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1、红外拉曼光谱本讲稿第一页，共二十页实验内容v基本原理v仪器组成v实验基本操作v红外光谱和拉曼光谱比较本讲稿第二页，共二十页一、基本原理一、基本原理分子振动和转动信息的分子光谱分子振动和转动信息的分子光谱红外吸收红外吸收拉曼散射拉曼散射（Stocks线）线）瑞利散射瑞利散射拉曼散射拉曼散射（反反Stocks线）线）基态基态E0受激虚态受激虚态振动激发态振动激发态E1红外、拉曼光谱能量示意图本讲稿第三页，共二十页1.1 红外透射光谱红外透射光谱v分子对光的吸收分子对光的吸收物质在吸收红外辐射后，其分子发生转动能级间和振动能级间的跃迁，红外辐射的能量发生消耗，通过仪器记录下不同波数下物质透射的红外辐
2、射强度红外辐射强度，就获得该物质的红外光谱图。红外光红外光样品样品检测器检测器I0IiT%=Ii/I0100%本讲稿第四页，共二十页横坐标：红外吸收频率，以波数表示横坐标：红外吸收频率，以波数表示纵坐标：透光率纵坐标：透光率乙酰苯胺乙酰苯胺本讲稿第五页，共二十页1.2 拉曼光谱拉曼光谱v分子对光的散射分子对光的散射当激发光照射到分子表面时，与分子相互作用，大部分的光子只改变传播方向发生散射（瑞利散射），少部分光子不仅改变光的传播方向，且频率也与激发光不同，这种散射称为拉曼散射。Raman散射的产生：光电场E中，分子产生诱导偶极距=E，其中 为分子极化率。样品样品瑞利散射：瑞利散射：弹性碰撞，弹
3、性碰撞，无能量交换，仅改变无能量交换，仅改变方向方向拉曼散射：拉曼散射：非弹性碰非弹性碰撞，有能量交换，方撞，有能量交换，方向改变向改变激发光激发光本讲稿第六页，共二十页拉曼位移（拉曼位移（Raman shift）=激 散：拉曼散射光与激发光频率差值。与分子振动转动能级相关与分子振动转动能级相关，分子中不同化学键有不同的振动能级，相应的拉曼位移也是特征的；与激发光波长无关，与激发光波长无关，在激作为零值时的相对频率坐标上度量。对不同物质：对不同物质：不同；不同；对同一物质：对同一物质：与入射光频率无关与入射光频率无关；表征分子振动；表征分子振动-转动能转动能级的特征物理量；定性与结构分析的依据
4、级的特征物理量；定性与结构分析的依据本讲稿第七页，共二十页当样品分子不产生吸收时，当样品分子不产生吸收时，I与激发波长的与激发波长的4次方成反比。次方成反比。拉曼光强与样品分子浓度成正比。拉曼光强与样品分子浓度成正比。拉曼散射强度拉曼散射强度本讲稿第八页，共二十页横坐标：拉曼位移，以波数表示横坐标：拉曼位移，以波数表示纵坐标：拉曼光强纵坐标：拉曼光强四氯化碳四氯化碳本讲稿第九页，共二十页二、仪器组成v红外光谱仪器组成v拉曼光谱仪器组成本讲稿第十页，共二十页2.1 红外光谱仪器组成v红外光源、迈克尔逊干涉仪、检测器、计算机和记录系统AVATAR 360 FT-IR本讲稿第十一页，共二十页红外光源
5、红外光源迈克尔逊干涉仪样品池样品池检测器计算机计算机还原干涉图谱红外谱图红外谱图傅里叶变换红外光谱仪傅里叶变换红外光谱仪本讲稿第十二页，共二十页2.2 拉曼光谱仪器组成傅里叶变换拉曼光谱仪傅里叶变换拉曼光谱仪本讲稿第十三页，共二十页三、实验基本操作3.2 拉曼光谱基本操作v取样v样品检测v谱图解析3.1 红外光谱基本操作样品制备样品检测谱图解析本讲稿第十四页，共二十页液体样品液体样品液膜法液膜法固体样品固体样品溴化钾压片溴化钾压片液体石蜡研糊液体石蜡研糊薄膜法薄膜法样品制备样品制备红外光谱检测样品制备红外光谱检测样品制备本讲稿第十五页，共二十页四、红外光谱和拉曼光谱比较红外光谱v检测透过光强度
6、大小，因此要进行样品的前制备；v水的干扰大；v需要扣除空气背景；v光谱范围 400-4000 cm-1。拉曼光谱v检测散射光强度的大小，样品可以直接测试v水的干扰小，可以用作溶剂；v玻璃的散射小，可以用作测样容器；v空气散射弱，不用测定背景；v光谱范围100-4000 cm-1。本讲稿第十六页，共二十页红外活性红外活性v永久偶极矩：极性分子拉曼活性拉曼活性v诱导偶极矩：非极性分子对于一个给定的化学键，其红外吸收频率与拉曼位移相等，均对应分子振动能级的跃迁。因此，对某一给定的化合物，某些峰的红外吸收波数与拉曼位移完全相同。谱图比较谱图比较红外光谱和拉曼光谱可以互相补充，获得较完整的分子振动能级红外光谱和拉曼光谱可以互相补充，获得较完整的分子振动能级的跃迁信息。的跃迁信息。特征谱带频率相近，但相对强度不同，尤特征谱带频率相近，但相对强度不同，尤其对于对称性强的分子其对于对称性强的分子本讲稿第十七页，共二十页分子骨架分子骨架基团基团本讲稿第十八页，共二十页注意事项注意事项红外光谱：红外光谱：v溴化钾样品的浓度和片的厚度应适当，注意干燥；v用丙酮清洗盐片，切不可用手触摸盐片表面。拉曼光谱：拉曼光谱：v应由小到大逐步增加激光功率，在保证不灼伤样品的情况下，获得最佳光谱；v每次测定完样品后，应将激光功率调小至待机状态（OFF)。本讲稿第十九页，共二十页本讲稿第二十页，共二十页