红外与拉曼光谱分析ppt课件.ppt

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1、第二章红外和拉曼光谱红外吸收光谱是分子吸收红外辐射后,引起分子振动-转动能级的跃迁而形成的光谱,因其出现在红外区,所以称之为红外光谱。利用红外光谱进行定性、定量分析方法就称之为红外吸收光谱法。自从1800年英国天文学家赫歇尔发现红外辐射以后，红外光谱一直是物理学家们感兴趣的领域，直到1903年，才有人研究了纯物质的红外吸收光谱。2021/8/5由于其反映了分子中特定基团和化学键的特征吸收，因此，它是一种极为有用、并被广泛应用的鉴定有机化合物和确定分子结构的分析方法。本章主要介绍红外光谱方法以及它们的主要应用，同时还介绍同样能反映分子的振动-转动能级跃迁特征的拉曼光谱。红外光辐射能量远小

2、于紫外光辐射的能量，其辐射波长约在0.75~1000μm之间（近、中、远红外）2021/8/525μm2.5μm2021/8/5§2.1基本原理当红外光照射到样品时，其辐射能量不能引起分子中电子能级跃迁，而只能引起分子中振动能级和转动能级的跃迁。红外吸收光谱又称振-转光谱。红外及拉曼光谱纵坐标为T（透光率），横坐标为波数ν(1/λ)。ν(cm-1)=104/λ(μm)。中红外区（2.5~25μm；4000~400cm-1）能很好地反映分子内部所进行的各种物理过程及分子结构2021/8/5方面的特征，对解决分子结构和化学组成中的各种问题最为有效，因而中红外区是红外光谱及拉曼光谱中应用最广

3、的区域，一般所说的红外光谱及拉曼光谱大都是指这一范围的光谱。IR谱图可用峰数，峰位，峰形，峰强来描述。2021/8/52.1.1红外吸收与拉曼散射1.红外吸收分子振动能级（量子化）：E振=（V+1/2）h-化学键振动频率;V-振动量子数(取值为0,1,2等);h-普朗克常量（6.626×10-34J•S）2021/8/52.拉曼散射拉曼光谱分析就是基于拉曼散射效应，对于入射光频率不同的散射光谱所进行的分析方法。当用一定频率的激发光照射分子时,光子和物质分子发生弹性碰撞,不发生能量交换,仅仅是光子运动方向发生改变,这种散射光叫瑞利散射（Rayleighscatteringlight）

4、，其波长与激发光波长相同。ν激=ν散ν激ν散2021/8/5当用一定频率的激发光照射分子时,光子和物质分子发生非弹性碰撞,在光子运动方向发生改变的同时，光子与物质分子发生能量的交换（光子把部分能量转移给物质分子或从物质分子获得部分能量，而发射出比激发光稍长或稍短的光）,这种散射光叫拉曼散射（Ramascatteringlight），其波长与激发光波长不相同。ν激≠ν散ν激ν散2021/8/5彩色方框里虚线箭头所标注的就是散射光，是stokeslines；是Anti-stokeslines<ν激ν散ν散>ν激2021/8/5Rayleigh散射:弹性碰撞;无能量交换;仅改变方向。Rama

5、n散射：非弹性碰撞；方向改变且有能量交换。拉曼图谱横坐标为波数，纵坐标为相对强度。2021/8/5拉曼光谱与红外光谱的特点比较拉曼光谱（分子骨架测定）红外光谱（基团测定）光谱范围40-4000cm-1光谱范围400-4000cm-1更适合无机和配合物有机化合物水可作为溶剂水不能作为溶剂样品可盛于玻璃瓶，不能用玻璃容器测定毛细管等容器中直接测定固体可直接测定，易于升温实验固体常需要研磨，KBr压片2021/8/52.1.2振动自由度和选律分子振动时，分子中各原子之间的相对位置称为分子的振动自由度，也叫分子独立振动的数目。线型分子的自由度为：3n-5非线型分子的自由度为：3n-6n为分子中

6、总的原子数1、IR选律：红外光谱产生的必要条件？红外辐射的能量必须与分子的振动能级差相等；2021/8/5分子振动过程中其偶极矩必须发生变化Δμ≠0选律（允许跃迁，具有光谱活性）常用量子数变化规律来表达(ΔV)。ΔV=±1，±2，±3…2021/8/5（1）基频带(峰)：分子吸收一定频率红外线，振动能级从基态跃迁至第一振动激发态产生的吸收峰。即V=0→1产生的峰基频峰的峰位等于分子的振动频率基频峰强度大,红外光谱主要吸收峰，易识别2021/8/5泛倍频峰二倍频峰（V=0→V=2）频三倍频峰（V=0→V=3）峰合频峰倍频峰：分子的振动能级从基态跃迁至第二振动激发态、第三振动激发态等时所产

7、生的吸收峰（即V=0→V=2、3产生的峰）注：泛频峰强度弱，难辨认→增加了光谱特征性2021/8/5常见基频带分布规律500100015002000250030003500N-H，C-H，O-HN-HCNC=NS-HP-HN-ON-NC-FC-XO-HO-H（氢键）C=OC-O，C-N，C-C=C-HC-HCCC=Cνννννννννννβνγ2021/8/52、Raman选律：拉曼光谱产生的必要条件？分子极化率有变化的振动（α≠0，电子云