第1页：激光拉曼光谱分析法
第十八章 红外吸收光谱分析法 第五节 激光拉曼光谱分析法
第2页：激光拉曼光谱基本原理
激光拉曼光谱基本原理
- 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E0基态，E1振动激发态
- E0+hν0，E1+hν0激发虚态
- 获得能量后，跃迁到激发虚态.（1928年印度物理学家RamanCV发现
- 1960年快速发展）hΔνE0E1V=1V=0hν0hν0hν0hν0+ΔνE1+ hν0E0+ hν0h(ν0-Δν)激发虚态
第3页：基本原理
基本原理
- 1.Raman散射Raman散射的两种跃迁能量差：ΔE=h(ν0-Δν)产生stokes线
- 强
- 基态分子多
- ΔE=h(ν0+Δν)产生反stokes线
- 弱
- Raman
- 位移：Raman散射光与入射光频率差Δν
- ν0-Δνν0+Δνν0h(ν0+Δν)E0E1V=1V=0E1+ hν0E2+ hν0hΔνhν0h(ν0-Δν)
第4页：Raman位移对不同物质
Raman位移对不同物质
- Δν不同
- 对同一物质：Δν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ρρ=αEα分子极化率
第5页：红外活性和拉曼活性振动
红外活性和拉曼活性振动
- 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；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ρ=αE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Eeer
第6页：红外与拉曼谱图对比红外光谱
红外与拉曼谱图对比红外光谱
第7页：红外与拉曼谱图对比
红外与拉曼谱图对比。
第8页：对称中心分子
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
- 5.选律ν1ν2ν3ν4拉曼活性红外活性红外活性振动自由度：3N-4 = 4拉曼光谱—源于极化率变化红外光谱—源于偶极矩变化
第9页：拉曼光谱与红外光谱分析方法比较
拉曼光谱与红外光谱分析方法比较。
第10页：拉曼光谱的应用
拉曼光谱的应用
- 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
第11页：在拉曼光谱中
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
第12页：2941，2927cm-1ν
-1ν-1ν（C-C）803cm-1环呼吸1444，1267cm-1δCH2。
第13页：3060cm-1ν
-1ν(c=c)苯环1000cm-1环呼吸787cm-1环变形1039, 1022cm-1单取代。
第14页：激光Raman光谱仪
激光Raman光谱仪
- 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/λ4
- 单色器：光栅，多单色器
- 检测器：光电倍增管，光子计数器
第15页：傅立叶变换-拉曼光谱仪
傅立叶变换-拉曼光谱仪
- 光源：Nd-YAG钇铝石榴石激光器（1.064μm）；检测器：高灵敏度的铟镓砷探头；特点
- 避免了荧光干扰
- 精度高
- 消除了瑞利谱线
- 测量速度快
第16页：红外吸收光谱分析法内容选择
红外吸收光谱分析法内容选择
- 红外基本原理
- 红外光谱与分子结构
- 红外分光谱仪
- 红外谱图解析
- 激光拉曼光谱
