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红外光谱法和拉曼光谱法的思维导图，红外吸收光谱法（IR）是根据物质对红外辐射的特征吸收建立的一种光谱分析方法。 也称分子振动-转动光谱光谱。
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红外光谱法和拉曼光谱法
概论
红外吸收光谱法（IR）
定义：是根据物质对红外辐射的特征吸收建立的一种光谱分析方法。 也称分子振动-转动光谱光谱
T-λ或者T-σ曲线 纵坐标为透射比（T/％），因而吸收峰朝下
标准红外光谱图横坐标
线性波长表示法
波数表示法
一般不等间隔分度
波数σ和波长λ的关系是：
拉曼光谱
一般用散射强度-Raman位移曲线来表示。纵坐标为 散射强度，吸收峰朝上；横坐标为Ramam位移单位
第一节 红外吸收和拉曼散射的基本原理
红外吸收基本理论
分子的振动
谐振子
分子简谐振动方程式
对于同类原子组成的化学键，折合原子质量相同，振动频率取决于键的强度 单键k=4~6；双键k=8~12；三键k=12~18（k单位为N/cm）
对于具有相同化学键的基团，振动频率取决于原子质量
非谐振子
随着v的增大，能级键的间隔逐渐减小
ν=0→ν=1产生的吸收谱带叫 基本谱带或基频峰
ν=0→ν=2，3...产生的吸收谱带叫 第一、第二...倍频峰
分子的振动形式
伸缩振动
对称
不对称
弯曲振动
面内弯曲振动
剪式
平面摇摆
面外弯曲振动
面外摇摆
扭曲
振动自由度
表示独立振动数
对于非线性分子，振动自由度为3n-6
对于线性分子，振动自由度为3n-5
红外吸收光谱产生的条件和谱带强度
分子吸收红外光谱的条件
1.辐射应具有刚好满足振动跃迁所需的能量
2.只有能使偶极矩发生变化的振动形式才能吸收红外辐射
吸收谱带的强度
偶极矩是否变化→该分子能否产生红外吸收
偶极矩的变化与固有偶极矩有关： 一般极性较强的分子或基团吸收强度较大
偶极矩变化的大小→吸收谱带的强弱
红外光谱的强度与分子振动时偶极矩变化的平方成正比
极性最强的基团，其红外吸收谱带也比紫外-可见光吸收谱带强度小2~3个数量级
Raman光谱基本原理
拉曼散射效应
定义：激发光的光子与作为散射中心的分子相互作用时，一部分散射不仅改变了 光的传播方向，而且散射光的频率不同于激发光的频率
产生原因：光子与分子之间发生了能量交换
拉曼散射的两种情况
1.斯托克斯线
2.反斯托克斯线
拉曼位移Δν
定义：斯托克斯线或反斯托克斯线的频率与入射光频率之差
影响因素：拉曼位移与入射光频率无关，它与物质分子的振动和转动能级有关 不同的物质有不同的振动和转动能级，因而有不同的拉曼位移
拉曼光谱可以作为分子结构性分析的理论依据
拉曼散射光谱产生的条件
分子在振动过程某一方向的极化率是否变化
拉曼散射的去偏度
衡量分子振动的对称性
红外光谱和拉曼光谱的关系
从产生光谱的机理来看，红外光谱是分子对红外光的吸收，而拉曼光谱是分子对激发光的散射，二者同属分子光谱
分子的非对称性振动和极性基团振动→分子偶极矩变化→红外活性
分子的对成型震动和非极性基团振动→分子变形，极化率变化→拉曼活性
判断是否具有活性
相互排斥规则
相互允许规则
相互禁阻规则
第四节 红外光谱法和拉曼光谱法分析及应用
红外光谱分析及应用
定性分析一般过程
试样的纯化
了解试样
制样，记录谱图
谱图解析
与标准谱图进行对照
拉曼光谱的应用及实例
有机化合物结构分析
高分子聚合物的yanjiu
生物大分子的研究
拉曼光谱的应用实例
红宝石
鉴别顺反异构
第三节 基团振动及影响基团频率的因素
振动光谱区与基团振动
以红外吸收光谱为例
基频区：又称特征区或官能团区， 是化学键和基团的特征振动频率区
1.X-H伸缩振动区（4000~2500 cm-1）
2.三键及累积双键区（2500~1900 cm-1）
3.双键伸缩振动区（1900~1200 cm-1）
4.X-H弯曲振动区（1650~1350 cm-1）
指纹区（1350~650 cm-1）
影响基团频率的主要因素
内部因素
诱导效应
连接吸电子基团→键力常数增大→振动频率升高； 连接给电子基团→键力常熟减小→振动频率降低
共轭效应
使得共轭体系中的电子云密度平均化，双键电子云密度 降低，键力常数减小，吸收峰向低频方向移动
氢键
氢键的形成往往使基团的吸收频率降低，谱带变宽
外部因素
气液固状态
溶液溶剂相互作用
第二节 红外光谱和拉曼光谱仪器以及制样
红外光谱仪主要部件
记录系统
光源
吸收池
单色器
检测器
拉曼光谱仪主要部件
激光光源
试样池
检测记录系统
典型光谱仪
色散型红外吸收光谱仪
傅里叶变换红外光谱仪
傅里叶变换近红外拉曼光谱仪
