红外光谱和拉曼演示文稿

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1、红外光谱红外光谱李李 真真1.红外光谱的基本原理n1.1红外光谱的波长范围及划分红外光谱的波长范围及划分 红外光谱在红外光谱在可见光区和微波光区可见光区和微波光区之间，之间，波长范围约为波长范围约为 0.78 - 500m，根据仪器技，根据仪器技术和应用不同，习惯上又将红外光区分为术和应用不同，习惯上又将红外光区分为三个区：三个区： 波长（波长（ m） 波数（波数（cm-1）近红外区：近红外区： 0.78 2.5 12820 4000中红外区：中红外区： 2.5 25 4000 400远红外区：远红外区： 25 500 400 20 红外光谱在红外光谱在可见光区和微波光区可见光区和微波光区之间

2、，之间，波长范围约为波长范围约为 0.78 - 500m，根据仪器技，根据仪器技术和应用不同，习惯上又将红外光区分为术和应用不同，习惯上又将红外光区分为三个区：三个区： 波长（波长（ m） 波数（波数（cm-1）近红外区：近红外区： 0.78 2.5 12820 4000中红外区：中红外区： 2.5 25 4000 400远红外区：远红外区： 25 500 400 20n主要是由低能电子跃迁、主要是由低能电子跃迁、含氢原子团含氢原子团（如（如O-H、N-H、C-H）伸缩振动的倍频吸）伸缩振动的倍频吸收产生收产生。该区的光谱可用来研究稀土和其。该区的光谱可用来研究稀土和其它过渡金属离子的化合物，

3、并适用于水、它过渡金属离子的化合物，并适用于水、醇、某些高分子化合物以及含氢原子团化醇、某些高分子化合物以及含氢原子团化合物的定量分析。合物的定量分析。 红外光谱在红外光谱在可见光区和微波光区可见光区和微波光区之间，之间，波长范围约为波长范围约为 0.78- 500m，根据仪器技，根据仪器技术和应用不同，习惯上又将红外光区分为术和应用不同，习惯上又将红外光区分为三个区：三个区： 波长（波长（ m） 波数（波数（cm-1）近红外区：近红外区： 0.78 2.5 12820 4000中红外区：中红外区： 2.5 25 4000 400远红外区：远红外区： 25 500 400 20由由气体分子中的

4、纯转动跃迁气体分子中的纯转动跃迁、振动振动-转动转动跃迁跃迁，液体和固体中重原子的伸缩振动、液体和固体中重原子的伸缩振动、某些变角振动、骨架振动以及晶体中的晶某些变角振动、骨架振动以及晶体中的晶格振动所引起的。格振动所引起的。 红外光谱在红外光谱在可见光区和微波光区可见光区和微波光区之间，之间，波长范围约为波长范围约为 0.78 - 500m，根据仪器技，根据仪器技术和应用不同，习惯上又将红外光区分为术和应用不同，习惯上又将红外光区分为三个区：三个区： 波长（波长（ m） 波数（波数（cm-1）近红外区：近红外区： 0.78 2.5 12820 4000中红外区：中红外区： 2.5 25 40

5、00 400远红外区：远红外区： 25 500 400 20 主要用于金属有机化合物（包括络合主要用于金属有机化合物（包括络合物）、氢键、吸附现象的研究。但由于该物）、氢键、吸附现象的研究。但由于该光区能量弱，除非其它波长区间内没有合光区能量弱，除非其它波长区间内没有合适的分析谱带，一般不在此范围内进行分适的分析谱带，一般不在此范围内进行分析。析。 红外光谱在红外光谱在可见光区和微波光区可见光区和微波光区之间，之间，波长范围约为波长范围约为 0.78 - 500m，根据仪器技，根据仪器技术和应用不同，习惯上又将红外光区分为术和应用不同，习惯上又将红外光区分为三个区：三个区： 波长（波长（ m）

6、 波数（波数（cm-1）近红外区：近红外区： 0.78 2.5 12820 4000中红外区：中红外区： 2.5 25 4000 400远红外区：远红外区： 25 500 400 20 是绝大多数有机化合物和无机离子的是绝大多数有机化合物和无机离子的基频吸收带基频吸收带（由基态振动能级（由基态振动能级（ =0=0）跃迁）跃迁至第一振动激发态（至第一振动激发态（ =1=1）时，所产生的吸）时，所产生的吸收峰称为基频峰）。收峰称为基频峰）。由于基频振动是红外由于基频振动是红外光谱中吸收最强的振动，所以该区最适于光谱中吸收最强的振动，所以该区最适于进行红外光谱的定性和定量分析进行红外光谱的定性和定量

7、分析. . 红外光谱在红外光谱在可见光区和微波光区可见光区和微波光区之间，之间，波长范围约为波长范围约为 0.78 - 500m，根据仪器技，根据仪器技术和应用不同，习惯上又将红外光区分为术和应用不同，习惯上又将红外光区分为三个区：三个区： 波长（波长（ m） 波数（波数（cm-1）近红外区：近红外区： 0.78 2.5 12820 4000中红外区：中红外区： 2.5 25 4000 400远红外区：远红外区： 25 500 400 20 同时，由于中红外光谱仪最为成熟、同时，由于中红外光谱仪最为成熟、简单，而且目前已积累了该区大量的数据简单，而且目前已积累了该区大量的数据资料，因此它是应用

8、极为广泛的光谱区。资料，因此它是应用极为广泛的光谱区。通常，通常，中红外光谱法又简称为红外光谱法中红外光谱法又简称为红外光谱法。n1.2 红外光谱的产生及表示方法红外光谱的产生及表示方法 红外光谱是由于物质吸收电磁辐射后，红外光谱是由于物质吸收电磁辐射后，分子振动分子振动- -转动能级的跃迁而产生的。红外转动能级的跃迁而产生的。红外吸收光谱的产生应满足两个条件，即：吸收光谱的产生应满足两个条件，即：1 1应具有能满足物质产生振动跃迁所需应具有能满足物质产生振动跃迁所需的能量，辐照光源；的能量，辐照光源；2 2辐射与物质间有相互偶合作用。辐射与物质间有相互偶合作用。偶极子在交变电场中的作用示意图

9、偶极子在交变电场中的作用示意图 = q d 当一定频率的红外光照射分子时，如果分当一定频率的红外光照射分子时，如果分子中某个基团的振动频率和它一样，二者就会子中某个基团的振动频率和它一样，二者就会产生共振，此时光的能量通过分子偶极距的变产生共振，此时光的能量通过分子偶极距的变化而传递给分子，这个基团就吸收一定频率的化而传递给分子，这个基团就吸收一定频率的红外光，产生振动跃迁；反之，红外光就不会红外光，产生振动跃迁；反之，红外光就不会被吸收。被吸收。 因此若因此若用连续改变频率用连续改变频率的红外光照射某试的红外光照射某试样，试样中的样，试样中的不同的基团对不同频率的红外光不同的基团对不同频率的

10、红外光产生吸收。产生吸收。红外光在通过试样后一些波长范围红外光在通过试样后一些波长范围内变弱（被吸收），另一些范围内则不变（不内变弱（被吸收），另一些范围内则不变（不吸收）。将分子吸收红外光的情况用仪器记录，吸收）。将分子吸收红外光的情况用仪器记录，就得到该试样的红外吸收光谱图。就得到该试样的红外吸收光谱图。 红外光谱的表示方法红外光谱的表示方法 聚乙烯的红外光谱图聚乙烯的红外光谱图(a)透过光谱图透过光谱图 (b)吸收光谱图吸收光谱图纵坐标：纵坐标：表示透光表示透光度或吸光度或吸光度度 2.红外光谱的峰数、峰位与峰强红外光谱的峰数、峰位与峰强2.1 2.1 分子的振动形式分子的振动形式 设分

11、子由设分子由n n个原个原子组成，每个原子在空间子组成，每个原子在空间都有都有三个自由度三个自由度，原子在空间的位置可以用，原子在空间的位置可以用直角坐标系中的三个坐标直角坐标系中的三个坐标x x、y y、z z表示，因此表示，因此n n个原子组成的分子总共应有个原子组成的分子总共应有3 3n n 个自由度，个自由度，即即3 3n n 种运动状态种运动状态。 这这3n3n种运动状态中，包括三个整个分子种运动状态中，包括三个整个分子的质心沿的质心沿x x、y y、z z方向平移运动和三个整个分方向平移运动和三个整个分子绕子绕x x、y y、z z轴的转动运动。这六种运动都不轴的转动运动。这六种运