激光拉曼光谱解析.ppt
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激光拉曼光谱解析.ppt
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2022/10/19,第十八章红外吸收光谱分析法,一、拉曼光谱基本原理principleofRamanspectroscopy二、拉曼光谱的应用applicationsofRamanspectroscopy三、激光拉曼光谱仪laserRamanspectroscopy,第五节激光拉曼光谱分析法,infraredabsorptionspectroscopy,IR,laserRamanspectroscopy,2022/10/19,一、激光拉曼光谱基本原理principleofRamanspectroscopy,Rayleigh散射:
弹性碰撞;无能量交换,仅改变方向;Raman散射:
非弹性碰撞;方向改变且有能量交换;,Rayleigh散射,Raman散射,E0基态,E1振动激发态;E0+h0,E1+h0激发虚态;获得能量后,跃迁到激发虚态.(1928年印度物理学家RamanCV发现;1960年快速发展),2022/10/19,基本原理,1.Raman散射Raman散射的两种跃迁能量差:
E=h(0-)产生stokes线;强;基态分子多;E=h(0+)产生反stokes线;弱;Raman位移:
Raman散射光与入射光频率差;,2022/10/19,2.Raman位移,对不同物质:
不同;对同一物质:
与入射光频率无关;表征分子振-转能级的特征物理量;定性与结构分析的依据;Raman散射的产生:
光电场E中,分子产生诱导偶极距=E分子极化率;,2022/10/19,3.红外活性和拉曼活性振动,红外活性振动永久偶极矩;极性基团;瞬间偶极矩;非对称分子;,红外活性振动伴有偶极矩变化的振动可以产生红外吸收谱带.拉曼活性振动诱导偶极矩=E非极性基团,对称分子;拉曼活性振动伴随有极化率变化的振动。
对称分子:
对称振动拉曼活性。
不对称振动红外活性,2022/10/19,4.红外与拉曼谱图对比,红外光谱:
基团;拉曼光谱:
分子骨架测定;,2022/10/19,红外与拉曼谱图对比,2022/10/19,对称中心分子CO2,CS2等,选律不相容。
无对称中心分子(例如SO2等),三种振动既是红外活性振动,又是拉曼活性振动。
5.选律,振动自由度:
3N-4=4,拉曼光谱源于极化率变化,红外光谱源于偶极矩变化,2022/10/19,6.拉曼光谱与红外光谱分析方法比较,2022/10/19,二、拉曼光谱的应用applicationsofRamanspectroscopy,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CN,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)环状化合物的对称呼吸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。
2022/10/19,4)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,反这类键的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。
2022/10/19,2941,2927cm-1ASCH2,2854cm-1SCH2,1029cm-1(C-C),803cm-1环呼吸,1444,1267cm-1CH2,2022/10/19,3060cm-1r-H),1600,1587cm-1c=c)苯环,1000cm-1环呼吸,787cm-1环变形,1039,1022cm-1单取代,2022/10/19,三、激光Raman光谱仪laserRamanspectroscopy,激光光源:
He-Ne激光器,波长632.8nm;,Ar激光器,波长514.5nm,488.0nm;散射强度1/4单色器:
光栅,多单色器;检测器:
光电倍增管,光子计数器;,2022/10/19,傅立叶变换-拉曼光谱仪,FT-Ramanspectroscopy光源:
Nd-YAG钇铝石榴石激光器(1.064m);检测器:
高灵敏度的铟镓砷探头;特点:
(1)避免了荧光干扰;
(2)精度高;(3)消除了瑞利谱线;(4)测量速度快。
2022/10/19,内容选择,第一节红外基本原理basicprincipleofInfraredabsorptionspectroscopy第二节红外光谱与分子结构infraredspectroscopyandmolecularstructure第三节红外分光谱仪infraredabsorptionspectrophotometer第四节红外谱图解析analysisofInfraredspectrograph第五节激光拉曼光谱laserRamanspectrometry,结束,
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