《红外和拉曼光谱》PPT课件

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1、第二章红外光谱与拉曼光谱1红外光谱与拉曼光谱在材料究中的作用与区别*作用：主要用于材料的化学和物理结构的表征；区别：红外光谱对振动基团的偶极矩敏感，可以鉴定极性基团，用于具有非对称结构的物质测定；拉曼光谱对振动基团的极化率敏感，可以研究物质的骨架特征，用于具有对称结构的物质测定；2红外和拉曼分析法结合一般非对称振动产生强的红外吸收，而对称振动出现强的拉曼谱带；两种方法相结合，可以更完整的研究分子的振动和转动能级，可以更可靠的鉴定分子结构。吸收峰的特点红外光谱与拉曼光谱一样，是反映分子振动-转动能级间的跃迁特征的。因此，

2、在许多情况下、红外光谱的吸收峰和拉曼光谱小的散射光谱峰是相对应的。图1说明了这两种光谱类型的相似情况。3图1苯的红外吸收与拉曼光谱4但是这两种光谱的产生机理是不同。在红外光谱中，某种振动是否红外活性，取决于分子振动时偶极矩是否发生变化；而是否拉曼活性，则取决于分子振动时极化率是否发生变化。所以，某些在一种光谱中出现的峰，在另一种光谱中不一定出现，而且对应峰的相对强度也有所不同。5红外和拉曼活性与其分子的对称性情况有密切关系：(1)没有对称中心的分子，一般都是红外和拉曼活性的。(2)具有对称中心的分子，若其红外是活性的，则

3、其拉曼就是非活性的。反之，若其拉曼是活性的是活性的，则其红外就是非活性的。例如氧分子是对称的，没有永久偶极矩，只有一个简正振动，即对称伸缩振动，很明显，这里没有偶极矩的变化，所以它是红外非活性的。但是在振动中，极化率会发生变化。所以它是拉曼活性的。这种情况具有普遍性。6(3)少数分子的振动即无红外活性，也无拉曼活性。例如乙烯是平面对称分子，没有永久偶极矩，在扭曲振动时，没有偶极矩的变化，也没有极化率的变化，所以没有红外活性和拉曼活性。当然，乙烯的其它振动形式，可能是拉曼活性的。一般来说，非对称振动产生强的红外吸收，而对称

4、振动则表现出显著的拉曼谱带。7红外光谱*原理：按红外线波长不同，一般将红外光谱分为近红外(1~2.5m)，中红外(2.5~25m)和远红外(25~1000m)三个区域。大多数化合物的化学键振动能级的跃迁，在中红外区出现的光谱为分子振动光谱。分子吸收红外辐射的条件：①必须是偶极矩发生变化的振动；②振动光谱的跃迁规律是Δv±1，±2。所吸收的红外辐射的能量与能级间的跃迁相当。吸收谱带的强度：振动时偶极矩变化越大，吸收强度越大。8红外光谱与分子结构按光谱与分子结构的特征，红外光谱可分为官能团区和指纹区。官能团区的吸收光谱

5、反映分子中特征基团的振动。指纹区的吸收光谱反映分子结构的细微变化，每种化合物在此区的谱带位置、强度和形状均不一样。基团鉴定主要在此区认证化合物主要在此区9影响基团频率的因素内在因素：①诱导效应；②共轭效应；③键应力的影响；④氢键效应；⑤偶合效应。外部因素：①物态变化的影响；②折射率和粒度的影响。10内在因素①诱导效应：取代基的电负性越大，诱导效应越显著，振动频率向高频位移的幅度越大。②共轭效应：振动频率向低频位移。11外部因素*①物态变化的影响：样品的物理状态不同，红外谱图存在不同程度的变化。②折射率和粒度的影响：溴化钾

6、和测试的样品的折射率的差值越小、粒度越小，测试越准确。12红外谱图的解析方法谱带的三个重要特征：位置、形状和相对强度。解析技术：直接查对谱图否定法肯定法13影响谱图质量的因素仪器参数的影响环境的影响厚度的影响14红外光谱当一束具有连续波长的红外光通过物质时，其中某些波长的光就要被物质吸收。物质分子中某个基团的振动频率和红外光的频率一样时，分子就要吸收能量，由原来的基态振动能级跃迁到能量较高的振动能级。将分子吸收红外光的情况用仪器记录下来，就得到红外光谱图。红外光谱图多以波长()或波数()为横坐标，以表示吸收蜂的位置。

7、多用透光率(T％)为纵坐标，以表示吸收强度。此时图谱中的吸收“峰”，其实是向下的“谷”。15图9-2聚乙烯的红外光谱16物质的红外光谱具有特征性，不同的物质其红外光谱图不同，故可用来进行物质的定性、结构分析及定量分析等。所有的有机化合物都有其特征的红外吸收光谱，红外光谱的应用范围就比紫外光谱广泛得多，加上红外光谱具有快速，高灵敏度，试样用量少，并对各种状态(气、液、固态)的试样都能分析等特点，使红外光谱法成为现代结构化学、分析化学最常用的不可缺少的工具。17由于某些化学键或基团处于不同结构的分子中，它们的红外吸收光谱频率

8、会发生有规律的变化。利用这种变化的规律可以鉴定高聚物的分子链结构。当高聚物的序态不同时，由于分子间的相互作用力不同，也会导致红外光谱带的频率变化或是发生谱带数目的增减或谱带强度的变化，因此可用以研究高聚物的聚集态结构。此外，红外吸收谱带的强度与相应的化学键或基团的数目有关，因此可以利用红外光谱对高聚物的某些特征基团或