红外与拉曼光谱课件.ppt

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1、红外光谱的优点:①适用于任何气态﹑液态﹑固态样品的测试;②可获得丰富的化合物的结构信息;③红外光谱仪价廉;④样品用量少,高级仪器—微克级;分子振动光谱:红外吸收光谱拉曼散射光谱红外光谱的优点:第七章红外光谱和拉曼光谱⑤测量技术的发展:光声光谱(PAS),衰减全反射光谱(ATR),漫反射,红外显微镜等.§7-1.波长、频率、和能量的关系电磁波按波长分为:(nm)(cm-1)E(eV)X射线10-1108104紫外光、可见光800~2001.3104~51041.6~6.2红外光105~103102~10410-

2、2~1.24分子振动能级跃迁微波1061010-3分子转动能级跃迁中红外区：2.5m-25m，或4000cm-1-400cm-1红外波段又分为:(cm-1)波长近红外13300~40000.75～2.5中红外4000～6502.5～15.4远红外650～1215.4～830波长与频率的关系:＝c/c:光速3×1010cm/sec波数:＝1/(cm-1)能量与频率的关系:红外光的能量约为1Kcal(4.2Kj),恰为分子振动能量.§7-2.基本原理:h=E=E1－E0当h≠E1－E0时,通常光子与分

3、子撞击不发生能量转移,而产生瑞利散射(Rayleighscattering).①能量(h)传给分子,使分子从基态跃迁到第一振动能级,散射光的能量变为h－h,称为斯托克斯线(StokesLine);②分子从第一振动能级回到基态,把能量h传给光子:h＋h,称为反斯托克斯线(Anti-stokesLine).有些情况下,光子与分子有能量交换:红外吸收光谱产生的条件conditionofInfraredabsorptionspectroscopy满足两个条件：(1)辐射应具有能满足物质产生振动跃迁所需的能量

4、；(2)辐射与物质间有相互偶合作用,即分子振动过程发生偶极矩变化。红外活性振动：分子振动产生偶极矩的变化，从而产生红外吸收。非对称分子。红外非活性振动：分子振动不产生偶极矩的变化，不产生红外吸收。对称分子。激光拉曼光谱基本原理principleofRamanspectroscopyRayleigh散射：弹性碰撞；无能量交换，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+h0，E1+h0激发虚态；获得能量后，跃迁到激发虚态.（192

5、8年印度物理学家RamanCV发现；1960年快速发展）hE0E1V=1V=0h0h0h0h(0+)E1+h0E0+h0h(0-)激发虚态拉曼光谱研究斯托克斯线.光源频率:h斯托克斯线频率:h－h∴光源频率－斯托克斯线频率＝分子振动频率(h)光源:He—Ne激光,在可见光、红外光范围,波长:6328Å.双原子分子红外吸收频率的经典力学处理:双原子分子红外吸收频率的量子力学处理:结论:从经典力学或从量子力学都可得到同样的结论:双原子分子红外吸收的频率决定于折合质量和键的力常数.§

6、7-3.选律:n个原子组成的分子:为非线性分子时,有3n-6个基本振动;为线性分子时,有3n-5个基本振动.①红外光谱的选律:分子一定要在跃迁过程中有偶极矩的改变才是红外可见的.-++-例1.A—B→A—B0,红外可见.+--+例2.R—CC—R→R—CC—R=0,红外不可见.②拉曼光谱的选律:例:CCl4结论:具有对称中心的分子,具有一互斥原则:如果振动是与对称中心有对称关系的,则红外不可见,拉曼可见;如果振动是与对中心没有对称关系的,则红外可见,拉曼不可见.对拉曼光谱:能量

7、转移的可能性是要求分子从低能级转到高能级时,有极化率(polarizability)的改变.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；1580cm-1(双键伸展)拉曼可见,红外不可见1200cm-1拉曼不可见,红外可见1270cm-1拉曼可见,红外不可见920cm-1拉曼不可见,红外可见845cm-1拉曼可见,红外不可见820cm-1拉曼不可见,红外可见§7-4.红外光谱样品的处理及容器:红外光谱的容器:红外透明,一般用NaCl、KBr等盐晶.拉曼光谱的容器:可见光透明,可用石英容器或玻璃容器.2.

8、样品的处理:①液体样品:薄膜.②固体样品:KBr压片.③固体样品:石蜡糊.注意溶剂吸收峰的干扰.1.容器:拉曼光谱与红外光谱分析方法比较§7-5.影响吸收频率的一些基本因素:1.振动方式:对称伸展振动摇摆振动不对称伸展振动弯曲振动（剪切振动）面外摇摆振动扭曲振动倍频带(overtone):指V0－V2的振动吸收带，出现在强的基频的大约2倍处，一般都是弱吸收带