《材料研究方法教学资料》6 光谱分析 复习.ppt

第6章 光谱分析 斯托克斯线或反斯托克斯线与入射光频率之差称为拉曼位移。拉曼位移的大小和分子的跃迁能级差一样。 分子振动要产生拉曼位移要服从一定的选择定则，即只有伴随分子极化度 ? 发生变化的分子振动模式才能具有拉曼活性，产生拉曼散射。 6.4.1.2 激光拉曼光谱与红外光谱比较 (1)拉曼光谱是一个散射过程，因而任何尺寸、形状、透明度的样品，只要能被激光照射到，就可直接用来测量。由于激光束的直径较小，且可进一步聚焦，因而极撤量样品都可测量。 （2）水是极性很强的分子，因而其红外吸收非常强烈。但水的拉曼散射却极微弱，因而水溶液样品可直接进行测量。玻璃的拉曼散射也较弱，因而玻璃可作为理想的窗口材料。 （3） 对于聚合物及其他分子，拉曼散射的选择定则的限制较小，因而可得到更为丰富的谱带。S-S，C-C，C=C，N=N等红外较弱的官能团，在拉曼光谱中信号较为强烈。 * * 6 光谱分析复习 6.1 吸收光谱的分类和基本原理 无线电 远红外 近红外 可见光 近紫外 远紫外 X射线 100 200 400 800 20000 50000 波长 /nm 图6-1 电磁波的区域 吸收光谱分类及基本原理 光谱分析技术都依赖于样品对电磁辐射的吸收或发射。由两个参数： 样品所吸收或发射的电磁辐射的频率 样品所吸收或发射的电磁辐射的强度 对于材料结构与组成的定性和定量分析方法来说，主要考虑吸收光谱。 吸收光谱分类 紫外光的波长较短（100～400 nm），能量较高，当它照射到分子上时，会引起分子中价电子能级的跃迁。 红外光的波长较长（2.5～25?m)，能量稍低，它只能引起分子中成键原子的振动和转动能级的跃迁。 核滋共振波的能量更低（波长约10cm）,它产生的是原子核自旋能级的跃迁。 6.2 紫外光谱 ◆ UV发色基团 ◆ 助色基团和吸收带 ◆ UV的产生和应用 紫外光谱能提供的信息 ◆ 可提供化合物中多重键和芳香共轭性方面的有关信息，并包括那些能使化合物分子中某些多重键体系共轭性得以扩展的氧、氮、硫原子上非键合电子的信息。 ◆ 对某些添加剂（如加稳定剂、增塑剂）或杂质（如残留单体、催化剂）的测定是一种比较有效的方法。 ◆ 另外由于紫外区的吸收率高（比红外区大一个数量级）且可用较厚的样品，所以能分析微量化合物。 6.3 红外光谱 IR产生条件，虎克定律与振动频率，分子振动形式 IR基团特征频率，影响IR基团频率的因素 IR谱图的识别与解析，主要高聚物IR谱图的特征，应用 6.4 Raman和IR的比较，应用 6.3 红外光谱分析复习 ◆ IR产生条件，虎克定律与振动频率，分子振动形式 ◆ IR基团特征频率，影响IR基团频率的因素 ◆ IR谱图的识别与解析，主要高聚物IR谱图的特征，应用 1. IR光谱的产生条件 ◆ 分子中某个基团的振动频率和外界红外辐射的频率一致； ◆ 分子必须有偶极矩的改变。 二硫化碳的振动及其极化度的变化 图6-14 偶极子在交变电场中的作用示意图 6.3.3. 分子振动方程式 (Hooks Law) 6.3.4 分子振动的形式与谱带 分子的振动形式可分成两类： 1. 伸缩振动 对称和反对称伸缩振动 2. 变形或弯曲振动 面内和面外变形振动 6.3.6 红外光谱的特征性 基团特征频率 与一定的结构单元相联系的振动频率称为基团频率。 6.3.7 影响基团频率位移的因素 ? ◆ 相邻基团的影响 ◆ 分子物理状态 ◆ 溶剂 ◆ 测定条件 6.3.8 红外光谱定性分析 官能团定性分析和结构分析 官能团定性分析：根据化合物的红外光谱的特征基团频率来检定物质含有哪些基团，从而确定有关化合物的类别。 结构分析或称结构剖析，则需要由化合物的红外光谱并结合其它实验资料（如相对分子质量、物理常数、紫外光谱、核磁共振波谱和质谱等等）来推断有关化合物的化学结构。 6.3.11 试样的制备 6.4 Raman 分析复习 Raman 产生及其与IR的比较 Raman的应用 6.4.1 拉曼散射光谱的基本概念 6.4.1.1 拉曼散射及拉曼位移 二硫化碳的振动及其极化度的变化 * * * * *