红外光谱法和Raman光谱法

红外光谱法和Raman光谱法的知识梳理，详细的总结了红外吸收和Raman散射的基本原理，红外光谱法，Raman光谱法，基因振动器影响基因频率的因素。

红外光谱法和Raman光谱法

• 红外吸收和Raman散射的基本原理
  • ①同属于分子振动光谐
  • ②红外光谱基于分子对红外的特征吸收
    • 红外光谱一般会用 T - o 或 T ﹣波长的曲线来表示，纵坐标即是 T 透射比，故吸收峰是向下的，横轴即是波数或者波长
  • ③拉曼光谱基于分子对光的散射
    • 拉曼光谱则是以散射强度一拉曼位移曲线表示，纵坐标是散射强度，横坐标是拉曼位 移，吸收峰向上
• 红外光谱法
  • 红外吸收基本理论
    • 分子振动
      • 双原子分子振动
        • 谐振子
          • 分子的振动：对于一个双原子分子，其面谐振动的频率的计算公式为 k 是化学键的力常数，单位是 N / cm， μ是折合质量。m1m2/( m1+m2)×6.02x10*23，若用 g 为单位则无须除以阿伏伽德罗常数.
        • 非谐振子
      • 分子振动形式
        • 伸缩振动：原子沿着键轴方向伸缅使键长发生周期性变化的振动 剪式振动
        • 弯曲振动：键角发生变化的振动
          • 面内弯曲振动
            • 剪式振动
            • 平面摇摆振动
          • 面外弯曲振动
            • 面外摇摆振动
            • 扭曲振动
      • 振动自由度 多原子分子振动形式的多少非线性分子
        • 分于运动状态为平动，转动，振动（平动和转动各三个自由度不算）
        • 非线性分子：3n-6
        • 线型分子：3n-5
    • 分子结构光谱产生条件和谱带强度
      • 条件
        • ①辐射具有刚好满足振动跃迁所需的能量
        • ②振动形式使得分子偶极矩发生了变化（有 红外活性）
      • 强度
        • 吸收峰的强度与分子振动时偶极矩的变化的平方成正比
  • 红外光谱仪器及制样
    • 红外光谱仪主要部件
      • 光源
      • 吸收池
      • 单色器
      • 检测器
      • 记录系统
    • 试样制备
      • 固态，气态，液态
• Raman光谱法
  • 拉曼散射效应
    • 当发生散射的时候，散射光的频率大部分不发生改变，但是有一些频率会发生改变，称为拉曼散射
  • 拉曼散射的两种情况
    • 斯托克斯线：入射光频率高于拉曼散射光频率
    • 反斯托克斯线：入射光顿率低于拉曼散射光顿率
    • 上述两线的频率与入射光频率的控值称为拉曼位移拉曼位移与入射光频率无关仅与物质分子的振转和转动能级有关。这是拉曼光请可以作为分子结构性分析的理论依据
  • 拉曼光谱产生条件
    • 分子在振动过程某一方向的极化率是否变化变化即，电子云发生变形，分子的正负电荷中心发生了相对移动，形成了诱导偶极矩，产生极化现象。 u = aE u 为诱导偶极矩。 a 为极化率， E 为外电场
    • 若极化率 a 随分于内部报动而变化，则会发 生拉曼敢射。具有拉曼活性 若 a =0，则不具有拉曼活性
  • Raman光谱仪
    • 与红外光谱仪相似
• 基团振动及影响基团频率的因素
  • 振动光谱区域（中红外区最重要：波数：4000-400
  • 基团振动
    • 基频区波数：4000-1350
      • X - H 伸缩振动区4000-2500
      • 三键以及累计双键区2500-1900
      • 双键的伸缩振动区
      • X - H 弯曲振动区1650-1350
    • 指纹区波数：1350-650
  • 影响基团频率的主要因素
    • 内部因素
      • 诱导效应：静电作用引起基团中电荷分布变化，从而引起键力常数变化，改变了基团特征频率
      • 共轭效应：使共轭体系中电子云密度平均化，使得双键电子云密度降低
      • 氢键：降低吸收频率，使得谱带变宽
    • 外部因素
      • 试样状态、溶剂效应等。 eg ：气态伸缩振动频率最高，固态最低：极性基团伸缩振动随溶剂极性增大向低频移动