现代分析测试技术拉曼光谱.ppt

单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,1,紫,外,光,谱,法,红,外,光,谱,法,分,子,荧,光,光,谱,法,分,子,磷,光,光,谱,法,核,磁,共,振,波,谱,法,分子光谱分析法,拉,曼,光,谱,法,分子吸收光谱,分子散射光谱,分子发射光谱,吸收光谱,2,第十五章 振动光谱,红外吸收光谱,拉曼散射光谱,3,红外活性振动,永久,偶极矩：极性基团；,瞬间偶极矩：,对称分子,拉曼活性振动,非极性基团，,对称分子,都可产生,诱导,偶极，,i,=,E,总则：,伴随有极化率变化的振动可以产生拉曼光谱1.4 红外活性和拉曼活性振动,总则：,伴有偶极矩变化的振动可以产生红外吸收谱带,.,两者研究范围的区别：,对称分子,：,对称振动,拉曼活性，无红外活性,不对称振动,红外活性，无拉曼活性,4,无对称中心分子（例如,H,2,O,，,SO,2,等），三种振动既是红外活性振动，又是拉曼活性振动1,2,3,4,拉曼活性,红外活性,红外活性,振动自由度：,拉曼光谱,源于极化率变化,红外光谱,源于偶极矩变化,5,O=C=O,对称伸缩,O=C=O,反对称伸缩,偶极距不变，,无,红外活性,极化率变，,有,拉曼活性,极化率不变，,无,拉曼活性,偶极距变，,有,红外活性,6,红外与拉曼活性判断法则,互排法则：有对称中心的分子其分子振动对红外和拉曼之一有活性，则另一非活性,互允法则：无对称中心的分子其分子振动,对红外和拉曼都是活性的。

互禁法则：既非拉曼活性，也非红外活性如乙烯分子的扭曲振动,7,相同点,同属分子振,(,转,),动光谱,异：红外,分子对红外光的吸收,强度由分子偶极距决定,异：拉曼,分子对激光的散射,强度由分子极化率决定,红外：,适用于研究,不同原子,的极性键振动,OH,C,O,，,C,X,拉曼：,适用于研究,同原子,的非极性键振动,N,N,C,C,互补,二 拉曼光谱与红外光谱比较,8,项目,红外光谱,拉曼光谱,光谱类型,吸收光谱,散射光谱,光谱范围,400-4000 cm,-1,40-4000 cm,-1,分子结构与光谱活性,极性分子及基团通常是红外活性的,非极性分子及基团通常是拉曼活性的,分子结构测定范围,适于分子端基的测定,适于分子骨架的测定,样品池,不能用玻璃,可用玻璃瓶、毛细管等,测试对象与品种,测试荧光物质方便，测试单晶、金属不便,测试荧光物质不便，测试单晶、粉末方便,水溶液测试,有一定限制,不受水的干扰,样品制备,需要制样,无需制样,定量分析,可以,有些不便,谱库,谱库谱图及数据有几十万,谱库较少,2.1,拉曼光谱与红外光谱分析方法比较,9,2.3,红外与拉曼谱图对比,红外光谱：光能团测定,;,拉曼光谱：分子骨架测定,聚对苯二甲酸乙二酯,(,面外变形）,10,PMMA,在拉曼光谱的低频率区出现了较为丰富的谱带信号，,其红外光谱的同一区域中的谱带信息都很弱。

PMMA,的,C=O,及,C-O,振动模式在红外光谱中有强烈的吸收，而,C,一,C,振动模式在拉曼谱中较为明显,聚甲基丙烯酸甲酯,(PMMA),11,许多情况下，拉曼频率位移的程度正好相当于红外吸收频率；,分子对称性越高，红外与拉曼光谱的区别就越大,；,非极性官能团的拉曼散射谱带较强,，,极性官能团的红外谱带较为强烈,；,碳链的取代基用红外较易测出,，,而碳链振动用拉曼光谱较清楚,12,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,拉曼光谱与红外光谱合称为,振动光谱,，二者互补，称为姐妹光谱13,4,）,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，这类键的反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14,拉曼光谱在无机体系研究中的应用,因为在振动过程中，水的极化度变化很小，因此其拉曼散射很弱，干扰很小15,2 红外光谱与拉曼光谱的比较,FT-IR Transmission Spectrum,20,40,60,80,%Transmittance,Raman Spectrum,1,2,3,4,Raman Intensity,1000,2000,3000,4000,16,最大缺点,:,荧光散射,与样品的杂质有关,.,2.1,拉曼光谱与红外光谱分析方法比较,17,许多情况下，拉曼频率位移的程度正好相当于红外吸收频率；,分子对称性越高，红外与拉曼光谱的区别就越大；,非极性官能团的拉曼散射谱带较强，极性官能团的红外谱带较为强烈；,碳链的取代基用红外较易测出，而碳链振动用拉曼光谱较清楚18,1.,非极性或极性很小的基团振动有较强的拉曼谱带,，,而强极性基团振动有较强的红外谱带,但有个别例外，如,CN,基团的光谱有很强的拉曼谱带，通常在红外光谱中很弱2.,根据互不相容原理，,具有对称中心的分子，任何一个振动模的谱带不可能同时出现在拉曼和红外光谱中,。

3.CH,伸缩振动：在脂肪族化合物的拉曼光谱中为强谱带；在乙烯基或芳香基的光谱中，是中等强度的拉曼谱带和较弱的红外谱带；乙炔的,CH,伸缩振动谱带在拉曼光谱中是弱谱带，而在红外光谱中是中等强度的4.CH,变形振动：脂肪族基团的,CH,弯曲振动在红外光谱中是中等强度的谱带，而在拉曼光谱中为弱谱带；不饱和系统,(,乙烯基，芳香化合物,),的,CH,面外变形振动只在红外光谱中是强谱带19,5.CC,，,NN,，,SS,，和,CS,等单键在拉曼光谱中产生强谱带，而在红外光谱中为弱谱带6.C=C,，,C=N,，,N=N,，,CC,和,CN,等多重键的伸缩振动在拉曼光谱中多为很强的谱带，在红外光谱中为很弱的谱带，而,C=O,伸缩振动在红外光谱中有很强的谱带，而在拉曼光谱中仅为中等强度的谱带7.,环状化合物在拉曼光谱中有一个很强的谱带，是环的全对称,(,呼吸,),振动的特征，这个振动频率由环的大小所决定8.,芳香族化合物在拉曼和红外光谱中都有一系列尖锐的强谱带9.HH,和,COC,类型的基团有一个对称伸缩振动和一个反对称伸缩振动，前者对应很强的拉曼谱带，而后者为较强的红外谱带10.,各种振动的倍频及和频谱带在红外光谱中比在拉曼光谱中强，有时在拉曼光谱中弱到难以检测的程度。