现代分析测试技术拉曼光谱PPT课件

《现代分析测试技术拉曼光谱PPT课件》由会员分享，可在线阅读，更多相关《现代分析测试技术拉曼光谱PPT课件（19页珍藏版）》请在装配图网上搜索。

1、1第十五章 振动光谱红外吸收光谱 拉曼散射光谱 第1页/共19页2红外活性振动红外活性振动 永久永久偶极矩：极性基团；偶极矩：极性基团； 瞬间偶极矩：瞬间偶极矩：对称分子对称分子。拉曼活性振动拉曼活性振动非极性基团，非极性基团，对称分子对称分子都可产生都可产生诱导诱导偶极，偶极，i = E总则：总则：伴随有极化率变化的振动可以产生拉曼光谱。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，无拉曼活性第2页/共19页3无对称中

2、心分子（例如无对称中心分子（例如H2O ，SO2等），三种振动既是红外活等），三种振动既是红外活性振动，又是拉曼活性振动。性振动，又是拉曼活性振动。SCSSCSSCS 1 2 3 4拉曼活性拉曼活性红外活性红外活性红外活性红外活性振动自由度：振动自由度：拉曼光谱拉曼光谱源于极化率变化源于极化率变化红外光谱红外光谱源于偶极矩变化源于偶极矩变化第3页/共19页4O=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，有红外活性第4页/共19页5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

3、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 第5页/共19页6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, CO，CX拉曼：适用于研究同原子的非极性键振动 NN, CC互补二 拉曼光谱与红外光谱比较 第6页/共19页7项目项目红外光谱红外光谱拉曼光谱拉曼光谱光谱类型光谱类型吸收光谱吸收光谱散射光谱散射光谱光谱范围光谱范围400-4000 cm-140-4000 cm-1分子结构与光分子结构与光谱活性谱活性极性分子及基团通常是红

4、外极性分子及基团通常是红外活性的活性的非极性分子及基团通常是非极性分子及基团通常是拉曼活性的拉曼活性的分子结构测定分子结构测定范围范围适于分子端基的测定适于分子端基的测定适于分子骨架的测定适于分子骨架的测定样品池样品池不能用玻璃不能用玻璃可用玻璃瓶、毛细管等可用玻璃瓶、毛细管等测试对象与品测试对象与品种种测试荧光物质方便，测试单测试荧光物质方便，测试单晶、金属不便晶、金属不便测试荧光物质不便，测试测试荧光物质不便，测试单晶、粉末方便单晶、粉末方便水溶液测试水溶液测试有一定限制有一定限制不受水的干扰不受水的干扰样品制备样品制备需要制样需要制样无需制样无需制样定量分析定量分析可以可以有些不便有些不

5、便谱库谱库谱库谱图及数据有几十万谱库谱图及数据有几十万谱库较少谱库较少2.1 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7页/共19页82.3 红外与拉曼谱图对比红外与拉曼谱图对比红外光谱：光能团测定红外光谱：光能团测定; 拉曼光谱：分子骨架测定拉曼光谱：分子骨架测定聚对苯二甲酸乙二酯( (面外变形）第8页/共19页9PMMA在拉曼光谱的低频率区出在拉曼光谱的低频率区出现了较为丰富的谱带信号，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其红外光谱的同一区域中的谱带信息都很弱。信息都很弱。PMMA的的C=O及及C-O振动模式在振动模式在红外光谱中有强烈的吸收，而红外光

6、谱中有强烈的吸收，而C一一C振动模式在拉曼谱中较为明显振动模式在拉曼谱中较为明显。聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)第9页/共19页10p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；p分子对称性越高，红外与拉曼光谱的区别就越大；p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；p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。第10页/共19页11由拉曼光谱可以获得有机化合物的各种结构信息：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）红外光谱中，由C N，C=S，S-H伸缩振动产生的谱带一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

7、带。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）同种分子的非极性键非极性键S-S，C=C，N=N，C C产生强拉曼产生强拉曼谱带，谱带， 随单键随单键双键双键三键谱带强度增加三键谱带强度增加。拉曼光谱与红外光谱合称为拉曼光谱与红外光谱合称为振动光谱振动光谱，二者互补，二者互补，称为姐妹光谱。称为姐妹光谱。第11页/共19页124）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。称伸缩振动是强谱带，这类键的反

8、对称伸缩振动是弱谱带。红外光谱与此相反红外光谱与此相反。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：）醇和烷烃的拉曼光谱是相似的：I. C-O键与键与C-C键的力常键的力常数或键的强度没有很大差别。数或键的强度没有很大差别。II. 羟基和甲基的质量仅相差羟基和甲基的质量仅相差2单位。单位。 III.与与C-H和和N-H谱带比较，谱带比较，O-H拉曼谱带较弱。拉曼谱带较弱。第12页/共19页13拉曼光谱在无机体系研究中的应用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。因为在振动过程中，

9、水的极化度变化很小，因此其拉曼散射很弱，干扰很小。 第13页/共19页142 红外光谱与拉曼光谱的比较红外光谱与拉曼光谱的比较FT-IR Transmission Spectrum 20 40 60 80%TransmittanceRaman Spectrum 1 2 3 4Raman Intensity 1000 2000 3000 4000 第14页/共19页15最大缺点最大缺点: 荧光散射荧光散射, 与样品的杂质有关与样品的杂质有关.2.1 拉曼光谱与红外光谱分析方法比较拉曼光谱与红外光谱分析方法比较第15页/共19页16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

10、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。第16页/共19页171.非极性或极性很小的基团振动有较强的拉曼谱带非极性或极性很小的基团振动有较强的拉曼谱带，而强极性基团而强极性基团振动有较强的红外谱带振动有较强的红外谱带。但有个别例外，如。但有个别例外，如CN基团的光谱有很强基团的光谱有很强的拉曼谱带，通常在红外光谱中很弱。的拉曼谱带，通常在红外光谱中很弱。2.根据互不相容原理，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

11、拉曼和红外光谱中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；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。是中等强度的。4.CH变形振动：脂肪族基团的变形振动：脂肪族基团的CH弯曲振动在红外光谱中是中等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；不饱和系统强度的谱带，而在拉曼光谱中

12、为弱谱带；不饱和系统(乙烯基，芳香乙烯基，芳香化合物化合物)的的CH面外变形振动只在红外光谱中是强谱带。面外变形振动只在红外光谱中是强谱带。第17页/共19页185.CC，NN，SS，和，和CS等单键在拉曼光谱中产生强谱带，而在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。红外光谱中为弱谱带。6.C=C，C=N，N=N，CC和和CN等多重键的伸缩振动在拉曼光谱中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。外光谱中有很强的谱带，而

13、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(呼吸呼吸)振动的特征，这个振动频率由环的大小所决定。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。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。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。时在拉曼光谱中弱到难以检测的程度。第18页/共19页感谢您的观看！第19页/共19页