拉曼光谱隧道原子力显微

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1、今日授课内容第十一章激光拉曼光谱分析法第十二章扫描隧道显微分析法第十三章原子力显微分析法2021/10/4上周授课内容回顾第一节红外吸收光谱基本原理第二节红外光谱与分子结构第三节红外光谱仪器第四节红外光谱定性分析第十章红外吸收光谱分析法2021/10/42021/10/42021/10/42021/10/4第十一章激光拉曼光谱分析法一、拉曼光谱基本原理principleofRamanspectroscopy二、拉曼光谱的应用applicationsofRamanspectroscopy三、激

2、光拉曼光谱仪laserRamanspectroscopylaserRamanspectroscopy2021/10/4一、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。（1928年印度物理学家RamanCV发现；1960年快速发展）hE

3、0E1V=1V=0h0h0h0h0+E1+h0E0+h0h(0-)激发虚态2021/10/4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，较弱。Raman位移：Raman散射光与入射光频率差。ANTI-STOKES0-RayleighSTOKES0+0h(0+)E0E1V=1V=0E1+h0E2+h0hh0h(0-)202

4、1/10/42.Raman位移对不同物质：不同。对同一物质：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2021/10/43.红外活性和拉曼活性振动①红外活性振动ⅰ永久偶极矩：极性基团；ⅱ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.②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

5、对称振动→红外活性Eeer2021/10/4无对称中心分子（例如H2O，SO2等），三种振动既是红外活性振动，又是拉曼活性振动。1234拉曼活性红外活性红外活性振动自由度：3N-5=4拉曼光谱—源于极化率变化红外光谱—源于偶极矩变化2021/10/44.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2021/10/4红外与拉曼谱图对比2021/10/45.拉曼光谱与红外光谱分析方法比较拉曼光谱的样品要求：对激发光透明，极化率大2021/10/4二、拉曼光谱的应用applicati

6、onsofRamanspectroscopy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）同种分子的非极性键S-S，C=C，N=N，CC产生强拉曼谱带，随单键双键三键谱带强度增加。2021/10/44）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

7、-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。拉曼光谱与红外光谱合称为振动光谱，二者互补，又称为姐妹光谱。2021/10/4振动光谱分析的应用：（1）化合物的结构与结构参数分析：红外电磁辐射→分子振动能级跃迁→振动光谱→基团和官能团→分子结构（2）化学组成定性分析（3）化学组成定量分析：特征峰的强度。（主要适用于有机化合物，无机化合物

8、更适合采用拉曼光谱）振动光谱分析的特点：高特征性；各种物质状态的适用性；低试样用量性；快速性和简便性；标准谱库齐全。灵敏度偏低（定量分析精度低）；谱带重叠（需分离和提纯）。2021/10/42941，2927cm-1ASCH22854cm-1SCH21029cm-1（C-C）803cm-1环呼吸1444，1267cm-1CH22021/10/43060cm-1r-H)1600,1587cm-1c=c)苯环1000cm-1环呼吸787cm-1环变形1039,1022cm-1单取代