紅外吸收光譜分析法ppt課件

1、第十八章第十八章 紅外吸收光譜紅外吸收光譜分析法分析法一、一、 拉曼光譜根本原理拉曼光譜根本原理principle of Raman principle of Raman spectroscopyspectroscopy二、拉曼光譜的運用二、拉曼光譜的運用applications of Raman applications of Raman spectroscopy spectroscopy 三、三、 激光拉曼光譜儀激光拉曼光譜儀laser Raman laser Raman spectroscopyspectroscopy第五節(jié)第五節(jié) 激光拉曼光譜分析法激光拉曼光譜分析法infrared a

2、bsorption spectroscopy，IRlaser Raman spectroscopy一、激光拉曼光譜根本原理一、激光拉曼光譜根本原理principle of Raman spectroscopyprinciple of Raman spectroscopyRayleigh散射：散射： 彈性碰撞；彈性碰撞；無能量交換，僅無能量交換，僅改動方向；改動方向；Raman散射：散射： 非彈性碰撞非彈性碰撞；方向改動且有；方向改動且有能量交換；能量交換；Rayleigh散射散射Raman散射散射E0基態(tài)，基態(tài)， E1振動激發(fā)態(tài)；振動激發(fā)態(tài)； E0 + h0 ， E1 + h0 激發(fā)虛態(tài)激發(fā)虛

3、態(tài)；獲得能量后，躍遷到激發(fā)虛態(tài)獲得能量后，躍遷到激發(fā)虛態(tài).1928年印度物理學家年印度物理學家Raman C V 發(fā)現(xiàn)；發(fā)現(xiàn)；1960年快速開展年快速開展 h E0E1V=1V=0h0h0h0h0 + E1 + h0E0 + h0h(0 - )激發(fā)虛態(tài)根本原理根本原理1. Raman1. Raman散射散射RamanRaman散射的兩散射的兩種躍遷能量差：種躍遷能量差： E=hE=h0 - 0 - 產(chǎn)生產(chǎn)生stokesstokes線；線；強；基態(tài)分子多強；基態(tài)分子多； E=hE=h0 + 0 + 產(chǎn)生反產(chǎn)生反stokesstokes線線；弱；弱；RamanRaman位移：位移：RamanRam

4、an散射光與散射光與入 射 光 頻 率 差入 射 光 頻 率 差；ANTI-STOKES 0 - RayleighSTOKES 0 + 0h(0 + )E0E1V=1V=0E1 + h0E2 + h0 h h0h(0 - )2. Raman2. Raman位移位移 對不同物質(zhì)： 不同； 對同一物質(zhì)： 與入射光頻率無關；表征分子振-轉能級的特征物理量；定性與構造分析的根據(jù)； Raman散射的產(chǎn)生：光電場E中，分子產(chǎn)生誘導偶極距 = E 分子極化率；3.3.紅外活性和拉曼活性振動紅外活性和拉曼活性振動紅外活性振動紅外活性振動 永久偶極矩；極性基團；永久偶極矩；極性基團； 霎時偶極矩；非對稱分子；霎

5、時偶極矩；非對稱分子；紅外活性振動紅外活性振動伴有偶極矩變化的振動可以產(chǎn)生紅外吸收譜帶伴有偶極矩變化的振動可以產(chǎn)生紅外吸收譜帶.拉曼活性振動拉曼活性振動 誘導偶極矩誘導偶極矩 = E 非極性基團，對稱分子；非極性基團，對稱分子；拉曼活性振動拉曼活性振動伴隨有極化率變化的振動。伴隨有極化率變化的振動。 對稱分子：對稱分子： 對稱振動對稱振動拉曼活性。拉曼活性。 不對稱振動不對稱振動紅外活性紅外活性 Eeer4. 4. 紅外與拉曼譜圖對比紅外與拉曼譜圖對比紅外光譜：基團；紅外光譜：基團；拉曼光譜：分子骨架測定；拉曼光譜：分子骨架測定；紅外與拉曼譜圖對比紅外與拉曼譜圖對比 對稱中心分子對稱中心分子C

6、O2，CS2等，選律不相容。等，選律不相容。 無對稱中心分子例如無對稱中心分子例如SO2等，三種振動既是紅外活等，三種振動既是紅外活性振動，又是拉曼活性振動。性振動，又是拉曼活性振動。5.5.選律選律SCSSCSSCS 1 2 3 4拉曼活性拉曼活性紅外活性紅外活性紅外活性紅外活性振動自在度：振動自在度：3N- 4 = 4拉曼光譜拉曼光譜源于極化率變化源于極化率變化紅外光譜紅外光譜源于偶極矩變化源于偶極矩變化6. 拉曼光譜與紅外光譜分析方法比較拉曼光譜與紅外光譜分析方法比較拉曼光譜拉曼光譜紅外光譜紅外光譜光譜范圍光譜范圍40-4000Cm-1光譜范圍光譜范圍400-4000Cm-1水可作為溶劑

7、水可作為溶劑水不能作為溶劑水不能作為溶劑樣品可盛于玻璃瓶，毛細管等容器樣品可盛于玻璃瓶，毛細管等容器中直接測定中直接測定不能用玻璃容器測定不能用玻璃容器測定固體樣品可直接測定固體樣品可直接測定需要研磨制成需要研磨制成 KBR 壓片壓片二、拉曼光譜的運用二、拉曼光譜的運用 applications of Raman spectroscopy 由拉曼光譜可以獲得有機化合物的各種構造信息：由拉曼光譜可以獲得有機化合物的各種構造信息：2紅外光譜中，由C N，C=S，S-H伸縮振動產(chǎn)生的譜帶普通較弱或強度可變，而在拉曼光譜中那么是強譜帶。3環(huán)狀化合物的對稱謂吸振動經(jīng)常是最強的拉曼譜帶。1同種分子的非極性

8、鍵S-S，C=C，N=N，CC產(chǎn)生強拉曼譜帶， 隨單鍵雙鍵三鍵譜帶強度添加。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是強譜帶，反這類鍵的對稱伸縮振動是弱譜帶。紅外光譜與此相反。5C-C伸縮振動在拉曼光譜中是強譜帶。6醇和烷烴的拉曼光譜是類似的：I. C-O鍵與C-C鍵的力常數(shù)或鍵的強度沒有很大差別。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。2941，2927cm-1 ASCH22854cm-1 SCH21029cm-1 C-C803 cm-1環(huán)呼吸環(huán)呼吸 1444，1267 cm-1 CH23060cm-1r-

9、H1600,1587cm-1 c=c苯環(huán)苯環(huán)1000 cm-1環(huán)呼吸環(huán)呼吸787 cm-1環(huán)變形環(huán)變形1039, 1022cm-1單取代單取代三、激光三、激光Raman光譜儀光譜儀 laser Raman spectroscopy激光光源：激光光源：He-Ne激光器，波長激光器，波長632.8nm； Ar激光器， 波長514.5nm， 488.0nm； 散射強度1/4 單色器： 光柵，多單色器； 檢測器： 光電倍增管， 光子計數(shù)器；傅立葉變換傅立葉變換-拉曼光譜儀拉曼光譜儀FT-Raman spectroscopy光源：光源：Nd-YAG釔鋁石榴石激光器釔鋁石榴石激光器1.064m；檢測器：高

10、靈敏度的銦鎵砷探頭；檢測器：高靈敏度的銦鎵砷探頭；特點：特點：1防止了熒光干擾；防止了熒光干擾；2精度高；精度高；3消除了瑞利譜線；消除了瑞利譜線；4丈量速度快。丈量速度快。內(nèi)容選擇內(nèi)容選擇第一節(jié)第一節(jié) 紅外根本原理紅外根本原理basic principle of Infrared basic principle of Infrared absorption spectroscopyabsorption spectroscopy第二節(jié)第二節(jié) 紅外光譜與分子構造紅外光譜與分子構造infrared spectroscopy and molecular infrared spectroscopy and molecular structurestructure第三節(jié)第三節(jié) 紅外分光譜儀紅外分光譜儀infrared absorption spectrophotometerinfrared absorption spectrophot