红外与拉曼光谱的比较讲述.pptxVIP

红外光谱与拉曼光谱的区别与联系 01 02 03 04 红外和拉曼光谱的介绍 红外和拉曼原理的比较 红外和拉曼各自的优缺点 红外和拉曼谱图的对比 红外光谱（IR）infrared spectroscopy 当样品受到频率连续变化的红外光照射时，分子吸收了某些特定频率的辐射，并由其振动或转动运动引起偶极矩的变化，产生分子振动和转动能级从基态到激发态的跃迁,使相应于这些吸收区域的透射光强度减弱。将测得的吸收强度对入射光的波长或波数作图，就得到红外光谱。 利用物质对红外光区电磁辐射的选择性吸收的特性来进行结构分析、定性和定量的分析方法，称红外吸收光谱法。 远红外光谱范围：~30-400 cm-1 中红外光谱范围：400-4000 cm-1 近红外光谱范围：4000-12500 cm-1 当光照射到物质上时，会发生非弹性散射，在散射光中除有与激发光波长相同的弹性成分（瑞利散射）外，还有和激发光波长不同的成分，后一现象统称为拉曼效应。这种现象于1928年由印度科学家拉曼所发现，因此这种产生新波长的光的散射被称为拉曼散射，所产生的光谱被称为拉曼光谱或拉曼散射光谱。拉曼光谱是通过测定散射光相对入射光频率的变化来获取分子内部结构信息。 拉曼光谱（Raman spectra） 照射过程中，光子与分子之间没有能量交换，光子只改变运动方向，不改变频率 照射过程中，光子与分子之间发生能量交换，光子不仅改变运动方向，而且改变频率 小结：红外与拉曼原理的区别 吸收；分子在振动跃迁过程中有偶极矩的改变 红外光谱 拉曼光谱 散射；分子在振动跃迁过程中有极化率的改变 极化率是分子的平均偶极矩u与电场强度E的比值。符号α ；u=αE 它是统计平均值 偶极矩指正、负电荷中心间的距离d和电荷中心所带电量q的乘积，表达式为μ=qd，方向规定为从正电中心指向负电中心。 拉曼光谱和红外光谱的互相补充 1）同种分子的非极性键S-S，C=C，N=N，C?C产生强拉曼谱带， 随单键?双键?三键谱带强度增加。 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）环状化合物的对称振动常常是最强的拉曼谱带。 5）C-C伸缩振动在拉曼光谱中是强谱带。 红外：基团 拉曼：分子骨架的测定 红外与拉曼谱图对比 甲基的特征吸收频率：2960cm-1 2870cm-1 1460cm-1 1380cm-1 红外与拉曼光谱的相互补充 从下图可见拉曼光谱较红外光谱谱峰尖锐，二者官能团特征频率相近，但强度有较大区别。 水杨酸的红外（上图）与拉曼（下图）谱图 苯环邻位取代 不饱和碳的碳氢振动 红外 拉曼 产生的机理 振动引起分子偶极矩或电荷分布变化产生的 由于键上电子云分布产生瞬间变形引起暂时极化，是极化率的改变，产生诱导偶极，当返回基态时发生的散射。散射的同时电子云也恢复原态 常规测量范围 400—4000cm-1 40—4000cm-1 光谱产生的方式 吸收光谱 散射光谱 检测对象 化学分子的的偶极距 分子的电子云的极化。 测定要求 能斯特灯、碳化硅棒等作光源；样品需前处理 激光作光源；样品不需前处理 水溶液样品 水的吸收强，严重影响测试结果，限制了应用领域 吸收弱，可以应用于生物的活体测试 谱图信息 主要反映分子的官能团 主要反映分子的骨架，用于分析生物大分子 红外与拉曼的比较 总结： 红外光谱技术的特点 应用范围广 特征性强 信号强 提供的信息多 不受样品物态的限制 仪器操作和维护简单，对操作员的素质水平要求较低 数据库比较完善 (1) 不适合分析含水样品，因为水中的羟基峰对测定有干扰; (2) 定量分析时误差大，灵敏度低，故很少用于定量分析; (3) 在图谱解析方面主要靠经验。 特有的优势 缺点 拉曼光谱技术的特点 特有的优势 一些在红外光谱中为弱吸收或强度变化的谱带，在拉曼光谱中可能为强谱带，从而有利于这些基团的检出。 拉曼光谱低波数方向的测定范围宽，有利于提供重原 子的振动信息。红外需要进行光谱扩展才可实现低波数测试。 对于结构的变化，拉曼光谱有可能比红外光谱更敏感。 特别适合于研究水溶液体系。 比红外光谱有更好的分辨率。 固体样品可直接测定，无需制样。 一些缺点 信号强度弱 有荧光干扰 数据库仍然不全 THANKS