的损失影响检测器的灵敏度 狭缝宽 8 cm-1 1 cm-1 通过的能量 T 0.2% T 0.03%中红外区 4000 400 cm-1 3600 cm-1分辨率越高，能量的损失越大只能检测光强度，不能测通过的能量

3、T 狭缝宽 / 3600 100% 3.5 FTIR 简介第5页，共33页，2022年，5月20日，5点14分，星期一光栅：分辨率为0.5 cm-1价格较便宜，对环境要求不高棱镜：对材料制造工艺要求高分辨率8cm-1要求恒温、恒湿3.5 FTIR 简介第6页，共33页，2022年，5月20日，5点14分，星期一2. FTIR 的优点 能量输出大：50% 扫描速度快： 1 s多次扫描可提高信噪比（IR 无法多次扫描）且得到的谱图重复性好IR SourceBeam SplittersIR Detector3.5 FTIR 简介第7页，共33页，2022年，5月20日，5点14分，星期一 波数精度高

4、：可达 0.005 cm-1 分辨能力强：可达 0.005 cm-1 光谱范围宽：色散型仪器 4000 200 cm-1 FTIR 25000 10 cm-1 杂散光低： 仪器只对相干光有响应3.5 FTIR 简介第8页，共33页，2022年，5月20日，5点14分，星期一二. GCFTIR 联用技术 GC 分离能力较强，但定性困难； IR 的定性能力强，但缺乏分离能力， 两者的优点结合起来使用。 IR 的分析速度慢， 达不到与 GC 联用的要求； FTIR 的分析速度快，可与 GC 联用。3.5 FTIR 简介第9页，共33页，2022年，5月20日，5点14分，星期一3.6 激光拉曼（Ra

5、man）光谱简介 1923年德国物理学家A.Smekal认为存在拉曼效应 1928年3月印度科学家在研究液体苯散射光谱实验中首次观察带拉曼效应，拉曼本人也因此于1930年获得了诺贝尔物理学奖。 由于拉曼光谱只与被测物质的分子结构有关，具有“指纹”光谱的特点。随着近年来该技术的完善，拉曼光谱正逐渐成为一种新的常规分析测量方法。3.6 Raman 光谱简介第10页，共33页，2022年，5月20日，5点14分，星期一 研究分子振动的另一种光谱方法，它的原理和机制都与 IR 不同，但提供的信息相似。 一. 基本原理 3.7 技术发展 Raman光与物质的作用吸收透射散射折射IR 光谱Raman 光谱

6、光的方向不变光的方向改变第11页，共33页，2022年，5月20日，5点14分，星期一 物质与光子发生非弹性碰撞，光子从分子获得能量或丢失一部分能量，对应于分子振动能量的增加或减少。这种散射成为 Raman 散射 。 3.7 技术发展 Raman第12页，共33页，2022年，5月20日，5点14分，星期一振动基态v=1价电子能级激发态振动激发态Stokesanti-Stokes处于基态的分子数目较多处于激发态的分子数目较少峰强度较高第13页，共33页，2022年，5月20日，5点14分，星期一 相对入射光的频率位移值等于基团的振动和转动能级跃迁的频率第14页，共33页，2022年，5月20日

7、，5点14分，星期一3.7 技术发展 Raman红外活性 与 Raman活性红外活性：振动过程中分子偶极距发生变化Raman活性：振动过程中分子极化率发生变化平衡状态前后电子云形状相同(重心不变、极化率相同，因而表现为Raman惰性Raman活性IR 活性IR 活性电子云形状（极化率）发生变化正负电荷中心重叠，偶极矩为零第15页，共33页，2022年，5月20日，5点14分，星期一 反之亦然，两种光谱的结合能得到完整的分子振动光谱数据3.7 技术发展 RamanIR 光谱 与 Raman光谱相互补充在各种分子振动方式中:强烈吸收 IR 的振动强 IR 峰弱 Raman 峰因为被吸收的光强度增加

8、，散射光强度则下降第16页，共33页，2022年，5月20日，5点14分，星期一3.7 技术发展 Raman第17页，共33页，2022年，5月20日，5点14分，星期一Raman光谱的主要特点 1、同种原子的非极性键，产生强的Raman谱带3.7 技术发展 Raman因为：可供调节的电子数增加，使极化率也增加谱带强度单键 双键 叁键如：SS、C=C、N=N、CC对位取代对位取代第18页，共33页，2022年，5月20日，5点14分，星期一环呼吸第19页，共33页，2022年，5月20日，5点14分，星期一环呼吸邻位取代间位取代对位取代第20页，共33页，2022年，5月20日，5点14分，星

9、期一邻位取代第21页，共33页，2022年，5月20日，5点14分，星期一间位取代间位取代环呼吸第22页，共33页，2022年，5月20日，5点14分，星期一对二取代对二取代第23页，共33页，2022年，5月20日，5点14分，星期一第24页，共33页，2022年，5月20日，5点14分，星期一环呼吸单取代第25页，共33页，2022年，5月20日，5点14分，星期一3、强极性基团如C=O在Raman谱中是弱带，是IR强峰 2、C=N、C=S、SH 的 IR 伸缩振动峰很弱Raman谱中都是强峰第26页，共33页，2022年，5月20日，5点14分，星期一环呼吸 4、环状化合物中，环状骨架的

10、所有键同时伸缩（呼吸）振动通常是Raman谱的最强峰第27页，共33页，2022年，5月20日，5点14分，星期一 4、叠合双键如C=N=C、O=C=O对称伸缩振动 为 Raman强峰，但是IR弱峰3.7 技术发展 Raman 5、C-C伸缩振动为 IR 弱峰，是Raman强峰反对称伸缩振动则相反广泛产生耦合第28页，共33页，2022年，5月20日，5点14分，星期一相对较 IR 峰弱环呼吸IR、Raman特征峰波数相近，但相对强度差别很大第29页，共33页，2022年，5月20日，5点14分，星期一O-H的Raman谱带比CH及NH谱带弱O-H的质量与CH3的质量只差2C-O键的键强度与C

11、C键差别不大6、醇类 和 烃类化合物的Raman光谱类似因为：第30页，共33页，2022年，5月20日，5点14分，星期一剪式振动扭曲振动环呼吸第31页，共33页，2022年，5月20日，5点14分，星期一Raman光谱 比 IR 光谱的优点： 1、可测范围大，400040cm-1，IR 4000200cm-1 2、激光Raman谱在可见光区研究分子振动光谱， 大大地降低了对样品池、单色仪和检测器等光学元件材料的要求； 3、水是一种优良的溶剂，水的Raman光谱一般很弱，可以方便地直接测定试样的水溶液的Raman光谱；3.7 技术发展 Raman 适合于无机和有机物水溶液的分析，许多生物分子往往只在水溶液中才接近其自然状态。在配合物分析和水污染的研究上均有一定的优点。第32页，共33页，2022年，5月20日，5点14