分析化學(xué)課件：紅外-拉曼光譜實(shí)驗(yàn)教學(xué)

1、實(shí)驗(yàn)10 不同物態(tài)樣品紅外 透射光譜的測(cè)定儀器分析實(shí)驗(yàn)紅外光譜是什么？紅外光譜是一種吸收光譜紅外光譜對(duì)應(yīng)的是分子內(nèi)部化學(xué)鍵的振動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)紅外光譜的英文縮寫(xiě)：IR紅外光譜產(chǎn)生的條件輻射應(yīng)具有能滿足物質(zhì)產(chǎn)生振動(dòng)躍遷的能量；輻射與物質(zhì)間有相互偶合作用偶極矩在交變電場(chǎng)中的作用示意圖紅外光譜儀兩種類(lèi)型色散型干涉型（Fourier變換紅外光譜儀）色散型紅外光譜儀色散型紅外光譜儀的組成部件與紫外-可見(jiàn)分光光度計(jì)相似，但對(duì)每一個(gè)部件的結(jié)構(gòu)、所用的材料及性能與 紫外-可見(jiàn)分光光度計(jì)不同。它們的排列順序也略有不同，紅外光譜儀的樣品是放在光源和單色器之間；而紫外-可見(jiàn)分光光度計(jì)是放在單色器之后。Fourier變換紅外

2、光譜儀Fourier紅外光譜儀的內(nèi)部結(jié)構(gòu)Fourier變換紅外光譜儀的特點(diǎn)掃描速度極快一般只要1s左右即可具有很高的分辨率通常Fourier變換 紅外光譜儀分辨率達(dá)0.10.005 cm-1靈敏度高因Fourier變換紅外光譜儀不用狹縫和單色器，反射鏡面又大，故能量損失小，到達(dá)檢測(cè)器的能量大，可檢測(cè)10-8 g數(shù)量級(jí)的樣品。具體實(shí)驗(yàn)步驟學(xué)習(xí)制備樣品學(xué)習(xí)操作儀器動(dòng)手制備樣品測(cè)定樣品獲取譜圖完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)壓片的厚度問(wèn)題壓片基質(zhì)與待測(cè)樣品的比例問(wèn)題整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程的除水問(wèn)題除水注意事項(xiàng)所有樣品和壓片模具都須在紅外燈下烘烤若干時(shí)間；開(kāi)始研磨時(shí)速度要快，動(dòng)作要迅速；壓片整個(gè)過(guò)程中避免說(shuō)話清洗物件所

3、使用的溶劑（苯、無(wú)水乙醇、丙酮）實(shí)驗(yàn)12 無(wú)機(jī)、有機(jī)化合物 拉曼光譜測(cè)定儀器分析實(shí)驗(yàn)光散射現(xiàn)象為什么晴朗的天空呈現(xiàn)藍(lán)色？朝霞和晚霞呢？拉曼光譜的發(fā)現(xiàn)印度拉曼研究院 C. V. Raman是印度一位偉大的物理學(xué)家，他因?yàn)樵诠馍⑸涔ぷ骱桶l(fā)現(xiàn)拉曼效應(yīng)而獲得諾貝爾獎(jiǎng)，當(dāng)時(shí)他是亞洲第一位獲此殊榮的科學(xué)家，他同時(shí)也作了有關(guān)聲學(xué)、光學(xué)、結(jié)晶動(dòng)態(tài)學(xué)、顏色和它們?cè)诟兄系难芯?。拉曼光譜的發(fā)現(xiàn)研究太陽(yáng)光對(duì)苯的散射現(xiàn)象時(shí)的“意外”發(fā)現(xiàn)第一臺(tái)拉曼光譜儀的簡(jiǎn)易光路構(gòu)型拉曼光譜的基本原理斯托克斯線和反斯托克斯線對(duì)稱(chēng)地分布于瑞利線的兩側(cè)，這是由于在上述兩種情況下分別相應(yīng)于得到或失去了一個(gè)振動(dòng)量子的能量。反斯托克斯線的強(qiáng)度遠(yuǎn)

4、小于斯托克斯線的強(qiáng)度，這是由于Boltzmann分布，處于振動(dòng)基態(tài)上的粒子數(shù)遠(yuǎn)大于處于振動(dòng)激發(fā)態(tài)上的粒子數(shù)。拉曼光譜與紅外光譜的比較相同點(diǎn)： 紅外光譜和拉曼光譜都是產(chǎn)生于分子的振動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)；B、在分子振動(dòng)或轉(zhuǎn)動(dòng)中，分子偶極矩發(fā)生變化才能產(chǎn)生紅外 光譜，分子 極化率發(fā)生變化才能產(chǎn)生拉曼光譜。不同點(diǎn)：A、紅外光譜是吸收光譜，拉曼光譜是散射光譜；選擇定則：A、相互排斥規(guī)則：凡是具有對(duì)稱(chēng)中心的分子，如果其紅外是活 性，則其拉曼就是非活性的，反之，如果拉曼活性，則其紅 外就是非活性的。B、相互允許規(guī)則：一般來(lái)說(shuō)，沒(méi)有對(duì)稱(chēng)中心的分子，其紅外和 拉曼都是活性的。拉曼光譜參數(shù)拉曼位移（Raman Shift，譜

5、峰位置) 大小： 的值，取決于分子振動(dòng)能級(jí)。 單位：波數(shù)，厘米的倒數(shù)，cm-1 。譜峰強(qiáng)度光譜選律拉曼活性：極化率變化（電子云形狀受原子核影響的難易程度）紅外活性：偶極矩變化拉曼光譜技術(shù)問(wèn)題光子-分子作用截面小樣品熒光影響樣品光降解激光作為光源傅里葉變換拉曼光譜儀Confocal RamanFT-Raman1. 采用1064 nm的Nd:YAG激光代替了通常的可見(jiàn)激光。2. 采用Michelson干涉儀代替通常的光柵單色器；瑞利散射光的降低采 用一組濾光片來(lái)實(shí)現(xiàn)（也稱(chēng)光學(xué)過(guò)濾），它一般放在干涉儀前。3. 檢測(cè)器采用對(duì)近紅外有靈敏效應(yīng)的Ge二極管和InGaAs檢測(cè)器。D. Bruce Chase

6、，F(xiàn)ourier Transform Raman SpectroscopyJ. Am. Chem. SOC. 1986, 108, 7485-7488傅里葉變換拉曼光譜儀的特點(diǎn)由于采用近紅外激光激發(fā)，可避免熒光干擾，擴(kuò)大拉曼光譜的應(yīng)用范圍，有很高的信噪比；用近紅外光激發(fā)，能量低，可避免樣品的光解和熱解；傅立葉變換拉曼有分辨率高，波數(shù)精確和重現(xiàn)性好的優(yōu)點(diǎn)。測(cè)量精度可達(dá)到103 cm-1，并且重現(xiàn)性好；傅立葉變換拉曼光譜儀的測(cè)量速度快，一次掃描可完成全波段掃描范圍測(cè)定；傅里葉變換拉曼光譜儀操作方便。不足之處：如單次掃描信噪比不高；低波數(shù)區(qū)掃描方面不如色散型拉曼光譜儀；水對(duì)近紅外有吸收，會(huì)影響測(cè)試靈敏度等等。傅里葉變換拉曼光譜的應(yīng)用 聚（對(duì)苯撐）對(duì)苯二甲酰亞胺（左圖）和雞腿骨組織（右圖）的可見(jiàn)光拉曼和傅里葉變換拉曼光譜圖實(shí)驗(yàn)內(nèi)容實(shí)驗(yàn)?zāi)康牧私飧道锶~激光拉曼光譜儀的基本原理及性能；初步掌握樣品檢測(cè)的基本方法；比較同一化合物紅外光譜和拉曼光譜的異同，并對(duì)特征官能團(tuán)進(jìn)行指認(rèn)，區(qū)別兩者不同特點(diǎn)。儀器和試劑Nexus 670 FT-Raman Mo