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2019/6/29,第十八章 紅外吸收光譜分析法,一、 拉曼光譜基本原理 principle of Raman spectroscopy 二、拉曼光譜的應(yīng)用 applications of Raman spectroscopy 三、 激光拉曼光譜儀 laser Raman spectroscopy,第五節(jié) 激光拉曼光譜分析法,infrared absorption spectroscopy,IR,laser Raman spectroscopy,2019/6/29,一、激光拉曼光譜基本原理 principle of Raman spectroscopy,Rayleigh散射: 彈性碰撞;無能量交換,僅改變方向; Raman散射: 非彈性碰撞;方向改變且有能量交換;,Rayleigh散射,Raman散射,E0基態(tài), E1振動激發(fā)態(tài); E0 + h0 , E1 + h0 激發(fā)虛態(tài); 獲得能量后,躍遷到激發(fā)虛態(tài). (1928年印度物理學(xué)家Raman C V 發(fā)現(xiàn);1960年快速發(fā)展),2019/6/29,基本原理,1. Raman散射 Raman散射的兩種躍遷能量差: E=h(0 - ) 產(chǎn)生stokes線;強(qiáng);基態(tài)分子多; E=h(0 + ) 產(chǎn)生反stokes線;弱; Raman位移: Raman散射光與入射光頻率差;,2019/6/29,2. Raman位移,對不同物質(zhì): 不同; 對同一物質(zhì): 與入射光頻率無關(guān);表征分子振-轉(zhuǎn)能級的特征物理量;定性與結(jié)構(gòu)分析的依據(jù); Raman散射的產(chǎn)生:光電場E中,分子產(chǎn)生誘導(dǎo)偶極距 = E 分子極化率;,2019/6/29,3.紅外活性和拉曼活性振動,紅外活性振動 永久偶極矩;極性基團(tuán); 瞬間偶極矩;非對稱分子;,紅外活性振動伴有偶極矩變化的振動可以產(chǎn)生紅外吸收譜帶. 拉曼活性振動 誘導(dǎo)偶極矩 = E 非極性基團(tuán),對稱分子; 拉曼活性振動伴隨有極化率變化的振動。 對稱分子: 對稱振動拉曼活性。 不對稱振動紅外活性,2019/6/29,4. 紅外與拉曼譜圖對比,紅外光譜:基團(tuán); 拉曼光譜:分子骨架測定;,2019/6/29,紅外與拉曼譜圖對比,2019/6/29,對稱中心分子CO2,CS2等,選律不相容。 無對稱中心分子(例如SO2等),三種振動既是紅外活性振動,又是拉曼活性振動。,5.選律,振動自由度:3N- 4 = 4,拉曼光譜源于極化率變化,紅外光譜源于偶極矩變化,2019/6/29,6. 拉曼光譜與紅外光譜分析方法比較,2019/6/29,二、拉曼光譜的應(yīng)用 applications of Raman spectroscopy,由拉曼光譜可以獲得有機(jī)化合物的各種結(jié)構(gòu)信息:,2)紅外光譜中,由C N,C=S,S-H伸縮振動產(chǎn)生的譜帶一般較弱或強(qiáng)度可變,而在拉曼光譜中則是強(qiáng)譜帶。,3)環(huán)狀化合物的對稱呼吸振動常常是最強(qiáng)的拉曼譜帶。,1)同種分子的非極性鍵S-S,C=C,N=N,CC產(chǎn)生強(qiáng)拉曼譜帶, 隨單鍵雙鍵三鍵譜帶強(qiáng)度增加。,2019/6/29,4)在拉曼光譜中,X=Y=Z,C=N=C,O=C=O-這類鍵的對稱伸縮振動是強(qiáng)譜帶,反這類鍵的對稱伸縮振動是弱譜帶。紅外光譜與此相反。,5)C-C伸縮振動在拉曼光譜中是強(qiáng)譜帶。,6)醇和烷烴的拉曼光譜是相似的:I. C-O鍵與C-C鍵的力常數(shù)或鍵的強(qiáng)度沒有很大差別。II. 羥基和甲基的質(zhì)量僅相差2單位。 III.與C-H和N-H譜帶比較,O-H拉曼譜帶較弱。,2019/6/29,2941,2927cm-1 ASCH2,2854cm-1 SCH2,1029cm-1 (C-C),803 cm-1環(huán)呼吸,1444,1267 cm-1 CH2,2019/6/29,3060cm-1r-H),1600,1587cm-1 c=c)苯環(huán),1000 cm-1環(huán)呼吸,787 cm-1環(huán)變形,1039, 1022cm-1單取代,2019/6/29,三、激光Raman光譜儀 laser Raman spectroscopy,激光光源:He-Ne激光器,波長632.8nm;,Ar激光器, 波長514.5nm, 488.0nm; 散射強(qiáng)度1/4 單色器: 光柵,多單色器; 檢測器: 光電倍增管, 光子計(jì)數(shù)器;,2019/6/29,傅立葉變換-拉曼光譜儀,FT-Raman spectroscopy 光源:Nd-YAG釔鋁石榴石激光器(1.064m); 檢測器:高靈敏度的銦鎵砷探頭; 特點(diǎn): (1)避免了熒光干擾; (2)精度高; (3)消除了瑞利譜線; (4)測量速度快。,2019/6/29,內(nèi)容選擇,第一節(jié) 紅外基本原理 basic principle of Infrared absorption spectroscopy 第二節(jié) 紅外光譜與分子結(jié)構(gòu) infrared spectroscopy and molecular structure 第三節(jié) 紅外分光譜儀 infrared absor
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