第七讲红外拉曼光谱光谱方法：电磁辐射作用于物质后所引起的变化电磁辐射类型（见下图）引起的变化：发射、吸收、散射等第一页，共二十一页。分子中：电子能级、振动能级和转动能级第二页，共二十一页。化学键的振动能级（频率）双原子分子中化学键的振动可简化按谐振子处理。m1m2双原子分子的两个原子在平衡距离（即键长）附近往复振动，恢复力服从胡克定律，由此写出势能算符，与动能算符一起构成总能量哈密顿算符，写入薛定谔方程。第三页，共二十一页。多原子（N）分子振动自由度分子振动自由度（又：分子自由度）：分子基本振动的数目。理论上，一个自由度对应一个红外吸收峰。自由度3N=平动自由度+转动自由度+振动自由度振动自由度=3N-平动自由度-转动自由度多原子非线性分子振动自由度：3N-6第四页，共二十一页。极性分子：无对称中心分子，H2S，偶极矩不为零；非极性分子：有对称中心，CO2，偶极矩为零；分子极性强弱用偶极矩衡量。偶极矩发生变化（极性分子，非极性分子）μ=r×q。矢量，正电中心指向负电中心。单位D（德拜）（偶极矩的概念是德拜1912年提出的）。偶极矩可以指键偶极矩，也可以是分子偶极矩。分子偶极矩可由键偶极矩经矢量加法后得到。红外活性（偶极矩发生变化）对于非极性分子，任何一种振动方式都不会再红外与拉曼光谱上都观察到，称为互斥规则。研究分子结构时可以互补。第五页，共二十一页。ÑǼ׻ùµÄÕñ¶¯ÉìËõÕñ¶¯¶Ô³ÆÉìËõÕñ¶¯²»¶Ô³ÆÉìËõÕñ¶¯±äÐÎÕñ¶¯ÃæÄÚ±äÐÎÕñ¶¯ÃæÍâ±äÐÎÕñ¶¯ÃæÄÚÒ¡°Ú¼ôʽÕñ¶¯ÃæÍâÒ¡°ÚŤÇúÕñ¶¯¦Ô¦Ä¦Ô¦Ñ¦Ä¦Ø¦Ó¦ÔSass¦Ä¦ÄÃæÄÚÃæÍâ第六页，共二十一页。第七页，共二十一页。中红外活区（分为特征区和指纹区）指纹区：单键的伸缩振动和多数基团的弯曲振动(C-C,C-N,C-O键等)。对分子结构的变化高度敏感,只要分子结构上有微小的变化,都会引起这部分光谱的明显改变。第八页，共二十一页。红外光谱的表示方法第九页，共二十一页。邻二甲苯的红外光谱图第十页，共二十一页。第十一页，共二十一页。无机盐中基团的红外吸收基团谱带（cm-1）CO3-21450~1410(vs),880~860(m)HCO3-12600~2400(w),1000(m),850(m),700(m),650(m)SO3-21000~900(s),700~625(vs)SO4-21150~1050(s),650~575(s)ClO3-11000~900(m~s),650~600(s),ClO4-11100~1025(s),650~600(s)NO2-11380~1320(w),1250~1230(vs),840~800(w)第十二页，共二十一页。NO3-11380~1350(vs),840~815(m)NH3+13300~3030(vs),1430~1390(s)PO4-3,HPO4-2,HPO4-11100~1000(s)CN-1,SCN-1,OCN-12200~2000(s)各种硅酸盐1100~900(s)CrO4-2900~775(s~m)Cr2O7-2900~825(m),750~700(m)MnO4-1925~875(s)第十三页，共二十一页。第十四页，共二十一页。第十五页，共二十一页。拉曼（Raman）光谱单色光照射样品，大部分透过小部分在各个方向上散射拉曼散射效应是1928年印度科学家拉曼发现的。拉曼散射与瑞利散射区别瑞利散射：光子与样品分子发生弹性碰撞，即光子与分子之间没有能量交换。入射、散射光频率不变，但方向可以变化。拉曼散射：非弹性散射，散射光频率低于入射光（斯托克斯散射）或高于入射光频率（反斯托克斯散射）拉曼光谱是分子振动光谱，属于散射光谱。第十六页，共二十一页。17Δν=|ν0–νs|,即散射光频率与入射光频率之差。Δv取决于分子振动能级的改变。与入射光波长无关拉曼活性只有极化度有变化的振动才是拉曼活性的分子在静电场E中，极化感应偶极距pp＝αEα为极化率拉曼散射强度与极化率成正比例关系第十七页，共二十一页。18第十八页，共二十一页。第十九页，共二十一页。第二十页，共二十一页。内容总结第七讲红外拉曼光谱。分子中：电子能级、振动能级和转动能级。非极性分子：有对称中心，CO2，偶极矩为零。对于非极性分子，任何一种振动方式都不会再红外与拉曼光谱上都观察到，称为互斥规则。中红外活区（分为特征区和指纹区）。900~775(s~m)。拉曼散射效应是1928年印度科学家拉曼发现的。拉曼散射：非弹性散射，散射光频率低于入射光（斯托克斯散射）或高于。拉曼光谱是分子振动光谱，属于散射光谱。18第二十一页，共二十一页。
