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

1.3 单色器：由色散原件、准直镜和狭缝构成

1.4 检测器：常用的是真空热电偶、热释电检测器和碲镉汞检测器

Fourier变换红外光谱仪：没有色散元件，主要由光源（硅碳棒、高压汞灯）、

Michelson干涉仪、检测器、计算机和记录仪组成。

2.激光Raman光谱仪：基本组成有激光光源、样品池、单色器和检测记录系统四部分，

并配有微机控制仪器操作和处理数据。

三. 应用

1.红外光谱

1.1定性分析

已知物的鉴定：将试样的谱图与标样的谱图进行对照，或者与文献上的标准谱图进行对照。如果两张谱图各吸收峰的位置和形状完全相同，峰的相对强度一样，就可以认为样品是该种标准物。

未知物结构的测定：测定未知物的结构，是红外光谱法定性分析的一个重要用途。

2.2定量分析

红外光谱定量分析是依据物质组分的吸收峰强度来进行的，它的理论基础是

Lambert-Beer定律。优点是有许多谱带可供选择，有利于排出干扰；

2.Raman光谱

2.1有机物结构分析

红外光谱与Raman光谱都反映了有关分子振动的信息，但由于它们产生的机理不同，红外活性与Raman活性常常有很大差异。

2.2高分子聚合物的研究

激光Raman光谱特别适合于高聚物碳链骨架或环的测定，并能很好地区分各种异构体，如单体异构、位置异构、几何异构、顺反异构等

2.3生物大分子的研究

水的Raman散射很弱，因此Raman光谱对水溶液的生物化学研究具有突出的意义。激光光束可聚焦至很小的范围，测定样品的用量可低至几微克，并在接近于自然状态的极稀浓度下测定生物分子的组成、构象和分子间的相互作用等问题。

2.4定量分析

Raman谱线的强度与入射光的强度和样品分子的浓度呈正比，当实验条件一定时，Raman散射的强度与样品的浓度呈简单的线性关系。Raman光谱的定量分析常用内标法来测定，检出限在μg·m L−1数量级，可用于有机化合物和无机阴离子的分析