红外光谱和拉曼光谱
拉曼光谱和傅里叶红外的区别
拉曼光谱和傅里叶红外的区别
拉曼光谱和傅里叶红外（FTIR）光谱都是常见的光谱分析技术，但它们有一些区别。
1. 原理：拉曼光谱是通过探测样品散射光的频率变化来分析样品分子内部的振动模式，而傅里叶红外光谱则是通过探测样品吸收红外光的频率来分析样品中化学键的振动。
2. 分析范围：拉曼光谱可以用于分析无机物和有机物，但在分析有机物方面受限制。傅里叶红外光谱则可以用于分析几乎所有化学物质，包括无机物和有机物。
3. 分辨率：拉曼光谱的分辨率相对较高，可以分辨非常相似的分子，但傅里叶红外光谱的分辨率更高，可以分辨非常细微的化学键振动模式。
4. 取样：拉曼光谱需要非常干净的样品表面，以避免与杂质发生干扰。傅里叶红外光谱则可以直接分析固体、液体和气体样品。
5. 仪器：拉曼光谱仪的构造比傅里叶红外光谱仪复杂，成本也更高。
综上所述，拉曼光谱和傅里叶红外光谱各有优缺点，适用于不同领域和需要的分析应用。
第五章红外光谱和拉曼光谱1
（
cm1）
104
（ m）
➢红外区的分类
光谱工作者常常把红外区分成三个区域，即 近红外区、中红外区和远红外区。
近红外区：主要用来研究O-H、N-H及C-H键的倍 频吸收
中红外区：最为有用，分子的振动能级跃迁。
远红外区：分子的纯转动能级跃迁和晶体的晶格 振动
➢ 烷烃
基本结构信息
C-H 伸缩振动（3000 – 2850 cm1 ） C-H 弯曲振动（1465 – 1340 cm1 ）
一般饱和烃 C-H 伸缩均在 3000 cm1 以下 接近 3000 cm1 的频率吸收。
十二烷
CH3 : 2962 as 2872 s CH2: 2926 as 2853 s
产生红外光谱的原因
分子的化学键发生(弯曲或者伸缩)振动的能量 在8~50KJ/mol，正好处在红外光波的能量范围内。 常用红外光谱仪的波长为2500nm~15000nm。
产生红外光谱的特征性
两种不同分子的红外光谱不可能是一样的。 因此红外光谱可以象人们的指纹一样作为化 合物的分子指纹。
➢红外光谱图
收各种波长不同的光，形成复杂的红外光谱。
其中某些振动模式不伴随偶极变化，根据选律 没有红外光谱，而分子的对称性又致使相同频率的 振动吸收重叠(简并)，所以在复杂分子的红外光谱 中，基频的吸收数目又总小于简正振动形式个数。
红外线与拉曼光谱
高精密度的傅立叶红外光谱仪的需要： ➢ 精密驱动的动镜马达 ➢ 极精确的He－Ne激光定位器
用激光干涉条纹准确测定两束光的光程差，提高波数的准确度
➢ 快速的数据处理系统
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分析信息
IR区的基本振动的数目、频率及强度
伸缩振动和变形振动 伸缩振动：键长变化，键角不变 变形振动：基团键角发生周期性变化，而键长不变
只有发生偶极矩变化（△≠0）的振动才能引起可观 测的红外 吸收光谱，该分子称为红外活性分子； △=0的 分子振动不能产生红外振动吸收，称为非红外活性的分子。
9
红外光谱仪
➢ 光源 中红外：电加热的硅碳棒（1100℃），其能量分布同黑体辐射源 如何保证不同测定波长下光源具有相同的 强度？
在光源与样品之间设计一个狭缝，光源强度弱 时，狭缝变宽，增大光通亮，保证全波长范围 内光强度几乎不变
2885.9 cm-1 5668.0 cm-1 8346.9 cm-1 10923.1 cm-1 13396.5 cm-1
最强 较弱 很弱 极弱 极弱
由于分子非谐振性质，各倍频峰并非正好是基频峰的整数倍， 而是略小一些
8
▪2 辐射与物质之间有耦合作用 红外跃迁是偶极矩诱导的，即能量转移是通过振动
过程导致的偶极矩的变化和交变的电磁场（红外线）相互 作用发生的
6
红外光谱和拉曼光谱
简正振动：分子质心保持不变，整体不转动，每个原子 都在其平衡位置附近做简谐振动。
(4)振动的基本形式 伸缩振动。
弯曲振动。
（5）分子基本振动的理论数目
非线性分子振动形式有(3n-6)种，直线型分子 的振动形式为(3n-5)种。
（6）红外吸收谱带的强度
谱带的强度即跃迁几率的量度。跃迁几率与 振动过程中偶极矩的变化（△μ）有关，△μ越大， 跃迁几率越大，谱带强度越强。
（b）试样中不应含有游离水。水分的存在不仅会侵蚀 吸收池的盐窗，而且水分本身在红外区有吸收，将使测得 的光谱图变形。
（c）试样应该是单一组分的纯物质。多组分试样在测定 前应尽量预先进行组分分离（如采用色谱法柱分离、蒸馏、 重结晶、萃取法等），否则各组分光谱相互重叠，以致对 谱图无法进行正确的解释。
固体样品制备
3.1红外光谱
红外光谱：分子振动－转动光谱，吸收光谱。
当样品受到频率连续变化的红外光照射时， 分子吸收了某些频率的辐射，并由其振动或转动 运动引起偶极矩的净变化，产生分子振动和转动 能级从基态到激发态的跃迁，使相应于这些吸收 区域的透射光强度减弱。记录红外光的百分透射 比与波数或波长关系的曲线，就得到红外光谱。
（2）双原子分子的振动
分子中的原子以平衡点为中心，以非常小的振幅振动， 可近似地看做简谐振动。振动频率计算公式:
1 k 2
红外与拉曼光谱的比较
特有的优势
•一些在红外光谱中为弱吸收或强度变化的谱带，在拉 曼光谱中可能为强谱带，从而有利于这些基团的检出。 • 拉曼光谱低波数方向的测定范围宽，有利于提供重原 子的振动信息。红外需要进行光谱扩展才可实现低波 数测试。 • 对于结构的变化，拉曼光谱有可能比红外光谱更敏感。 • 特别适合于研究水溶液体系。 • 比红外光谱有更好的分辨率。 • 固体样品可直接测定，无需制样。
红外光谱与拉曼光谱的区别与联系
红外和拉曼 光谱的介绍
目01234录
CONTENT
红外和拉曼 原理的比较
红外和拉曼各 自的优缺点
红外和拉曼 谱图的对比
红外光谱（IR） infrared spectroscopy
电子 跃迁
振动 跃迁
转动 跃迁
远红外光谱范围：~30-400 cm-1 中红外光谱范围：400-4000 cm-1 近红外光谱范围：4000-12500 cm-1
3）环状化合物的对称振动常常是最强的拉曼谱带。
5）C-C伸缩振动在拉曼光谱中是强谱带。
红外与拉曼谱图对比
红外：基团 拉曼：分子骨架的测定
甲基的特征吸收频率： 2960cm-1 2870cm-1 1460cm-1 1380cm-1
红外与拉曼光谱的相互补充
从下图可见拉曼光 谱较红外光谱谱峰 尖锐，二者官能团 特征频率相近，但 强度有较大区别。
拉曼光谱、红外光谱、XPS的原理及应用
拉曼光谱、红外光谱、XPS的原理及应用
拉曼光谱、红外光谱、XPS的原理及应用
一.拉曼光谱的原理及应用
拉曼光谱由于近几年来以下几项技术的集中发展而有了更广泛的应用。这些技术是：CCD 检测系统在近红外区域的高灵敏性，体积小而功率大的二极管激光器，与激发激光及信号过滤整合的光纤探头。这些产品连同高口径短焦距的分光光度计，提供了低荧光本底而高质量的拉曼光谱以及体积小、容易使用的拉曼光谱仪。
（一）含义
光照射到物质上发生弹性散射和非弹性散射. 弹性散射的散射光是与激发光波长相同的成分.非弹性散射的散射光有比激发光波长长的和短的成分, 统称为拉曼效应
当用波长比试样粒径小得多的单色光照射气体、液体或透明试样时，大部分的光会按原来的方向透射，而一小部分则按不同的角度散射开来，产生散射光。在垂直方向观察时，除了与原入射光有相同频率的瑞利散射外，还有一系列对称分布着若干条很弱的与入射光频率发生位移的拉曼谱线，这种现象称为拉曼效应。由于拉曼谱线的数目，位移的大小，谱线的长度直接与试样分子振动或转动能级有关。因此，与红外吸收光谱类似，对拉曼光谱的研究，也可以得到有关分子振动或转动的信息。目前拉曼光谱分析技术已广泛应用于物质的鉴定，分子结构的研究谱线特征
（二）拉曼散射光谱具有以下明显的特征：
a.拉曼散射谱线的波数虽然随入射光的波数而不同，但对同一样品，同一拉曼谱线的位移与入射光的波长无关,只和样品的振动转动能级有关；
b. 在以波数为变量的拉曼光谱图上，斯托克斯线和反斯托克斯线对称地分布在瑞利散射线两侧, 这是由于在上述两种情况下分别相应于得到或失去了一个振动量子的能量。
红外光谱和拉曼光谱的原理
红外光谱和拉曼光谱是常用的分析技术，可以用于研究物质的结构、组成和性质。它们基于不同的原理，下面简要介绍一下它们的工作原理：
1.红外光谱（Infrared Spectroscopy）：
红外光谱利用物质与红外辐射（波长范围通常为2.5-25微米）的相互作用来研究物质的分子结构和化学键的振动状态。其原理基于分子吸收红外辐射时，物质中的原子核和化学键会被激发，产生特定的振动和转动。当物质受到红外光源照射后，通过测量样品对不同波长红外光的吸收程度，可以得到红外光谱图。红外光谱图上的峰值位置和强度提供了关于物质中的化学键种类、官能团和分子结构的信息。
2.拉曼光谱（Raman Spectroscopy）：
拉曼光谱则利用物质与激光光源相互作用时，散射光中的微小频率偏移来分析物质的结构和振动信息。当样品受到激光照射时，其中的分子会发生拉曼散射现象，即散射光中的部分光子与物质相互作用后发生能量的频移。这种频移对应着分子的振动和转动模式。通过测量样品散射出来的光的频率变化，可以获取拉曼光谱图。拉曼光谱图上的峰值位置和强度提供了关于物质所含化学键、官能团和结构的信息。
3.总结：
红外光谱和拉曼光谱都是通过物质与不同光源的相互作用来研究其结构和性质。红外光谱利用物质对红外辐射的吸收来分析物质的化学键振动，而拉曼光谱则是通过测量散射光的频率变化来分析物质的振动信息。两种技术在分析样品成分、鉴定物质、研究反应机理等方面都有广泛的应用。
红外光谱与拉曼光谱
2、分子运动与分子光谱
与原子运动相比，分子运动较复杂，主要有分子的整个平动、 分子绕其质心的转动、分子中原子核的振动及分子中电子的运 动。各状态的能量为平动能、转动能、振动能和电子能。分子 的总能量由以下几种能量组成：
E总= Ee +
电子能
紫外光谱 可见光谱
振动能
Ev + Er
转动能
3、光谱分析法的分类
—NH伸缩振动：
3500 3100 cm-1
（2）饱和碳原子上的—C—H
—CH3 2960 cm-1 2870 cm-1 反对称伸缩振动 对称伸缩振动 对称伸缩振动 弱吸收
—CH2—
—C—H
2930 cm-1 反对称伸缩振动
2850 cm-1 2890 cm-1
（3）不饱和碳原子上的=C—H（ C—H ）
高聚物的谱带类型：
单质型谱带：类似于高分子链中重复结构单元的小分子的谱带。 构象谱带：与构象有关。 聚合物型谱带 立构规整性谱带 构象规整性谱带 结晶谱带：结晶中相邻分子链间相互作用形成
14.1.4 红外光谱仪与实验技术
一、红外光谱仪
两种类型：色散型：分光原理。 干涉型（傅立叶变换红外光谱仪） 1.色散型红外光谱仪主要部件
光具有波粒二相性，可用波长( )、频率( ) 来描述。
爱因斯坦方程（微粒性）：E=h 将光子的能量与其频率联系起来了。
拉曼光谱与红外光谱的对比
红外光谱与拉曼光谱的对比
一.基本原理
红外光谱：是红外光子与分子振动、转动的量子化能级共振产生吸收而产生的特征吸收光谱曲线。要产生这一种效应，需要分子内部有一定的极性，也就是说存在分子内的电偶极矩。在光子与分子相互作用时，通过电偶极矩跃迁发生了相互作用。因此，那些没有极性的分子或者对称性的分子，因为不存在电偶极矩，基本上是没有红外吸收光谱效应的。
拉曼光谱：一般也是发生在红外区，它不是吸收光谱，而是在入射光子与分子振动、转动量子化能级共振后以另外一个频率出射光子。入射和出射光子的能量差等于参与相互作用的分子振动、转动跃迁能级。与红外吸收光谱不同，拉曼光谱是一种阶数更高的光子——分子相互作用，要比红外吸收光谱的强度弱很多。但是由于它产生的机理是电四极矩或者磁偶极矩跃迁，并不需要分子本身带有极性，因此特别适合那些没有极性的对称分子的检测。
相同点：对于一个给定的化学键，其红外吸收频率与拉曼位移相等，均代表第一振动能级的能量。因此，对某一给定的化合物，某些峰的红外吸收波数和拉曼位移完全相同，红外吸收波数与拉曼位移均在红外光区，两者都反映分子的结构信息。拉曼光谱和红外光谱一样，也是用来检测物质分子的振动和转动能级
不同点：两者产生的机理不同；红外光谱的入射光及检测光均为红外光，而拉曼光谱的入射光大多数是可见光，散射光也是可见光；红外光谱测定的是光的吸收，而拉曼测定的是光的散射；
二. 仪器构成
1.红外光谱
色散型红外光谱仪：
1.1光源：通常是一种惰性固体，用电加热使之发射高强度的连续红外辐射。
1.2 吸收池
红外光谱和拉曼光谱的区别
红外光谱和拉曼光谱的异同红外光谱又叫做红外吸收光谱，它是红外光子与分子振动、转动的量子化能级共振产生吸收而产生的特征吸收光谱曲线。要产生这一种效应，需要分子内部有一定的极性，也就是说存在分子内的电偶极矩。在光子与分子相互作用时，通过电偶极矩跃迁发生了相互作用。因此，那些没有极性的分子或者对称性的分子，因为不存在电偶极矩，基本上是没有红外吸收光谱效应的。
拉曼光谱一般也是发生在红外区，它不是吸收光谱，而是在入射光子与分子振动、转动量子化能级共振后以另外一个频率出射光子。入射和出射光子的能量差等于参与相互作用的分子振动、转动跃迁能级。与红外吸收光谱不同，拉曼光谱是一种阶数更高的光子——分子相互作用，要比红外吸收光谱的强度弱很多。但是由于它产生的机理是电四极矩或者磁偶极矩跃迁，并不需要分子本身带有极性，因此特别适合那些没有极性的对称分子的检测。
相同点：对于一个给定的化学键，其红外吸收频率与拉曼位移相等，均代表第一振动能级的能量。因此，对某一给定的化合物，某些峰的红外吸收波数和拉曼位移完全相同，红外吸收波数与拉曼位移均在红外光区，两者都反映分子的结构信息。拉曼光谱和红外光谱一样，也是用来检测物质分子的振动和转动能级。
不同点
本质区别：红外是吸收光谱，拉曼是散射光谱；拉曼光谱光谱与红外光谱两种技术包含的信息通常是互补的。
拉曼光谱和红外光谱
拉曼光谱和红外光谱
拉曼光谱和红外光谱是光谱学的两个重要分支。拉曼光谱是一种分子光谱学，它能够通过对振动分子的分析来测量它们的结构特征。红外光谱是一种从热释放模式中获取分子结构信息的技术，它可以用来研究分子的结构特性，以及分子之间的相互作用。
拉曼光谱和红外光谱的主要原理都是利用分子的振动模式来获
取分子的结构特征。拉曼光谱的基本原理是，当分子振动时，它们会发出不同频率的能量，从而产生特定的光谱特征。红外光谱的原理是，当分子热力学升温或热损耗时,它们会发出不同频率的红外能量，从而产生特定的红外光谱特征。
拉曼光谱和红外光谱在分子结构表征和分析中都有着重要的作用。拉曼光谱可以用来获取分子的精细结构信息，不仅可以测定分子的化学结构，而且还可以测定其中的振动模式，用来描述分子的构型。红外光谱可以用来获取分子的粗略结构信息，可以用来确定分子的结构特征，并给出分子的相互作用方式，从而为分子的设计和研究提供重要的参考。
拉曼光谱和红外光谱的应用的领域有很多，比如材料科学中的结构表征和分析、生物学中的细胞标志物、医学中的癌症检测、化学反应动力学和能量转化等，以及环境污染检测等等。拉曼光谱和红外光谱均可用来研究多种不同的物质，包括气体和液体，甚至于有机物、无机物和络合物等。
拉曼光谱和红外光谱技术是一种非常重要的分子表征和分析技
术，它在材料科学、生物学、化学、环境学和医学等领域有着广泛的应用。它们的结构表征和分析技术特别重要，可以深入地研究物质的性质，为分子设计和研究奠定基础。
综上所述，拉曼光谱和红外光谱是光谱学的重要分支，它们可以用来获取分子结构特征，在材料科学、生物学、化学、环境学和医学等领域有着广泛的应用。拉曼光谱和红外光谱分析和表征技术有助于深入研究物质的性质，为分子工程提供重要的参考。
红外光谱和拉曼光谱的联系和区别
红外光谱和拉曼光谱的联系和区别
红外光谱和拉曼光谱的联系和区别如下：
一、联系：两者都是振动光谱。
二、区别：
1、红外光谱又叫做红外吸收光谱，它是红外光子与分子振动、转动的量子化能级共振产生吸收而产生的特征吸收光谱曲线；拉曼光谱是一种阶数更高的光子---分子相互作用，要比红外吸收光谱的强度弱很多。
2、拉曼采用的是激光激发，而红外光谱只能是红外光束。
3、拉曼光谱信号弱，而红外信号强。
4、红外是分子偶极矩变化，拉曼是分子极性变化。
5、拉曼光谱特别适合那些没有极性的对称分子的检测；红外光谱则需要分子内部有一定的极性才能产生红外光谱。
拉曼光谱跟红外光谱的区别
拉曼光谱跟红外光谱的区别
拉曼光谱和红外光谱是两种不同的光谱技术，有以下几个主要区别：
1. 基本原理：红外光谱是通过测量分子吸收红外光的能量来分析样品的功能团信息，而拉曼光谱则是通过测量样品中分子振动引起的光散射来分析样品的化学结构。
2. 分析范围：红外光谱通常适用于分析样品中的官能团、化学键类型和某些结构特征，而拉曼光谱则可以提供更详细和全面的关于样品分子振动模式和化学结构信息。
3. 样品要求：红外光谱需要样品具有一定的吸收能力，因此大多数有机化合物和无机物都可以进行红外光谱测试。而拉曼光谱对样品的要求相对较低，可以测试几乎所有类型的样品，包括固体、液体和气体。
4. 干扰因素：红外光谱对水分和二氧化碳有较强的吸收能力，因此在测试液体或气体样品时需要特别注意这些干扰因素。而拉曼光谱对水和二氧化碳的干扰较小。
5. 仪器配置：红外光谱需要使用红外光源和红外检测器，且样品通常需要准备成KBr片或涂布在红外透明基板上。而拉曼光谱则需要使用激光光源和拉曼散射检测器。
总的来说，虽然红外光谱和拉曼光谱都可以用于化学分析，但它们的原理、应用范围和仪器配置等方面有着一定的区别。在
实际应用中，选择使用哪种光谱技术取决于需要分析的样品类型和所关注的分析信息。
红外光谱和拉曼光谱
芳环的骨架振动约在 1450 ， 1500 ， 1580 ， 1600cm-1 。杂芳环与苯环有相似 之处，也在这一区域有吸收。
(4). 1500～1350cm-1 该区域复杂，主要提供了各种C-H的 伸缩振动的信息。
2．红外光谱的指纹区
1350～400cm-1的低频区称为指纹区。
主要包括 C―O ， C―O―C ， C―X 的伸缩振动，C―C骨架振动和＝CH， ＝CH2的向外弯曲振动 这个区域吸收峰稠密，差别细微， 不好辨认。 650～910cm-1区域有称为苯环取代区。
三、影响官能团吸收频率的因素
1．内部因素 主要指分子的内部结构对基团频率位移 的影响。 （1）.诱导效应 由于取代基具有不同的电负性，通过静 电诱导作用引起分子中化学键电荷分布的变 化，改变了键力常数而导致基团频率位移的 效应称为诱导效应。
C O
1．酮
C
O
νC=O
～1715cm-1
共轭体系使峰位右移，在环酮中环张力 增大，羰基吸收锋左移 2．醛 主要特征峰νC=O ～1725cm-1 此外还有νCH ～2850，2750cm-1两个峰 3．酸 主要特征峰νC=O ～1710cm-1
ν―OH
成的宽峰
红外光谱(IR)和拉曼光谱(Raman)
10 5 N ≈1307
2c
≈1307 (cm-1)
表3-1 化学键的力常数
键 分子 K（×105dyn/cm） H-F HF 9.7 H-Cl HCl 4.8 H-Br HBr 4.1 H-I HI 3.2 H-O H2O 7.8 H-O 游离 7.12 H-S H2S 4.3 H-N NH3 6.5 H-C CH3X 4.7-5.0
波长或波数可以按下式互换：
_
( cm-1)=1/λ(cm)=104/λ(μm)
在2.5μm_ 处，对应的波数值为：
= 104/2.5 (cm-1)=4000cm-1
一般扫描范围在4000~400cm-1。 波长在2.5~25μm，叫中红外区。 波长0·75~2·5μm叫近红外区。 波长在25~100μm叫远红外区。
r/A0 双原子分子势能曲线
常温下分子处于最低振动能级，此时叫基态，V=O。 从基态V0跃迁到第一激发态V=1，V0V1产生的吸收带 较强，叫基频或基峰。 也有从基态跃迁到第二激发态甚至第三激发态，V0V2 或V0V3的跃迁产生的吸收带依次减弱，叫倍频吸收， 用21等表示。
3.2.2 分子振动与红外光谱
12
解:
=1307 12 16 =1725 (cm-1)
12 16
当分子吸收红外光发生跃迁时要满足一定的选律，即振 动能级是量子化的，可能存在的能级要满足下式：
红外光谱与拉曼光谱的区别
红外光谱与拉曼光谱的区别
红外光谱和拉曼光谱是两种常见的分析光谱技术。它们在分析材料的化学成分和结构中都有广泛的应用。然而，红外光谱和拉曼光谱的原理和应用领域不同，它们也有一些明显的区别。
红外光谱是通过分析物质在红外光线下与光的相互作用来对其
进行分析的技术。这些相互作用包括物质分子振动和对称性的变化。红外光谱可以提供有关分子中哪些键结合在一起的信息，因此可用于确定一个物质的分子结构。常见的红外光谱仪使用的是可见光波长范围之外的光，通常在4000 cm^-1到400 cm^-1区域内进行测量。
拉曼光谱也是一种分析物质结构的技术，但是它是通过分析物质在激发光线下与光的相互作用来对其进行分析的。与红外光谱不同，拉曼光谱是通过测量物质分子在激发光线下散射的光的能量来研究
分子结构的振动。拉曼光谱可以为化学物质提供关于键的长度，角度和氧化状态等信息。常见的拉曼光谱仪使用激光作为光源，通常在4000 cm^-1到80 cm^-1区域内进行测量，比红外光谱的测量范围更宽。
总的来说，虽然红外光谱和拉曼光谱都是分析物质结构的技术，但它们的原理和测量方法有所不同，因此它们也各自具有优势和局限性。在实际应用中，科学家可以根据需要选择适当的技术，结合其他分析方法进行全面的分析。
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