拉曼与红外的区别严慧敏-讲义

2、拉曼一次可以同时覆盖40-4000波数的区间，可对
有机物及无机物进行分析。相反，若让红外光谱覆
盖相同的区间则必须改变光栅、光束分离器、滤波
器和检测器
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拉曼光谱技术的优越性
3、拉曼光谱谱峰清晰尖锐，更适合定量研究、数据库搜 索、以及运用差异分析进行定性研究。在化学结构分 析中，独立的拉曼区间的强度可以和功能基团的数量 相关。
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拉曼光谱的应用
• 一些有机物分子中极性基团和骨架结构的相对振动有强的拉曼 谱带。
• 高度非对称的振动及一些强极性基团的非对称振动有强的红外 谱带。
• 一些有机化合物分子则介乎非极性基团和强极性基团之间，其 特征频率在两个光谱中大多能反映，其中拉曼光谱谱带较清晰， 容易确定谱带的归属。
• 拉曼光谱法还能测定物质的偏振度，可以确定分子的对称性。
其他应用
• 用通常的拉曼光谱可以进行半导体、陶瓷等无机材 料的分析。如应力分析、晶体结构解析等。
• 拉曼光谱还是分析合成高分子、生物大分子分析的 重要手段。如分子取向、蛋白质的巯基、卟啉环的 分析。
线； ➢ 对位取代基的半环拉曼位移为635cm-1； ➢ 邻位取代的苯环为1035±15cm-1。
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定量分析
拉曼光谱技术作定量分析的基础是测得的分析物 拉曼峰强与分析物浓度间有线性比例关系。分析 物拉曼峰面积（累积强度）与分析物浓度间的关 系曲线称为标定曲线。通常对标定物曲线应用最 小二乘法拟合以建立一方程式，据此从拉曼峰面 积计算得到分析物浓度。
3）一般情况下，斯托克斯线比反斯托克斯线的强度 大。这是由于Boltzmann分布，处于振动基态上的粒 子数远大于处于振动激发态上的粒子数。
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拉曼光谱技术的优越性
提供快速、简单、可重复、且更重要的是无损伤的定
性定量分析，它无需样品准备，样品可直接通过光纤
探头或者通过玻璃、石英、和光纤测量。此外
1、由于水的拉曼散射很微弱，拉曼光谱是研究水溶液 中的生物样品和化学化合物的理想工具。
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CCl4的拉曼光谱 Rayleigh scattering
Stocks lines
anti-Stockes lines
Δν/cm-1
红外与拉曼谱图对比
红外光谱：基团； 拉曼光谱：分子骨架测定；
红外及拉曼光谱法的比较
在分子结构分析中,拉曼光谱与红外光谱是相互补充的。
拉曼光谱与红外光谱分析方法比较
拉曼与红外的区别严 慧敏
• 普通拉曼光谱与红外光谱的比较 • 普通拉曼光谱应用
2020/12/14
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• 拉曼光谱简介
拉曼光谱是研究分子振动的一种光谱方法,它的原理和 机制都与红外光谱不同,但它提供的结构信息却是类似 的,都是关于分子内部各种简正振动频率及有关振动能 级的情况,从而可以用来鉴定分子中存在的官能团。 拉曼光谱是通过测定散射光相对入射光频率的变化来 获取分子内部结构信息。
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1.在化学研究中的应用
2020/12/14
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定性分析
因不同的物质具有不同的特征光谱，故可以通过 光谱进行定性分析。拉曼定性测量提供有关样品 中振动谱带的准确光谱信息。由于拉曼光谱适合 于特定的化合物，拉曼定性测量可用于简便鉴别 试验以及结构解析。
天然鸡血石的拉曼光谱:
仿造鸡血石的拉曼光谱
4 红外光谱—源于偶极矩变化
拉曼活性 红外活性
红外活性 拉曼光谱—源于极化率变化
拉曼散射光谱明显的特征
反斯托克斯
斯托克斯
拉曼散射光谱明显的特征
1）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；
2）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。
由拉曼光谱可以获得有机化合物的各种结构信息： 1）同种分子的非极性键S-S，C=C，N=N，CC产生强拉曼
谱带， 随单键双键三键谱带强度增加。 2）红外光谱中，由C N，C=S，S-H伸缩振动产生的谱带一
般较弱或强度可变，而在拉曼光谱中则是强谱带。 3）环状化合物的对称振动常常是最强的拉曼谱带。
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4、因为激光束的直径在它的聚焦部位通常只有0.2-2毫米， 常规拉曼光谱只需要少量的样品就可以得到。这是拉 曼光谱相对常规红外光谱一个很大的优势。而且，拉 曼显微镜物镜可将激光束进一步聚焦至20微米甚至更 小，可分析更小面积的样品。
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普通拉曼光谱应用
拉曼光谱分析技术是以拉曼效应为基础建立起来的分 子结构表征技术,其信号来源与分子的振动和转动。
Applications of Raman spectroscopy
4）在拉曼光谱中，X=Y=Z，C=N=C，O=C=O-这类键的对称 伸缩振动是强谱带，这类键的反对称伸缩振动是弱谱带。 红外光谱与此相反。
5）C-C伸缩振动在拉曼光谱中是强谱带。
6）醇和烷烃的拉曼光谱是相似的：I. C-O键与C-C键的力常数 或键的强度没有很大差别。II. 羟基和甲基的质量仅相差2 单位。 III.与C-H和N-H谱带比较，O-H拉曼谱带较弱。
拉曼光谱 光 谱 范 围 40-4000C m -1
红外光谱 光 谱 范 围 400-4000C m -1
水可作为溶剂
样品可盛于玻璃瓶，毛细管等容器 中直接测定
固体样品可直接测定
水不能作为溶剂 不能用玻璃容器测定 需要研磨制成 KBR 压片
拉曼光谱与红外光谱分析方法比较
1 S C S
2 S C S 3 S C S
拉曼光谱的分析方向有： • 定性分析：不同的物质具有不同的特征光谱，因此
可以通过光谱进行定性分析。 • 结构分析：对光谱谱带的分析,又是进行物质结构分
析的基础。 • 定量分析：根据物质对光谱的吸光度的特点,可以对
物质的量有很好的分析能力。
Applications of Raman spectroscopy
各种碳材料的拉曼光谱
• 直链CH2碳原子的折叠振动频率：
Nc为碳原子数 • 不同的碳材料其拉曼光谱不同，
因此可用于进行定性鉴定。
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结构分析
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苯环中取代基的确定
取代基的位置不同，苯环的拉曼位移也不相同，因而可根据拉 曼位移值来确定取代基在苯环上的位置。
例如： ➢ 所有间位取代的苯环在拉曼位移值为1000cm-1处都有一强的拉曼