现代分析测试技术拉曼光谱.ppt

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1、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H2O，SO2等），三种振

2、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,5,6,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,互补,二 拉曼光谱与红外光谱比较,8,2.1 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

3、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

4、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，CC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

5、，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,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

6、，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。,