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1、2019/4/5,第十八章 红外吸收光谱分析法,一、 拉曼光谱基本原理 principle of Raman spectroscopy 二、拉曼光谱的应用 applications of Raman spectroscopy 三、 激光拉曼光谱仪 laser Raman spectroscopy,第五节 激光拉曼光谱分析法,infrared absorption spectroscopy，IR,laser Raman spectroscopy,2019/4/5,一、激光拉曼光谱基本原理 principle of Raman spectroscopy,Rayleigh散射： 弹性碰撞；无能量交换
2、，仅改变方向； Raman散射： 非弹性碰撞；方向改变且有能量交换；,Rayleigh散射,Raman散射,E0基态， E1振动激发态； E0 + h0 ， E1 + h0 激发虚态； 获得能量后，跃迁到激发虚态. （1928年印度物理学家Raman C V 发现；1960年快速发展）,2019/4/5,基本原理,1. Raman散射 Raman散射的两种跃迁能量差： E=h(0 - ) 产生stokes线；强；基态分子多； E=h(0 + ) 产生反stokes线；弱； Raman位移： Raman散射光与入射光频率差；,2019/4/5,2. Raman位移,对不同物质： 不同； 对同一物
3、质： 与入射光频率无关；表征分子振-转能级的特征物理量；定性与结构分析的依据； 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；,2019/4/5,3.红外活性和拉曼活性振动,红外活性振动 永久偶极矩；极性基团； 瞬间偶极矩；非对称分子；,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. 拉曼活性振动 诱导偶极矩 = E 非极性基团，对称分子； 拉曼活性振动伴随有极化率变化的振动。 对称分子： 对称振动拉曼活性。 不对称振动红外活性,2019/4/5,4. 红外与拉曼谱图对比,红外光谱：基团； 拉曼光谱：分子骨架测定；,2019/4/5,红外与拉曼谱图对比,20
4、19/4/5,对称中心分子CO2，CS2等，选律不相容。 无对称中心分子（例如SO2等），三种振动既是红外活性振动，又是拉曼活性振动。,5.选律,振动自由度：3N- 4 = 4,拉曼光谱源于极化率变化,红外光谱源于偶极矩变化,2019/4/5,6. 拉曼光谱与红外光谱分析方法比较,2019/4/5,二、拉曼光谱的应用 applications of Raman spectroscopy,由拉曼光谱可以获得有机化合物的各种结构信息：,2）红外光谱中，由C N，C=S，S-H伸缩振动产生的谱带一般较弱或强度可变，而在拉曼光谱中则是强谱带。,3）环状化合物的对称呼吸振动常常是最强的拉曼谱带。,1）同
5、种分子的非极性键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增加。,2019/4/5,4）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。,5）C-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相似的：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。,2019/4/5,2941，2927cm-1 ASCH2,2854cm-1 SCH2,1029cm-1 （C-C）,803 cm
6、-1环呼吸,1444，1267 cm-1 CH2,2019/4/5,3060cm-1r-H),1600,1587cm-1 c=c)苯环,1000 cm-1环呼吸,787 cm-1环变形,1039, 1022cm-1单取代,2019/4/5,三、激光Raman光谱仪 laser Raman spectroscopy,激光光源：He-Ne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；,2019/4/5,傅立叶变换-拉曼光谱仪,FT-Raman spectroscopy 光源：Nd-
7、YAG钇铝石榴石激光器（1.064m）； 检测器：高灵敏度的铟镓砷探头； 特点： （1）避免了荧光干扰； （2）精度高； （3）消除了瑞利谱线； （4）测量速度快。,2019/4/5,内容选择,第一节 红外基本原理 basic principle of Infrared absorption spectroscopy 第二节 红外光谱与分子结构 infrared spectroscopy and molecular structure 第三节 红外分光谱仪 infrared absorption spectrophotometer 第四节 红外谱图解析 analysis of Infrared spectrograph 第五节 激光拉曼光谱 laser Raman spectrometry,结束,