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1、红外光谱法和拉曼光谱法第1页，此课件共68页哦 光谱分析法可分为光谱分析法可分为光谱法光谱法和和非光非光谱法谱法两大类。两大类。光谱法是基于物质与辐射能作用光谱法是基于物质与辐射能作用时，测量由时，测量由物质内部发生量子化的能物质内部发生量子化的能级之间的跃迁级之间的跃迁而产生的发射、吸收或散而产生的发射、吸收或散射辐射的波长和强度进行分析的方法。射辐射的波长和强度进行分析的方法。光谱分析法及其分类光谱分析法及其分类第2页，此课件共68页哦 非光谱法非光谱法是基于物质与辐射相互作用时，是基于物质与辐射相互作用时，测量辐射的某些性质，如折射、散射、干涉、测量辐射的某些性质，如折射、散射、干涉、衍
2、射、偏振等变化的分析方法。衍射、偏振等变化的分析方法。非光谱法不涉及物质内部能级的跃迁，电非光谱法不涉及物质内部能级的跃迁，电磁辐射只改变了传播方向、速度或某些物理性磁辐射只改变了传播方向、速度或某些物理性质。质。属于这类分析方法的有折射法、偏振法、光属于这类分析方法的有折射法、偏振法、光散射法、干涉法、衍射法、旋光法和圆二向色散射法、干涉法、衍射法、旋光法和圆二向色性法等。性法等。非光谱法非光谱法第3页，此课件共68页哦 光谱法可分为光谱法可分为原子光谱法原子光谱法和和分子光谱分子光谱法法。原子光谱法是由原子光谱法是由原子外层或内层电原子外层或内层电子子能级的变化产生的，它的表现形式为能级的
3、变化产生的，它的表现形式为线光谱线光谱。属于这类分析方法的有属于这类分析方法的有原子发射光谱原子发射光谱法（法（AESAES）、原子吸收光谱法（）、原子吸收光谱法（AASAAS），），原子荧光光谱法（原子荧光光谱法（AFSAFS）以及）以及X X射线荧光光射线荧光光谱法（谱法（XFSXFS）等。等。原子光谱分析法原子光谱分析法第4页，此课件共68页哦 分子光谱法是由分子光谱法是由 分子中电子能级、分子中电子能级、振动和转动能级振动和转动能级 的变化产生的，表现的变化产生的，表现形式为形式为带光谱带光谱。属于这类分析方法的有紫外属于这类分析方法的有紫外-可见分可见分光光度法（光光度法（UV-Vi
4、sUV-Vis），红外光谱法），红外光谱法（IRIR），分子荧光光谱法（），分子荧光光谱法（MFSMFS）和分子）和分子磷光光谱法（磷光光谱法（MPSMPS）等。）等。分子光谱分析法分子光谱分析法第5页，此课件共68页哦 红红外外光光谱谱又又称称分分子子振振动动转转动动光光谱谱，属属分分子子吸吸收收光光谱谱。样样品品受受到到频频率率连连续续变变化化的的红红外外光光照照射射时时，分分子子吸吸收收其其中中一一些些频频率率的的辐辐射射，分分子子振振动动或或转转动动引引起起偶偶极极矩矩的的净净变变化化，使使振振-转转能能级级从从基基态态跃跃迁迁到到激激发发态态，相相应应于于这这些些区区域域的的透透射射
5、光光强强减减弱弱，记记录录百百分分透透过过率率T%T%对对波数或波长的曲线，即红外光谱。波数或波长的曲线，即红外光谱。主要用于化合物鉴定及分子结构表征，亦可用于定量分析。主要用于化合物鉴定及分子结构表征，亦可用于定量分析。红外光谱红外光谱第6页，此课件共68页哦光谱区与能量相关图第7页，此课件共68页哦双原子分子能级跃迁示意图第8页，此课件共68页哦红外光谱的表示方法红外光谱的表示方法T(%)红外光谱以红外光谱以T 或或T 来表示，上图为来表示，上图为苯酚苯酚的红外光谱。的红外光谱。第9页，此课件共68页哦红外区的频率常用波数表示，波数的单位是cm-1，标准红外谱图标有频率和波长两种刻度。波长
6、和波数的关系是：频率与波数的关系频率与波数的关系第10页，此课件共68页哦红外光谱红外光谱(0.751000 m)远红外远红外(转动区转动区)(25-1000 m)中红外中红外(振动区振动区)(2.525 m)近红外近红外(泛频）泛频）(0.752.5 m)倍频倍频分子振动转动分子振动转动分子转动分子转动分区及波长范围分区及波长范围 跃迁类型跃迁类型（常用区）（常用区）红外光区划分红外光区划分第11页，此课件共68页哦常见术语基频峰、倍频峰、合频峰、热峰基频峰是分子吸收光子后从一个能级跃迁到相邻的高一能级产生的吸收。V=0 V=1 倍频峰(2)是分子吸收比原有能量大一倍的光子之后，跃迁两个以上
7、能级产生的吸收峰，出现在基频峰波数n倍处。2 为弱吸收。合频峰是在两个以上基频峰波数之和(组频 1+2)或差(1-2）处出现的吸收峰。合频峰均为弱峰。热峰来源于跃迁时低能级不是基态的一些吸收峰。第12页，此课件共68页哦红外吸收强度及其表示符号红外吸收强度及其表示符号 摩尔消光系数（摩尔消光系数（）强度强度符号符号200很强很强VS75200强强S2575中等中等M525弱弱W05很弱很弱VW第13页，此课件共68页哦1 1）红外吸收只有振）红外吸收只有振-转跃迁，能量低；转跃迁，能量低；2 2）应应用用范范围围广广：除除单单原原子子分分子子及及单单核核分分子子外外，几几乎乎所所有有有有机机物
8、物均均有有红红外吸收；外吸收；3 3）分分子子结结构构更更为为精精细细的的表表征征：通通过过IRIR谱谱的的波波数数位位置置、波波峰峰数数目及强度确定分子基团、分子结构；目及强度确定分子基团、分子结构；4 4）定量分析；）定量分析；5 5）固、液、气态样均可用，且用量少、不破坏样品；）固、液、气态样均可用，且用量少、不破坏样品；6 6）分析速度快。）分析速度快。7 7）与色谱等联用）与色谱等联用（GC-FTIRGC-FTIR）具有强大的定性功能。具有强大的定性功能。红外光谱特点红外光谱特点第14页，此课件共68页哦振动自由度和峰数振动自由度和峰数含n个原子的分子，自由度为：线性分子有 3n-5
9、 个 非线性分子有 3n-6 个 理论上每个自由度在IR中可产生1个吸收峰，实际上IR光谱中的峰数少于基本振动自由度，原因是：1）振动过程中，伴随有偶极矩的振动才能产生吸收峰；2）频率完全相同的吸收峰，彼此发生简并（峰重叠）；3）强、宽峰覆盖相近的弱、窄峰；4）有些峰落在中红外区之外；5）吸收峰太弱，检测不出来。第15页，此课件共68页哦IR光谱得到的结构信息光谱得到的结构信息IR光谱表示法：光谱表示法：横坐标为吸收波长（m），或吸收频率（波数/cm）纵坐标常用百分透过率T%表示从谱图可得信息：从谱图可得信息：1）吸收峰的位置（吸收频率）；2）吸收峰的强度,常用 vs(very strong)
10、,s(strong),m(medium),w(weak),vw(very weak),b(broad),sh(sharp),v(variable)表示；3）吸收峰的形状 (尖峰、宽峰、肩峰)。第16页，此课件共68页哦 分子吸收辐射产生振转跃迁必须满足两个条件：分子吸收辐射产生振转跃迁必须满足两个条件：条件一：条件一：辐射光子的能量应与振动跃迁所需能量相等。辐射光子的能量应与振动跃迁所需能量相等。根据量子力学原理，分子振动能量根据量子力学原理，分子振动能量E振振 是量子化的，是量子化的，即即 E振振=（V+1/2）h 为分子振动频率，为分子振动频率，V V为振动量子数，其值取为振动量子数，其值
11、取 0 0，1 1，2 2，分子中不同振动能级差为分子中不同振动能级差为 E振振=Vh 也就是说，吸收光子的能量（也就是说，吸收光子的能量（h a）要与该能量差相等，）要与该能量差相等，即即 a=V 时，才可能发生振转跃迁。时，才可能发生振转跃迁。例如当分子从基态例如当分子从基态（V=0）跃迁到第一激发态（）跃迁到第一激发态（V=1），此时），此时 V=1，即，即 a=产生红外吸收的条件产生红外吸收的条件第17页，此课件共68页哦磁场磁场电场电场交变磁场交变磁场 分子固有振动分子固有振动 a a偶极矩变化偶极矩变化（能级跃迁）（能级跃迁）耦合耦合不耦合不耦合红外吸收红外吸收无偶极矩变化无偶极矩
12、变化无红外吸收无红外吸收条件二：条件二：辐射与物质之间必须有耦合作用辐射与物质之间必须有耦合作用第18页，此课件共68页哦分子振动：分子振动：1）双原子分子振动双原子分子振动 分分子子的的两两个个原原子子以以其其平平衡衡点点为为中中心心，以以很很小小的的振振幅幅（与与核核间间距距相相比比）作作周期性周期性“简谐简谐”振动，其振动可用经典刚性振动描述：振动，其振动可用经典刚性振动描述：k为化学键的力常数（为化学键的力常数（N/cm=mdyn/），），为双原子折合质量为双原子折合质量如将原子的实际折合质量（通过如将原子的实际折合质量（通过Avogaro常数计算）代入，则有常数计算）代入，则有第19
13、页，此课件共68页哦 影响基本振动跃迁的波数或频率的直接因素为化学键力常数影响基本振动跃迁的波数或频率的直接因素为化学键力常数k 和原子质量。和原子质量。k大，化学键的振动波数高，如大，化学键的振动波数高，如kC C(2222cm-1)kC=C(1667cm-1)kC-C(1429cm-1)质量质量m大，化学键的振动波数低，如大，化学键的振动波数低，如mC-C(1430cm-1)mC-N(1330cm-1)五五元元环环六六元元环环。随环张力增加，红外峰向高波数移动。随环张力增加，红外峰向高波数移动。第35页，此课件共68页哦物质状态及制样方法物质状态及制样方法 通通常常，物物质质由由固固态态向
14、向气气态态变变化化，其其波波数数将将增增加加。如如丙丙酮酮在在液液态态时时，C=O=1718cm-1;气气态态时时 C=O=1742cm-1，因因此此在在查查阅阅标标准准红红外外图图谱谱时，应注意试样状态和制样方法时，应注意试样状态和制样方法。溶剂效应溶剂效应 极极性性基基团团的的伸伸缩缩振振动动频频率率通通常常随随溶溶剂剂极极性性增增加加而而降降低低。如如羧羧酸酸中中的的羰基羰基C=O：气态时：气态时：C=O=1780cm-1 非极性溶剂：非极性溶剂：C=O=1760cm-1 乙醚溶剂：乙醚溶剂：C=O=1735cm-1 乙醇溶剂：乙醇溶剂：C=O=1720cm-1因此红外光谱通常需在非极性
15、溶剂中测量。因此红外光谱通常需在非极性溶剂中测量。第36页，此课件共68页哦红外光谱仪红外光谱仪 目目前前有有两两类类红红外外光光谱谱仪仪:色色散散型型和和干干涉涉型型（傅傅立立叶叶变变换换红红外外光光谱仪谱仪)（Fourier Transfer,FT）一、色散型与双光束一、色散型与双光束UV-Vis仪器类似，但部件材料和仪器类似，但部件材料和顺序不同顺序不同。第37页，此课件共68页哦常用的红外光源有常用的红外光源有Nernst灯和硅碳棒。灯和硅碳棒。光源光源第38页，此课件共68页哦 红红外外吸吸收收池池使使用用可可透透过过红红外外的的材材料料制制成成窗窗片片；不不同同的的样样品品状状态态
16、（固固、液液、气气态态）使使用用不不同同的的样样品品池池，固固态态样样品品可与晶体混合压片制成。可与晶体混合压片制成。吸收池吸收池第39页，此课件共68页哦傅立叶红外光谱仪傅立叶红外光谱仪 它它是是利利用用光光的的相相干干性性原原理理而而设设计计的的干干涉涉型型红红外外分分光光光光度度仪。仪。第40页，此课件共68页哦Nicolet公司的AVATAR 360 FT-IR仪器外观图片仪器外观图片仪器内部结构仪器内部结构第41页，此课件共68页哦对试样的要求对试样的要求1）试样应为）试样应为“纯物质纯物质”（98%），通常在分析前，样品需要纯化；），通常在分析前，样品需要纯化；对于对于GC-FTI
17、R则无此要求。则无此要求。2）试样不含有水（水可产生红外吸收且可侵蚀盐窗）；）试样不含有水（水可产生红外吸收且可侵蚀盐窗）；3）试样浓度或厚度应适当，以使）试样浓度或厚度应适当，以使T在合适范围。在合适范围。制样方法：制样方法：液体或溶液试样液体或溶液试样1）沸点低易挥发的样品：液体池法。）沸点低易挥发的样品：液体池法。2）高沸点的样品：液膜法（夹于两盐片之间）。）高沸点的样品：液膜法（夹于两盐片之间）。3）固体样品可溶于）固体样品可溶于CS2或或CCl4等无强吸收的溶液中。等无强吸收的溶液中。试样制备试样制备第42页，此课件共68页哦固体试样：固体试样：1）压片法：）压片法：12mg样样+2
18、00mg KBr干燥处理干燥处理研细：粒度小研细：粒度小 于于 2 m（散射小）（散射小）混合压成透明薄片混合压成透明薄片直接测定；直接测定；2）石蜡糊法：试样）石蜡糊法：试样磨细磨细与液体石蜡混合与液体石蜡混合夹于盐片间；夹于盐片间；石蜡为高碳数饱和烷烃，因此该法不适于研究饱和烷烃。石蜡为高碳数饱和烷烃，因此该法不适于研究饱和烷烃。3）薄膜法：）薄膜法：高分子试样高分子试样加热熔融加热熔融涂制或压制成膜；涂制或压制成膜；高高分分子子试试样样溶溶于于低低沸沸点点溶溶剂剂涂涂渍渍于于盐盐片片挥挥发发除除溶剂溶剂 样品量少时，采用光束聚光器并配微量池。样品量少时，采用光束聚光器并配微量池。第43页
19、，此课件共68页哦应用简介应用简介定性分析和定量分析定性分析和定量分析1.已知物的签定已知物的签定 将试样谱图与标准谱图对照或与相关文献上的谱图对照。将试样谱图与标准谱图对照或与相关文献上的谱图对照。2.未知物结构分析未知物结构分析 如果化合物不是新物质，可将其红外谱图与标准谱图对照（查对）如果化合物不是新物质，可将其红外谱图与标准谱图对照（查对）如果化合物为新物质，则须进行光谱解析，其步骤为：如果化合物为新物质，则须进行光谱解析，其步骤为：1）该化合物的信息收集：试样来源、熔点、沸点、折光率、旋光率等；）该化合物的信息收集：试样来源、熔点、沸点、折光率、旋光率等；2）不饱和度的计算：）不饱和
20、度的计算：通过元素分析得到该化合物的分子式，并求出其不饱和度过通过元素分析得到该化合物的分子式，并求出其不饱和度过.第44页，此课件共68页哦 =0 时时，分分子子是是饱饱和和的的，分分子子为为链链状状烷烷烃烃或或其其不不含双键的衍生物；含双键的衍生物；=1 时，分子可能有一个双键或脂环；时，分子可能有一个双键或脂环；=3 时，分子可能有两个双键或脂环；时，分子可能有两个双键或脂环；=4 时，分子可能有一个苯环。时，分子可能有一个苯环。一些杂原子如一些杂原子如S、O不参加计算。不参加计算。3）查找基团频率，推测分子可能的基团；）查找基团频率，推测分子可能的基团；4）查找红外指纹区，进一步验证基
21、团的相关峰；）查找红外指纹区，进一步验证基团的相关峰；5）能能过过其其它它定定性性方方法法进进一一步步确确证证：UV-V is、MS、NMR、Raman等。等。第45页，此课件共68页哦有机化合物红外谱图解析有机化合物红外谱图解析 analysis of infrared spectrograph烷烃烷烃（CH3，CH2，CH）(CC,CH)-（CH2）n-nasas14601460 cm-1 s s13801380 cm-1CH3 CH2 s s14651465 cm-1CH2 r r 720 cm720 cm-1-1（面内摇摆面内摇摆）重重叠叠 CH2 对称伸缩2853cm-110CH3
22、对称伸缩2872cm-110 CH2不对称伸缩2926cm-110 CH3不对称伸缩2962cm-110 3000cm-1 第46页，此课件共68页哦AS AS（N=ON=O）=1565-1545cm=1565-1545cm-1-1S S（N=ON=O）=1385-1350cm=1385-1350cm-1-1脂肪族脂肪族芳香族芳香族S S（N=ON=O）=1365-1290cm=1365-1290cm-1-1AS AS（N=ON=O）=1550-1500cm=1550-1500cm-1-1硝基化合物硝基化合物第47页，此课件共68页哦3515cm-10 001M01M01M025M10M364
23、0cm-13350cm-1 乙醇在四氯化碳中不同浓度的乙醇在四氯化碳中不同浓度的IR图图2950cm-12895 cm-1羟基受氢键的影响第48页，此课件共68页哦拉曼光谱（拉曼光谱（Raman）拉曼光谱是分子振动光谱的一种，它属于散射光谱。拉曼光谱是分子振动光谱的一种，它属于散射光谱。拉曼散射效应是拉曼散射效应是19281928年印度科学家拉曼发现的。年印度科学家拉曼发现的。拉曼光谱与红外光谱在化合物结构分析上各有所长，可以拉曼光谱与红外光谱在化合物结构分析上各有所长，可以相辅相成，更好地研究分子振动及结构组成。相辅相成，更好地研究分子振动及结构组成。第49页，此课件共68页哦 用单色光照射
24、透明样品，大部分光透过而小部分光会被样品在用单色光照射透明样品，大部分光透过而小部分光会被样品在各个方向上散射。各个方向上散射。散射分为散射分为瑞利瑞利散射与散射与拉曼拉曼散射两种。散射两种。瑞利散射瑞利散射：若光子与样品分子发生弹性碰撞，即光子与分：若光子与样品分子发生弹性碰撞，即光子与分子之间没有能量交换，光子的能量保持不变，散射光频率与子之间没有能量交换，光子的能量保持不变，散射光频率与入射光入射光相同相同，但方向可以改变。这是，但方向可以改变。这是弹性碰撞弹性碰撞，叫瑞利散射。，叫瑞利散射。瑞利散射与拉曼散射瑞利散射与拉曼散射第50页，此课件共68页哦拉曼散射：拉曼散射：当光子与分子发
25、生非弹性碰撞时，产生拉曼散射。当光子与分子发生非弹性碰撞时，产生拉曼散射。处于振动处于振动基态基态的分子在光子作用下，激发到较高的不稳定的的分子在光子作用下，激发到较高的不稳定的能态（虚态）后又回到较低能级的振动激发态。此时能态（虚态）后又回到较低能级的振动激发态。此时激发光能激发光能量大于散射光能量量大于散射光能量，产生拉曼散射的，产生拉曼散射的斯托克斯线斯托克斯线，散射光频，散射光频率小于入射光。率小于入射光。若光子与处于振动若光子与处于振动激发态激发态（V1）的分子相互作用，使分子激）的分子相互作用，使分子激发到更高的不稳定能态后又回到振动基态（发到更高的不稳定能态后又回到振动基态（V0
26、）,散射光的能量散射光的能量大于激发光，产生大于激发光，产生反斯托克斯散射反斯托克斯散射，散射光频率大于入射光。，散射光频率大于入射光。拉曼散射拉曼散射第51页，此课件共68页哦 0+0 0-反斯托克斯散射反斯托克斯散射 瑞利散射瑞利散射 斯托克斯散射斯托克斯散射 拉曼散射机制图示拉曼散射机制图示第52页，此课件共68页哦CCl4的拉曼光谱 Stocks linesanti-Stockes linesRayleigh scattering/cm-1第53页，此课件共68页哦 常温下分子大多处于振动基态，所以斯常温下分子大多处于振动基态，所以斯 托克斯线强于反斯托克斯线强于反斯托克斯线。在一般拉
27、曼光谱图中托克斯线。在一般拉曼光谱图中只有斯托克斯线只有斯托克斯线。拉曼散射中散射线频率与激发光（入射光）频率都有一个拉曼散射中散射线频率与激发光（入射光）频率都有一个频率差频率差+或或-。叫拉曼位移叫拉曼位移，其值取决于振动激发态，其值取决于振动激发态与振动基态的能级差，与振动基态的能级差，=h。同一振动方式产生的拉曼位移频率和红外吸收频率是相同一振动方式产生的拉曼位移频率和红外吸收频率是相等的等的。拉曼光谱图拉曼光谱图纵坐标为谱带强度，横坐标为拉曼位移频率，纵坐标为谱带强度，横坐标为拉曼位移频率，用波数表示。用波数表示。拉曼光谱图拉曼光谱图第54页，此课件共68页哦第55页，此课件共68页
28、哦）只有产生偶极矩变化的振动是红外活性的，即红外光谱谱带强只有产生偶极矩变化的振动是红外活性的，即红外光谱谱带强度正比于振动中原子通过它们平衡位置时偶极矩的变化。度正比于振动中原子通过它们平衡位置时偶极矩的变化。）拉曼活性取决于振动中极化度是否变化，）拉曼活性取决于振动中极化度是否变化，只有极化度有变只有极化度有变化的振动才是拉曼活性的。化的振动才是拉曼活性的。拉曼选律拉曼选律p E分子在静电场E中，极化感应偶极距p为极化率第56页，此课件共68页哦 所谓极化度就是分子在电场（如光波这种交变的电磁场）所谓极化度就是分子在电场（如光波这种交变的电磁场）的作用下的作用下分子中电子云变形的难易程度分
29、子中电子云变形的难易程度。拉曼光谱强度与原子。拉曼光谱强度与原子在通过在通过平衡位置前后电子云形状的变化平衡位置前后电子云形状的变化大小有关。拉曼谱线大小有关。拉曼谱线强度正比于诱导偶极矩的变化。强度正比于诱导偶极矩的变化。在分子中，某个振动可以是既是拉曼活性，又是红外活在分子中，某个振动可以是既是拉曼活性，又是红外活性；也可以是只有拉曼活性而无红外活性，或只有红外活性性；也可以是只有拉曼活性而无红外活性，或只有红外活性而无拉曼活性。而无拉曼活性。如如CS2是三原子线形分子，它有是三原子线形分子，它有3n-5=4个基本振动。个基本振动。拉曼选律拉曼选律第57页，此课件共68页哦123 4 在在
30、1s 中偶极矩不变，故非红外活性，但电子云形状变了，故是中偶极矩不变，故非红外活性，但电子云形状变了，故是拉曼活性的。拉曼活性的。2as和和3、4是红外活性的，而非拉曼活性是红外活性的，而非拉曼活性,因为在平衡位置前因为在平衡位置前后电子云形状相同。后电子云形状相同。拉曼活性拉曼活性红外活性红外活性红外活性红外活性第58页，此课件共68页哦拉曼光谱的特征谱带及强度拉曼光谱的特征谱带及强度 在拉曼光谱中，官能团谱带的频率与其在红外光谱中出现的频率在拉曼光谱中，官能团谱带的频率与其在红外光谱中出现的频率基本一致。不同的是两者选律不同，所以在红外光谱中甚至不出现基本一致。不同的是两者选律不同，所以在
31、红外光谱中甚至不出现的振动在拉曼光谱可能是强谱带。的振动在拉曼光谱可能是强谱带。相互排斥规则：凡有对称中心的分子，若红外是活性，则拉曼相互排斥规则：凡有对称中心的分子，若红外是活性，则拉曼是非活性的；反之，若红外为非活性，则拉曼是活性的。如是非活性的；反之，若红外为非活性，则拉曼是活性的。如O2只只有一个对称伸缩振动，它在红外中很弱或不可见，而在拉曼中较强。有一个对称伸缩振动，它在红外中很弱或不可见，而在拉曼中较强。相互允许规则：一般来说，没有对称中心的分子，其红外和相互允许规则：一般来说，没有对称中心的分子，其红外和拉曼光谱可以都是活性的。例如水的三个振动拉曼光谱可以都是活性的。例如水的三个
32、振动as、s和和皆是皆是红外和拉曼活性的。红外和拉曼活性的。第59页，此课件共68页哦相互禁阻规则：有少数分子的振动在红外和拉曼中都是相互禁阻规则：有少数分子的振动在红外和拉曼中都是非活性的。非活性的。如乙稀的扭曲振动既无偶极矩变化，如乙稀的扭曲振动既无偶极矩变化，也无极化度变化，故在红外及拉曼也无极化度变化，故在红外及拉曼中皆为非活性。中皆为非活性。拉曼光谱的一些基本特征：拉曼光谱的一些基本特征：(1)对称取代的对称取代的S-S、C=C、N=N、CC振动产生强拉曼谱带，振动产生强拉曼谱带，由单键、双键到三键，因可变形的电子逐渐增加，故谱带也增由单键、双键到三键，因可变形的电子逐渐增加，故谱带
33、也增强。强。拉曼光谱的特征谱带及强度拉曼光谱的特征谱带及强度第60页，此课件共68页哦(2)在红外光谱中在红外光谱中CN、C=S、SH的伸缩振动谱带强度可变或较的伸缩振动谱带强度可变或较弱，而在拉曼光谱中为强谱带。弱，而在拉曼光谱中为强谱带。C-O-O-C的对称伸缩在的对称伸缩在880cm-1也是强谱带。也是强谱带。(6)醇和烷烃的拉曼光谱相似。因为醇和烷烃的拉曼光谱相似。因为OH的拉曼谱带弱，而的拉曼谱带弱，而C-O和和C-C键力常数及键强度无很大差别，羟基与甲基质量仅键力常数及键强度无很大差别，羟基与甲基质量仅仅相差仅相差2个质量单位。个质量单位。(5)c-c在拉曼中强。在拉曼中强。(4)
34、X=Y=Z、C=N=C和和O=C=O-的对称伸缩在拉曼中为强谱带，的对称伸缩在拉曼中为强谱带，在红外中弱；相反，反对称伸缩在拉曼中弱，在红外中强。在红外中弱；相反，反对称伸缩在拉曼中弱，在红外中强。(3)环状化合物骨架的对称呼吸振动常是最强的拉曼谱带。环状化合物骨架的对称呼吸振动常是最强的拉曼谱带。第61页，此课件共68页哦(a)拉曼光谱的常规扫描范围为拉曼光谱的常规扫描范围为40-4000cm-1。(b)固体粉末样品、高聚物、纤维、单晶、溶液等各固体粉末样品、高聚物、纤维、单晶、溶液等各种样品皆可以做种样品皆可以做 拉曼光谱。拉曼光谱。(c)水的拉曼光谱很弱，所以水是优良的溶剂。水的拉曼光谱
35、很弱，所以水是优良的溶剂。(d)固体粉末样品可直接进行测定，不必制样。但样固体粉末样品可直接进行测定，不必制样。但样品可能被高强度激光束烧焦。品可能被高强度激光束烧焦。(e)有色物质和有荧光的物质难以进行测定。有色物质和有荧光的物质难以进行测定。拉曼光谱的特点拉曼光谱的特点（f)红外光谱和拉曼光谱皆反映了分子振动的变化，红外光谱和拉曼光谱皆反映了分子振动的变化，红外光谱适用于分子中基团的测定，拉曼光谱更适红外光谱适用于分子中基团的测定，拉曼光谱更适用于分子骨架的测定。用于分子骨架的测定。第62页，此课件共68页哦 红外活性是对应着分子振动时偶极矩的变化，拉曼活性红外活性是对应着分子振动时偶极矩
36、的变化，拉曼活性对应着分子振动时极化度的变化。对应着分子振动时极化度的变化。高度对称的振动是拉曼活性的，一些非极性基团和碳高度对称的振动是拉曼活性的，一些非极性基团和碳骨架的对称振动有强的拉曼谱带。骨架的对称振动有强的拉曼谱带。高度非对称的振动是红外活性的，一些强极性基团的高度非对称的振动是红外活性的，一些强极性基团的不对称振动有强的红外谱带不对称振动有强的红外谱带。红外光谱和拉曼光谱可以互相补充。红外光谱和拉曼光谱可以互相补充。有机物结构分析有机物结构分析第63页，此课件共68页哦共振拉曼效应共振拉曼效应（）（）拉曼效应问题：信号太弱拉曼效应问题：信号太弱表面增强拉曼表面增强拉曼散射（散射（
37、SERS)以以频率频率能激能激发电子发电子至激至激激发激发态态的入射光去激的入射光去激发发一個化合物，一個化合物，此時部分的拉曼譜線強度會加此時部分的拉曼譜線強度會加強，這是分子能階的強，這是分子能階的电子转移电子转移与振动耦合与振动耦合的結果，的結果，称为称为共共振拉曼散射。振拉曼散射。SERS与粗糙的表面有关，与粗糙的表面有关，具有极高的检测表面物种的灵敏度，具有极高的检测表面物种的灵敏度，可以用于研究分子水平的信息可以用于研究分子水平的信息第64页，此课件共68页哦共振拉曼光谱RRS 激发频率等于或接近电子吸收带频率时共振 拉曼强度增万至百万倍，高灵敏度，宜定量 共振，高选择性 可调染料激光器表面增强拉曼光谱SERS 试样吸附在金属表面上，增103106 表面与共振联用检测限1091012 mol/L第65页，此课件共68页哦共焦显微拉曼技术共焦显微拉曼技术SERS技术技术第66页，此课件共68页哦单色仪光电倍增管高压电源光子计数器驱动电路计算机显示器样品激光器凹面镜拉曼仪器拉曼仪器第67页，此课件共68页哦激光器40MW半导体激光器 532nm频率高，拉曼光强大试样室发射透镜 使激光聚焦在样品上收集透镜 使拉曼光聚焦在单色仪的入射狭缝单色仪仪器心脏1个光栅，2个狭缝减少杂散收光拉曼仪器拉曼仪器第68页，此课件共68页哦