激光拉曼光谱分析法.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,第十八章 红外吸收光谱分析法,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,第五节 激光拉曼光谱分析法,infrared absorption spectroscopy,，IR,laser,Raman,spectroscopy,2025/6/19 周四,1,一、激光拉曼光谱基本原理,principle of Raman,spectroscopy,Rayleigh,散射：,弹性碰撞；无能量交换，仅改变方向；,Raman散射：,非弹性碰撞；方向改变且有能量交换；,Rayleigh,散射,Raman,散射,E,0,基态，,E,1,振动激发态；,E,0,+,h,0,，,E,1,+,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,）,h,E,0,E,1,V,=1,V,=0,h,0,h,0,h,0,h,0,+,E,1,+h,0,E,0,+h,0,h,(,0,-,),激发虚态,2025/6/19 周四,2,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；,Raman,位移：,Raman,散射光与入射光频率差,；,ANTI-STOKES,0,-,Rayleigh,STOKES,0,+,0,h,(,0,+,),E,0,E,1,V,=1,V,=0,E,1,+h,0,E,2,+h,0,h,h,0,h,(,0,-,),2025/6/19 周四,3,2.,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；,2025/6/19 周四,4,3.红外活性和拉曼活性振动,红外活性振动,永久,偶极矩；极性基团；,瞬间偶极矩；非对称分子；,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.,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,E,e,e,r,2025/6/19 周四,5,4.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；,2025/6/19 周四,6,红外与拉曼谱图对比,2025/6/19 周四,7,对称中心分子,CO,2，,CS,2,等，选律不相容。,无对称中心分子（例如,SO,2,等），三种振动既是红外活性振动，又是拉曼活性振动。,5.选律,1,2,3,4,拉曼活性,红外活性,红外活性,振动自由度：3,N,-4=4,拉,曼光谱源于极化率变化,红外光谱源于偶极矩变化,2025/6/19 周四,8,6.拉曼光谱与红外光谱分析方法比较,2025/6/19 周四,9,二、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：,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。,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。,2025/6/19 周四,10,4）,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。,2025/6/19 周四,11,2941，2927,cm,-1,AS,CH,2,2854,cm,-1,S,CH,2,1029,cm,-1,（C-C）,803,cm,-1,环呼吸,1444，1267,cm,-1,CH,2,2025/6/19 周四,12,3060,cm,-1,r-H),1600,1587,cm,-1,c=c),苯环,1000,cm,-1,环呼吸,787,cm,-1,环变形,1039,1022,cm,-1,单取代,2025/6/19 周四,13,三、激光,Raman,光谱仪,laser,Raman,spectroscopy,激光光源,：,He-Ne激光器，波长632,.8,nm,；,Ar激光器，,波长514,.5,nm，,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；,2025/6/19 周四,14,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。,2025/6/19 周四,15,内容选择,第一节 红外基本原理,basic principle of,Infrared absorption spectroscopy,第二节 红外光谱与分子结构,infrared spectroscopy,and molecular structure,第三节 红外分光谱仪,infrared absorption spectrophotometer,第四节 红外谱图解析,analysis of,Infrared spectrograph,第五节 激光拉曼光谱,laser Raman spectrometry,结束,2025/6/19 周四,16,