红外光谱法及拉曼光谱法.ppt

光谱分析法及其分类 光谱分析法是基于检测能量（电磁辐射）作用于待测物质后产生的辐射信号或所引起的变化的分析方法。 这些电磁辐射包括从?射线到无线电波的所有电磁波谱范围。电磁辐射与物质相互作用的方式有发射、吸收、反射、折射、散射、干涉、衍射、偏振等。 非光谱法 非光谱法是基于物质与辐射相互作用时，测量辐射的某些性质，如折射、散射、干涉、衍射、偏振等变化的分析方法。 非光谱法不涉及物质内部能级的跃迁，电磁辐射只改变了传播方向、速度或某些物理性质。 属于这类分析方法的有折射法、偏振法、光散射法、干涉法、衍射法、旋光法和圆二向色性法等。 原子光谱分析法 光谱法可分为原子光谱法和分子光谱法。 原子光谱法是由原子外层或内层电子能级的变化产生的，它的表现形式为线光谱。 属于这类分析方法的有原子发射光谱法（AES）、原子吸收光谱法（AAS），原子荧光光谱法（AFS）以及X射线荧光光谱法（XFS）等。 光谱区与能量相关图 双原子分子能级跃迁示意图 常见术语 基频峰、倍频峰、合频峰、热峰 基频峰是分子吸收光子后从一个能级跃迁到相邻的高一能级产生的吸收。V =0 ? V=1 倍频峰(2?)是分子吸收比原有能量大一倍的光子之后，跃迁两个以上能级产生的吸收峰，出现在基频峰波数n倍处。2 ?为弱吸收。 合频峰是在两个以上基频峰波数之和(组频 ? 1+ ?2)或差(?1 - ?2）处出现的吸收峰。合频峰均为弱峰。 热峰来源于跃迁时低能级不是基态的一些吸收峰。 红外吸收强度及其表示符号 振动自由度和峰数 　含n个原子的分子，自由度为： 线性分子有 3n-5 个 非线性分子有 3n-6 个 理论上每个自由度在IR中可产生1个吸收峰，实际上IR光谱中的峰数少于基本振动自由度，原因是： 1） 振动过程中，伴随有偶极矩的振动才能产生吸收峰； 2） 频率完全相同的吸收峰，彼此发生简并（峰重叠）； 3） 强、宽峰覆盖相近的弱、窄峰； 4） 有些峰落在中红外区之外； 5 ） 吸收峰太弱，检测不出来。 IR光谱得到的结构信息 IR光谱表示法： 横坐标为吸收波长（?m），或吸收频率（波数/cm） 纵坐标常用百分透过率T%表示 从谱图可得信息： 1） 吸收峰的位置（吸收频率）； 2） 吸收峰的强度 ,常用 vs (very strong), s (strong), m (medium), w (weak), vw (very weak), b (broad) ,sh (sharp),v (variable) 表示； 3 ） 吸收峰的形状 (尖峰、宽峰、肩峰)。 产生红外吸收的条件 分子吸收辐射产生振转跃迁必须满足两个条件： 条件一：辐射光子的能量应与振动跃迁所需能量相等。 根据量子力学原理，分子振动能量E振 是量子化的， 即 E振=（V+1/2）h? ?为分子振动频率，V为振动量子数，其值取 0，1，2，… 分子中不同振动能级差为 ?E振= ?Vh? 也就是说，吸收光子的能量（h?a ）要与该能量差相等，即?a= ?V?时，才可能发生振转跃迁。例如当分子从基态（V=0）跃迁到第一激发态（V=1），此时?V=1，即?a= ? 常见基团的红外吸收带 共轭效应(Conjugated effect)：电子云密度均化—键长变长— k 降低—特征频率减小（移向低波数）。 中介效应(Mesomeric effect)： 孤对电子与多重键相连产生的p-? 共轭，结果类似于共轭效应。 当诱导与共轭两种效应同时存在时，振动频率的位移和程度取决于它们的净效应。 Nicolet公司的AVATAR 360 FT-IR 　　有机化合物红外谱图解析 analysis of infrared spectrograph 氢键效应（X-H） 形成氢键使电子云密度平均化（缔合态），使体系能量下降，基团伸缩振动频率降低，其强度增加但峰形变宽。 如羧酸 RCOOH(?C=O=1760cm-1 ，?O-H=3550cm-1); (RCOOH)2(?C=O=1