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1、第十八章红外吸收光谱分析法一、拉曼光谱基本原理principleofRamanspectroscopy二、拉曼光谱的应用applicationsofRamanspectroscopy三、激光拉曼光谱仪laserRamanspectroscopy第五节激光拉曼光谱分析法infraredabsorptionspectroscopy,IRlaserRamanspectroscopy2021/9/19一、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
2、;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+h0,E1+h0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)hE0E1V=1V=0h0h0h0h0+E1+h0E0+h0h(0-)激发虚态2021/9/19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;弱;Rama
3、n位移:Raman散射光与入射光频率差;ANTI-STOKES0-RayleighSTOKES0+0h(0+)E0E1V=1V=0E1+h0E2+h0hh0h(0-)2021/9/192.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;2021/9/193.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
4、;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。不对称振动→红外活性Eeer2021/9/194.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;2021/9/19红外与拉曼谱图对比2021/9/19对称中心分子CO2,CS2等,选律不相容。无对称中心分子(例如SO2等),三种振动既是红外活性振动,又是拉曼活性振动。5.选律1234拉曼活性红外活性红外活性振动自由度:3N-4=4拉
5、曼光谱—源于极化率变化红外光谱—源于偶极矩变化2021/9/196.拉曼光谱与红外光谱分析方法比较2021/9/19二、拉曼光谱的应用applicationsofRamanspectroscopy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CN,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,CC产生强拉曼谱带,随单键双键三键谱带强度增加。2021/9/194)在拉曼光谱中,X=
6、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-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。2021/9/192941,2927cm-1ASCH22854cm-1SCH21029cm-1(C-C)803cm-1环呼吸1444,1267cm-1CH22021/9/193060cm-1r
7、-H)1600,1587cm-1c=c)苯环1000cm-1环呼吸787cm-1环变形1039,1022cm-1单取代2021/9/19三、激光Raman光谱仪laserRamanspectroscopy激光光源:He-Ne激光器,波长632.8nm;Ar激光器,波长514.5nm,488.0nm;散射强度1/4单色器:光栅,多单色器;检测器:光电倍增管,光子计数器;2021/9/19傅立叶变换-拉曼光谱仪FT-Ramanspectroscopy光源:Nd-YAG钇铝石榴石激光器(1.064m);检测器:高灵敏度的铟镓
8、砷探头;特点:(1)避免了荧光干扰;(2)精度高;(3)消除了瑞利谱线;(4)测量速度快。2021/9/19内容选择第一节红外基本原理basicprincipleofInfraredabsorptionspectroscopy第二节红外光谱与分子结构infrar
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