第十八章红外吸收光谱分析法

发布于:2021-06-18 16:59:00

第十八章 红外吸收光谱 分析法 infrared absorption spectroscopy,IR 第五节 激光拉曼光谱分析法 一、 拉曼光谱基本原理 principle of Raman spectroscopy 二、拉曼光谱的应用 applications of Raman spectroscopy 三、 激光拉曼光谱仪 laser Raman spectroscopy laser Raman spectroscopy 2019/5/31 一、激光拉曼光谱基本原理 principle of Raman spectroscopy Rayleigh散射: 激发虚态 h(?0 - ??) 弹性碰撞; 无能量交换,仅 改变方向; Raman散射: h?0 非弹性碰撞 E1 + h?0 E0 + h?0 h?0 h?0 h?0 + ?? ; 方 向 改 变 且 有 E1 V=1 能量交换; E0 V=0 Rayleigh散射 Raman散射 h ?? 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Raman C V 发现;1960年快速发展) 2019/5/31 基本原理 1. Raman散射 E1 + h?0 Raman散射的两种 E2 + h?0 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; h(?0 - ??) E1 V=1 E0 V=0 STOKES Raman位移: Raman 散 射 光 与 入 射光频率差??; ?0 - ?? 2019/5/31 h?0 h(?0 + ??) h ?? ANTI-STOKES Rayleigh ?0 ?0 + ?? 2. 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; 2019/5/31 3.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; eE r e 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 2019/5/31 4. 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; 2019/5/31 红外与拉曼谱图对比 2019/5/31 5.选律 ?1 S C S 振动自由度:3N- 4 = 4 拉曼活性 ?2 S C S 红外活性 ?3 S C S ?4 红外活性 红外光谱—源于偶极矩变化 拉曼光谱—源于极化率变化 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。 2019/5/31 6. 拉曼光谱与红外光谱分析方法比较 拉曼光谱 红外光谱 光谱范围40-4000Cm-1 光谱范围400-4000Cm-1 水可作为溶剂 样品可盛于玻璃瓶,毛细管等容器 中直接测定 固体样品可直接测定 水不能作为溶剂 不能用玻璃容器测定 需要研磨制成 KBR 压片 2019/5/31 二、拉曼光谱的应用 applications of Raman spectroscopy 由拉曼光谱可以获得有机化合物的各种结构信息: 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。 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。 2019/5/31 4)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-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。 2019/5/31 2941,2927cm-1 ?ASCH2 2854cm-1 ?SCH2 1444,1267 cm-1 ?CH2 2019/5/31 1029cm-1 ?(C-C) 803 cm-1环呼吸 3060cm-1???r-H) 1600,1587cm-1 ??c=c)苯环 1039, 1022cm-1单取代 2019/5/31 1000 cm-1环呼吸 787 cm-1环变形 三、激光Raman光谱仪 laser Raman spectroscopy 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; 2019/5/31 傅立叶变换-拉曼光谱仪 FT-Raman spectroscopy 光源:Nd-YAG钇铝石榴石激光器(1.064?m); 检测器:高灵敏度的铟镓砷探头; 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。 2019/5/31 内容选择 第一节 红外基本原理 basic principle of Infrared absorption spectroscopy 第二节

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