紅外吸收光譜分析法.ppt

2019/6/29,第十八章 紅外吸收光譜分析法,一、 拉曼光譜基本原理 principle of Raman spectroscopy 二、拉曼光譜的應(yīng)用 applications of Raman spectroscopy 三、 激光拉曼光譜儀 laser Raman spectroscopy,第五節(jié) 激光拉曼光譜分析法,infrared absorption spectroscopy，IR,laser Raman spectroscopy,2019/6/29,一、激光拉曼光譜基本原理 principle of Raman spectroscopy,Rayleigh散射： 彈性碰撞；無能量交換，僅改變方向； Raman散射： 非彈性碰撞；方向改變且有能量交換；,Rayleigh散射,Raman散射,E0基態(tài)， E1振動(dòng)激發(fā)態(tài)； E0 + h0 ， E1 + h0 激發(fā)虛態(tài)； 獲得能量后，躍遷到激發(fā)虛態(tài). （1928年印度物理學(xué)家Raman C V 發(fā)現(xiàn)；1960年快速發(fā)展）,2019/6/29,基本原理,1. Raman散射 Raman散射的兩種躍遷能量差： E=h(0 - ) 產(chǎn)生stokes線；強(qiáng)；基態(tài)分子多； E=h(0 + ) 產(chǎn)生反stokes線；弱； Raman位移： Raman散射光與入射光頻率差；,2019/6/29,2. Raman位移,對不同物質(zhì)： 不同； 對同一物質(zhì)： 與入射光頻率無關(guān)；表征分子振-轉(zhuǎn)能級的特征物理量；定性與結(jié)構(gòu)分析的依據(jù)； Raman散射的產(chǎn)生：光電場E中，分子產(chǎn)生誘導(dǎo)偶極距 = E 分子極化率；,2019/6/29,3.紅外活性和拉曼活性振動(dòng),紅外活性振動(dòng) 永久偶極矩；極性基團(tuán)； 瞬間偶極矩；非對稱分子；,紅外活性振動(dòng)伴有偶極矩變化的振動(dòng)可以產(chǎn)生紅外吸收譜帶. 拉曼活性振動(dòng) 誘導(dǎo)偶極矩 = E 非極性基團(tuán)，對稱分子； 拉曼活性振動(dòng)伴隨有極化率變化的振動(dòng)。 對稱分子： 對稱振動(dòng)拉曼活性。 不對稱振動(dòng)紅外活性,2019/6/29,4. 紅外與拉曼譜圖對比,紅外光譜：基團(tuán)； 拉曼光譜：分子骨架測定；,2019/6/29,紅外與拉曼譜圖對比,2019/6/29,對稱中心分子CO2，CS2等，選律不相容。 無對稱中心分子（例如SO2等），三種振動(dòng)既是紅外活性振動(dòng)，又是拉曼活性振動(dòng)。,5.選律,振動(dòng)自由度：3N- 4 = 4,拉曼光譜源于極化率變化,紅外光譜源于偶極矩變化,2019/6/29,6. 拉曼光譜與紅外光譜分析方法比較,2019/6/29,二、拉曼光譜的應(yīng)用 applications of Raman spectroscopy,由拉曼光譜可以獲得有機(jī)化合物的各種結(jié)構(gòu)信息：,2）紅外光譜中，由C N，C=S，S-H伸縮振動(dòng)產(chǎn)生的譜帶一般較弱或強(qiáng)度可變，而在拉曼光譜中則是強(qiáng)譜帶。,3）環(huán)狀化合物的對稱呼吸振動(dòng)常常是最強(qiáng)的拉曼譜帶。,1）同種分子的非極性鍵S-S，C=C，N=N，CC產(chǎn)生強(qiáng)拉曼譜帶， 隨單鍵雙鍵三鍵譜帶強(qiáng)度增加。,2019/6/29,4）在拉曼光譜中，X=Y=Z，C=N=C，O=C=O-這類鍵的對稱伸縮振動(dòng)是強(qiáng)譜帶，反這類鍵的對稱伸縮振動(dòng)是弱譜帶。紅外光譜與此相反。,5）C-C伸縮振動(dòng)在拉曼光譜中是強(qiáng)譜帶。,6）醇和烷烴的拉曼光譜是相似的：I. C-O鍵與C-C鍵的力常數(shù)或鍵的強(qiáng)度沒有很大差別。II. 羥基和甲基的質(zhì)量僅相差2單位。 III.與C-H和N-H譜帶比較，O-H拉曼譜帶較弱。,2019/6/29,2941，2927cm-1 ASCH2,2854cm-1 SCH2,1029cm-1 （C-C）,803 cm-1環(huán)呼吸,1444，1267 cm-1 CH2,2019/6/29,3060cm-1r-H),1600,1587cm-1 c=c)苯環(huán),1000 cm-1環(huán)呼吸,787 cm-1環(huán)變形,1039, 1022cm-1單取代,2019/6/29,三、激光Raman光譜儀 laser Raman spectroscopy,激光光源：He-Ne激光器，波長632.8nm；,Ar激光器， 波長514.5nm， 488.0nm； 散射強(qiáng)度1/4 單色器： 光柵，多單色器； 檢測器： 光電倍增管， 光子計(jì)數(shù)器；,2019/6/29,傅立葉變換-拉曼光譜儀,FT-Raman spectroscopy 光源：Nd-YAG釔鋁石榴石激光器（1.064m）； 檢測器：高靈敏度的銦鎵砷探頭； 特點(diǎn)： （1）避免了熒光干擾； （2）精度高； （3）消除了瑞利譜線； （4）測量速度快。,2019/6/29,內(nèi)容選擇,第一節(jié) 紅外基本原理 basic principle of Infrared absorption spectroscopy 第二節(jié) 紅外光譜與分子結(jié)構(gòu) infrared spectroscopy and molecular structure 第三節(jié) 紅外分光譜儀 infrared absor