紅外光譜與拉曼光譜ppt課件.ppt

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1、主要內(nèi)容:1、紅外光譜的基本原理、基團(tuán)的特征吸收峰、紅外光譜的結(jié)構(gòu)及實(shí)驗(yàn)技術(shù)、紅外譜圖解釋、IR的應(yīng)用2、激光拉曼光譜的原理、拉曼與瑞利散射、拉曼光譜的特點(diǎn)及其應(yīng)用第14章　紅外光譜與拉曼光譜14.1　紅外光譜14.1.1　紅外光譜的基本原理一、電磁輻射電磁輻射即電磁波、輻射能，是一種以極快的速度穿過(guò)空間的能量。1873年JCMaxwell提出光是電磁波的一種形式，電磁波譜包括無(wú)線電波、微波、紅外光、可見(jiàn)光、紫外光、X射線和?射線。光具有波粒二相性，可用波長(zhǎng)(?)、頻率(?)來(lái)描述。將光子的能量與其頻率聯(lián)系起來(lái)了。愛(ài)因斯坦方程（微粒

2、性）：E=h?電磁輻射的特性：具有光的吸收、發(fā)射、折射、反射、偏振等特性。光譜分析方法則利用輻射能的某一特性，通過(guò)測(cè)量能量作用于待測(cè)物質(zhì)后產(chǎn)生的輻射信號(hào)的分析方法。如：散射特征　　　拉曼散射分析二、分子光譜與原子光譜吸收特性　　　吸收光譜（紅外、紫外、NMR）發(fā)射特性　　　發(fā)射光譜法（熒光光譜、磷光光譜）1、原子運(yùn)動(dòng)與原子光譜原子的運(yùn)動(dòng)主要是電子在原子核周圍運(yùn)動(dòng)，因此原子運(yùn)動(dòng)的能量叫電子能，是電子在核周圍運(yùn)動(dòng)、電子與電子之間以及電子與核之間的作用產(chǎn)生的。原子光譜是原子中電子能級(jí)躍遷產(chǎn)生的光譜。包括原子吸收與發(fā)射光譜。2、分子運(yùn)動(dòng)與分

3、子光譜與原子運(yùn)動(dòng)相比，分子運(yùn)動(dòng)較復(fù)雜，主要有分子的整個(gè)平動(dòng)、分子繞其質(zhì)心的轉(zhuǎn)動(dòng)、分子中原子核的振動(dòng)及分子中電子的運(yùn)動(dòng)。各狀態(tài)的能量為平動(dòng)能、轉(zhuǎn)動(dòng)能、振動(dòng)能和電子能。分子的總能量由以下幾種能量組成：3、光譜分析法的分類按物質(zhì)吸收和產(chǎn)生的輻射能分：XRD、紫外光譜、紅外、NMR、拉曼光譜按作用物質(zhì)的微粒分：原子與分子光譜按分子或原子能級(jí)躍遷方向分：吸收和發(fā)射光譜光譜分析法的分類圖在分子光譜中，根據(jù)電磁波的波長(zhǎng)(?)劃分為幾個(gè)不同的區(qū)域，如下圖所示：近紅外區(qū)：12500~4000cm-1中紅外區(qū):4000－200cm-1,分子振動(dòng)基頻吸收

4、區(qū)遠(yuǎn)紅外區(qū):200~10cm-1，振動(dòng)光譜的泛頻區(qū)紅外光譜根據(jù)頻率范圍可分成：紅外光譜的波長(zhǎng)范圍：0.8~1000?m，相應(yīng)頻率是12500~10?m(波長(zhǎng)），波長(zhǎng)與波長(zhǎng)間的關(guān)系：P234:14-1三、紅外光譜的原理(Infraredspectroscopy)紅外吸收光譜是由分子中振動(dòng)的躍遷而產(chǎn)生的，同時(shí)也伴隨有分子中轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)的躍遷，故又稱為振轉(zhuǎn)光譜。14.1.2紅外光譜一、紅外光譜的表示方法紅外光譜是研究波數(shù)在4000~200cm-1范圍內(nèi)不同波長(zhǎng)的紅外光通過(guò)化合物后被吸收的譜圖。譜圖以波長(zhǎng)或波數(shù)為橫坐標(biāo)，以透光度為縱坐標(biāo)而形成。

5、透光度以下式表示：I：表示透過(guò)光的強(qiáng)度；I0：表示入射光的強(qiáng)度。橫坐標(biāo)：波數(shù)()400～4000cm-1；表示吸收峰的位置?？v坐標(biāo)：透過(guò)率（T%），表示吸收強(qiáng)度。T↓，表明吸收的越好，故曲線低谷表示是一個(gè)好的吸收帶。二、分子振動(dòng)與紅外光譜分子的振動(dòng)方式(1)伸縮振動(dòng)：(2)彎曲振動(dòng)：值得注意的是：不是所有的振動(dòng)都能引起紅外吸收，只有偶極矩(μ)發(fā)生變化的，才能有紅外吸收。H2、O2、N2電荷分布均勻，振動(dòng)不能引起紅外吸收。H―C≡C―H、R―C≡C―R，其C≡C（三鍵）振動(dòng)也不能引起紅外吸收。總結(jié)：產(chǎn)生紅外光譜的必要條件是：1、紅外

6、輻射光的頻率與分子振動(dòng)的頻率相當(dāng)，才能滿足分子振動(dòng)能級(jí)躍遷所需的能量，而產(chǎn)生吸收光譜。2、必須是能引起分子偶極矩變化的振動(dòng)才能產(chǎn)生紅外吸收光譜。14.1.3有機(jī)化合物基團(tuán)的特征頻率總結(jié)大量紅外光譜資料后，發(fā)現(xiàn)具有同一類型化學(xué)鍵或官能團(tuán)的不同化合物，其紅外吸收頻率總是出現(xiàn)在一定的波數(shù)范圍內(nèi)，我們把這種能代表某基團(tuán)，并有較高強(qiáng)度的吸收峰，稱為該基團(tuán)的特征吸收峰(又稱官能團(tuán)吸收峰)。例：2800?3000cm-1—CH3特征峰；1600?1850cm-1—C=O特征峰；基團(tuán)所處化學(xué)環(huán)境不同，特征峰出現(xiàn)位置變化：—CH2—CO—CH2—17

7、15cm-1酮—CH2—CO—O—1735cm-1酯—CH2—CO—NH—1680cm-1酰胺一、紅外光譜信息區(qū)常見(jiàn)的有機(jī)化合物基團(tuán)頻率出現(xiàn)的范圍：4000?670cm-1依據(jù)基團(tuán)的振動(dòng)形式，分為四個(gè)區(qū)：(1)4000?2500cm-1X—H伸縮振動(dòng)區(qū)（X=O，N，C，S）(2)2500?1900cm-1三鍵，累積雙鍵伸縮振動(dòng)區(qū)(3)1900?1200cm-1雙鍵伸縮振動(dòng)區(qū)(4)1200?670cm-1X—Y伸縮，X—H變形振動(dòng)區(qū)二、分子結(jié)構(gòu)與吸收峰1．X—H伸縮振動(dòng)區(qū)（4000?2500cm-1）（1）—O—H3650?3200c

8、m-1確定醇、酚、酸在非極性溶劑中，濃度較?。ㄏ∪芤海r(shí)，峰形尖銳，強(qiáng)吸收；當(dāng)濃度較大時(shí)，發(fā)生締合作用，峰形較寬。注意區(qū)分—NH伸縮振動(dòng)：3500?3100cm-1（3）不飽和碳原子上的=C—H（?C—H）苯環(huán)上的C—H3030cm-