第十八章

紅外吸收光譜分析法一、拉曼光譜基本原理principleofRamanspectroscopy二、拉曼光譜的應用applicationsofRaman

spectroscopy

三、激光拉曼光譜儀laserRamanspectroscopy第五節

激光拉曼光譜分析法infraredabsorptionspectroscopy，IRlaserRamanspectroscopy2023/8/9第十八章

紅外吸收光譜分析法一、拉曼光譜基本原理第五節1一、激光拉曼光譜基本原理

principleofRamanspectroscopyRayleigh散射：

彈性碰撞；無能量交換，僅改變方向；Raman散射：

非彈性碰撞；方向改變且有能量交換；Rayleigh散射Raman散射E0基態，E1振動激發態；E0+h0，

E1+h0激發虛態；獲得能量后，躍遷到激發虛態.（1928年印度物理學家RamanCV發現；1960年快速發展）

h

E0E1V=1V=0h0h0h0h0

+

E1+h0E0+h0h(0

-

)激發虛態2023/8/9一、激光拉曼光譜基本原理

principleofRama2基本原理1.Raman散射Raman散射的兩種躍遷能量差：

E=h(0-

)產生stokes線；強；基態分子多；

E=h(0+

)產生反stokes線；弱；Raman位移：Raman散射光與入射光頻率差；ANTI-STOKES0-

RayleighSTOKES0+

0h(0

+

)E0E1V=1V=0E1+h0E2+h0

h

h0h(0

-

)2023/8/9基本原理1.Raman散射ANTI-STOKES0-32.Raman位移

對不同物質：不同；

對同一物質：與入射光頻率無關；表征分子振-轉能級的特征物理量；定性與結構分析的依據；Raman散射的產生：光電場E中，分子產生誘導偶極距=E

分子極化率；2023/8/92.Raman位移對不同物質：不同；43.紅外活性和拉曼活性振動①紅外活性振動

ⅰ永久偶極矩；極性基團；ⅱ瞬間偶極矩；非對稱分子；紅外活性振動—伴有偶極矩變化的振動可以產生紅外吸收譜帶.②拉曼活性振動

誘導偶極矩=E非極性基團，對稱分子；拉曼活性振動—伴隨有極化率變化的振動。對稱分子：對稱振動→拉曼活性。不對稱振動→紅外活性

Eeer2023/8/93.紅外活性和拉曼活性振動①紅外活性振動紅外活性振動—伴有偶54.紅外與拉曼譜圖對比紅外光譜：基團；拉曼光譜：分子骨架測定；2023/8/94.紅外與拉曼譜圖對比紅外光譜：基團；2023/8/86紅外與拉曼譜圖對比2023/8/9紅外與拉曼譜圖對比2023/8/87對稱中心分子CO2，CS2等，選律不相容。無對稱中心分子（例如SO2等），三種振動既是紅外活性振動，又是拉曼活性振動。5.選律1234拉曼活性紅外活性紅外活性振動自由度：3N-4=4拉曼光譜—源于極化率變化紅外光譜—源于偶極矩變化2023/8/9對稱中心分子CO2，CS2等，選律不相容。586.拉曼光譜與紅外光譜分析方法比較2023/8/96.拉曼光譜與紅外光譜分析方法比較2023/8/89二、拉曼光譜的應用

applicationsofRamanspectroscopy

由拉曼光譜可以獲得有機化合物的各種結構信息：2）紅外光譜中，由CN，C=S，S-H伸縮振動產生的譜帶一般較弱或強度可變，而在拉曼光譜中則是強譜帶。3）環狀化合物的對稱呼吸振動常常是最強的拉曼譜帶。1）同種分子的非極性鍵S-S，C=C，N=N，CC產生強拉曼譜帶，隨單鍵雙鍵三鍵譜帶強度增加。2023/8/9二、拉曼光譜的應用

applicationsofRam104）在拉曼光譜中，X=Y=Z，C=N=C，O=C=O-這類鍵的對稱伸縮振動是強譜帶，反這類鍵的對稱伸縮振動是弱譜帶。紅外光譜與此相反。5）C-C伸縮振動在拉曼光譜中是強譜帶。6）醇和烷烴的拉曼光譜是相似的：I.C-O鍵與C-C鍵的力常數或鍵的強度沒有很大差別。II.羥基和甲基的質量僅相差2單位。III.與C-H和N-H譜帶比較，O-H拉曼譜帶較弱。2023/8/94）在拉曼光譜中，X=Y=Z，C=N=C，O=C=O-這類鍵112941，2927cm-1

ASCH22854cm-1

SCH21029cm-1

（C-C）803cm-1環呼吸

1444，1267cm-1

CH22023/8/92941，2927cm-1ASCH22854cm-1123060cm-1r-H)1600,1587cm-1c=c)苯環1000cm-1環呼吸787cm-1環變形1039,1022cm-1單取代2023/8/93060cm-1r-H)1600,1587cm-113三、激光Raman光譜儀

laserRamanspectroscopy激光光源：He-Ne激光器，波長632.8nm；

Ar激光器，

波長514.5nm，488.0nm；散射強度1/4單色器：

光柵，多單色器；檢測器：光電倍增管，光子計數器；2023/8/9三、激光Raman光譜儀

laserRamanspec14傅立葉變換-拉曼光譜儀FT-Raman

spectroscopy光源：Nd-YAG釔鋁石榴石激光器（1.064m）；檢測器：高靈敏度的銦鎵砷探頭；特點：（1）避免了熒光干擾；（2）精度高；（3）消除了瑞利譜線；（4）測量速度快。2023/8/9傅立葉變換-拉曼光譜儀FT-Ramanspectrosco15內容選擇第一節紅外基本原理basicprincipleofInfraredabsorptionspectroscopy第二節紅外光譜與分子結構infraredspectroscopyandmolecularstructure第三節紅外分光