紅外拉曼光譜課件

實(shí)驗(yàn)內(nèi)容基本原理儀器組成實(shí)驗(yàn)基本操作紅外光譜和拉曼光譜比較實(shí)驗(yàn)內(nèi)容基本原理1一、基本原理分子振動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)信息的分子光譜紅外吸收拉曼散射（Stocks線）瑞利散射拉曼散射（反Stocks線）基態(tài)E0受激虛態(tài)振動(dòng)激發(fā)態(tài)E1紅外、拉曼光譜能量示意圖一、基本原理分子振動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)信息的分子光譜紅外吸收拉曼散射瑞利21.1紅外透射光譜分子對(duì)光的吸收物質(zhì)在吸收紅外輻射后，其分子發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)間和振動(dòng)能級(jí)間的躍遷，紅外輻射的能量發(fā)生消耗，通過(guò)儀器記錄下不同波數(shù)下物質(zhì)透射的紅外輻射強(qiáng)度，就獲得該物質(zhì)的紅外光譜圖。紅外光樣品檢測(cè)器I0IiT%=Ii/I0×100%1.1紅外透射光譜分子對(duì)光的吸收紅外光樣品檢測(cè)器I0IiT3橫坐標(biāo)：紅外吸收頻率，以波數(shù)表示縱坐標(biāo)：透光率乙酰苯胺橫坐標(biāo)：紅外吸收頻率，以波數(shù)表示乙酰苯胺41.2拉曼光譜分子對(duì)光的散射當(dāng)激發(fā)光照射到分子表面時(shí)，與分子相互作用，大部分的光子只改變傳播方向發(fā)生散射（瑞利散射），少部分光子不僅改變光的傳播方向，且頻率也與激發(fā)光不同，這種散射稱為拉曼散射。Raman散射的產(chǎn)生：光電場(chǎng)E中，分子產(chǎn)生誘導(dǎo)偶極距

=E，其中為分子極化率。樣品瑞利散射：彈性碰撞，無(wú)能量交換，僅改變方向拉曼散射：非彈性碰撞，有能量交換，方向改變激發(fā)光1.2拉曼光譜分子對(duì)光的散射樣品瑞利散射：彈性碰撞，無(wú)能量5拉曼位移（Ramanshift）±

=

激–

散

：拉曼散射光與激發(fā)光頻率差值。與分子振動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)相關(guān)，分子中不同化學(xué)鍵有不同的振動(dòng)能級(jí)，相應(yīng)的拉曼位移也是特征的；與激發(fā)光波長(zhǎng)無(wú)關(guān)，在

激作為零值時(shí)的相對(duì)頻率坐標(biāo)上度量。對(duì)不同物質(zhì)：

不同；對(duì)同一物質(zhì)：

與入射光頻率無(wú)關(guān)；表征分子振動(dòng)-轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)的特征物理量；定性與結(jié)構(gòu)分析的依據(jù)拉曼位移（Ramanshift）±=激–散6當(dāng)樣品分子不產(chǎn)生吸收時(shí)，I與激發(fā)波長(zhǎng)的4次方成反比。拉曼光強(qiáng)與樣品分子濃度成正比。拉曼散射強(qiáng)度當(dāng)樣品分子不產(chǎn)生吸收時(shí)，I與激發(fā)波長(zhǎng)的4次方成反比。拉曼散射7橫坐標(biāo)：拉曼位移，以波數(shù)表示縱坐標(biāo)：拉曼光強(qiáng)四氯化碳橫坐標(biāo)：拉曼位移，以波數(shù)表示四氯化碳8二、儀器組成紅外光譜儀器組成拉曼光譜儀器組成二、儀器組成紅外光譜儀器組成92.1紅外光譜儀器組成紅外光源、邁克爾遜干涉儀、檢測(cè)器、計(jì)算機(jī)和記錄系統(tǒng)AVATAR360FT-IR2.1紅外光譜儀器組成紅外光源、邁克爾遜干涉儀、檢測(cè)器、計(jì)10紅外光源邁克爾遜干涉儀樣品池檢測(cè)器計(jì)算機(jī)還原干涉圖譜紅外譜圖傅里葉變換紅外光譜儀紅外光源邁克爾遜干涉儀樣品池檢測(cè)器計(jì)算機(jī)還原干涉圖譜紅外譜圖112.2拉曼光譜儀器組成傅里葉變換拉曼光譜儀2.2拉曼光譜儀器組成傅里葉變換拉曼光譜儀12三、實(shí)驗(yàn)基本操作3.2拉曼光譜基本操作取樣樣品檢測(cè)譜圖解析3.1紅外光譜基本操作樣品制備樣品檢測(cè)譜圖解析三、實(shí)驗(yàn)基本操作3.2拉曼光譜基本操作3.1紅外光譜基本13液體樣品液膜法固體樣品溴化鉀壓片液體石蠟研糊薄膜法樣品制備紅外光譜檢測(cè)樣品制備液體樣品液膜法固體樣品溴化鉀壓片液體石蠟研糊薄膜法樣品制備紅14四、紅外光譜和拉曼光譜比較紅外光譜檢測(cè)透過(guò)光強(qiáng)度大小，因此要進(jìn)行樣品的前制備；水的干擾大；需要扣除空氣背景；光譜范圍400-4000cm-1。拉曼光譜檢測(cè)散射光強(qiáng)度的大小，樣品可以直接測(cè)試水的干擾小，可以用作溶劑；玻璃的散射小，可以用作測(cè)樣容器；空氣散射弱，不用測(cè)定背景；光譜范圍100-4000cm-1。四、紅外光譜和拉曼光譜比較紅外光譜拉曼光譜15紅外活性永久偶極矩：極性分子拉曼活性誘導(dǎo)偶極矩：非極性分子對(duì)于一個(gè)給定的化學(xué)鍵，其紅外吸收頻率與拉曼位移相等，均對(duì)應(yīng)分子振動(dòng)能級(jí)的躍遷。因此，對(duì)某一給定的化合物，某些峰的紅外吸收波數(shù)與拉曼位移完全相同。譜圖比較紅外光譜和拉曼光譜可以互相補(bǔ)充，獲得較完整的分子振動(dòng)能級(jí)的躍遷信息。特征譜帶頻率相近，但相對(duì)強(qiáng)度不同，尤其對(duì)于對(duì)稱性強(qiáng)的分子紅外活性對(duì)于一個(gè)給定的化學(xué)鍵，其紅外吸收頻率與拉曼位移相等，16分子骨架基團(tuán)分子骨架基團(tuán)17注意事項(xiàng)紅外光譜：溴化鉀樣品的濃度和片的厚度應(yīng)適當(dāng)，注意干燥；用丙酮清洗鹽片，切不可用手觸摸鹽片