红外光谱与拉曼光谱
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– 是利用分光原理制成的 – 其主要部分是带有色散元件的单色器，
因而叫作分光光度计。 – 红外分光光度计主要由三大部分组成：
光源、 单色器 和记录系统。
22 可编辑ppt
红外分光光度计的缺点：
– 由于色散元件将复色光分成单色光，经 出射狭缝进入检测器，所以：
1. 使到达检测器的光强大大减弱 2. 时间响应也较长 3. 仪器的分辨率和灵敏度随着波长不断改
发射波谱 发射光谱 荧光光谱 磷光光谱
3 可编辑ppt
波谱技术中的关键是检测组成材料的 各种微粒在辐射条件下的特征能态的 跃迁。
分子的总能量由以下几项组成：
– 电子的能量（E电）； – 振动能量（E振）； – 转动能量（E转）； – 平动能量（E平）；
分子吸收电磁波辐射时的能量的变化
ΔE＝ ΔE电＋ΔE振＋ ΔE转＋ ΔE平
1．电磁辐射与物质分子的相互作 用
E＝hv ΔE＝hν0 – 由于被物质吸收而产生的光强度按其
频率的分布称为吸收光谱。
11 可编辑ppt
2、双原子分子的振动模型
re
12 可编辑ppt
F=-KΔr 由于 F＝ma
如果双原子运动是谐振运动，那么就可以 把它考虑为匀速运动的物体在其直径上的 投影运动，则位移和时间的关系为：
4 可编辑ppt
分子振动光谱
– 红外: 是一种吸收光谱
对低对称性的分子，易产生偶极矩的变 化，红外光谱有强谱带，这对于极性分 子或取代基团分析有利。
– 拉曼光谱: 是一种散射光谱
对于高对称性的分子，易产生诱导偶极 距的变化，拉曼光谱有强谱带，这对于 非极性分子或取代基团的分析有利。
在研究高聚物结构的对称性方面， 红外和拉曼光谱两者相互补充。
20 可编辑ppt
16.1.2 实验设备及实验技术
1．红外光谱仪
– 目前红外光谱仪可分为两大类:
利用分光原理制成的色散型红外光谱仪
– 根据分光元件的不同，色散型红外光谱仪 又分为 • 棱镜型 • 和光栅型两种。
利用干涉调频原理制成的傅里叶变换红 外光谱仪。
21 可编辑ppt
色散型红外光谱仪
25 可编辑ppt
构成单元如下图所示：
26 可编辑ppt
傅里叶变换红外光谱仪的优点：
– 排除了色散型仪器的单色器和出射狭缝， 使得到达检测器的光能量大为提高
– 提高了仪器的灵敏度
– 在整个测量范围内分辨率是一个常数，不 随波长变化而改变。
– 采用了高响应的检测器，大大提高了光谱 的时间响应。
是红外光谱应用中最重要的部分 红外光谱常采用波数（v）作单位：
(cm1)(1m1)104
8 可编辑ppt
高聚物分子中的各种化学键或基团， 如C-C,C=C,C-O,C=O,O-H,N-H、苯 环等
它们会吸收不同频率的红外辐射而 产生特征的红外吸收光谱：
– 因此利用红外光谱可以鉴定这些化学 键或基团的存在。
振动频率
13 可编辑ppt
14 可编辑ppt
以HCl为例：
– K=5.1×105
15 可编辑ppt
19 可编辑ppt
在以下各处出现酰胺基的特征谱带，3300cm-1 [υ( NH)] 1635cm-1 [υ( C=O)],1540cm-1 [υ(NH)+υ(N-C)]以及690 cm-1和 580 cm-1，但在1400-800cm-1 又有细小的区别。
第十六章 红外光谱与拉曼光谱
1 可编辑pptwenku.baidu.com
红外光谱和拉曼光谱属于波谱技术 的范畴。
波谱技术
– 是某种特定波长、强度的辐射能通过 特征能态间的跃迁后而引发的电磁波 谱。
2 可编辑ppt
波谱技术分两大类：
– 吸收波谱和发射波谱
吸收波谱 紫外、可见分光光谱
红外分光光谱 微波光谱
X射线吸收光谱 核磁共振光谱 电子自旋共振光谱
因此对于微量样品的测定、分辨近似 结构、测量瞬态过程以及与色谱仪联 机使用等均提供了极为有利的条件。
27 可编辑ppt
2．制样技术
– 红外光谱要求样品厚度：
定性分析10－30μm；
定量分析从几个微米到毫米以上。
– 在测试过程中，要保证透光度应在 15％ -70%的范围内。
样品过厚，许多主要的谱带都吸收到顶， 彼此连成一片，看不出准确的波数位置 和精细结构；
9 可编辑ppt
红外光谱作为“分子指纹”被广 泛地用于分子结构的基础研究和化 学组成的研究上。
依据分子红外光谱的
– 吸收谱带频率的位置、强度、形状以 及吸收谱带和温度、聚集态、溶剂等 的关系
便可确定分子的空间构型，求出化 学键的力常数、键长和键角等。
10 可编辑ppt
16．1 ．1红外光谱的基本原理
样品过薄，许多中等强度和弱的谱带由
于吸收太弱，在谱图上只有一个模糊的
可编辑ppt 轮廓，失去谱图的特征。
28
干涉条纹的影响：
– 干涉条纹与光谱迭加一起：
将使谱带变形 特别对定量分析的精确度影响较大
– 在长波区域影响更为突出。
29 可编辑ppt
消除干涉条纹的方法有：
– ①样品表面粗糙化，可以在粗糙的物 体表面做膜，也可以做膜后用砂纸将 样品一侧或两侧打毛；
– ②采用楔型薄膜； – ③在样品薄膜两侧涂上一层折射率和
样品相近，且对红外透明的物质，最 常用的有石蜡油和全氟煤油。
30 可编辑ppt
样品的制备 （1）溶液
– 溶液制样技术在小分子化合物的红外 光谱测量中获得广泛应用，特别是在 定量分析中，这一制样技术具有很多 优点。
– 但在高聚物的研究中却用得很少。
5 可编辑ppt
16.1 红外光谱
6 可编辑ppt
红外光谱的波长范围是0.8- 1000μm， 又可分成三个部分：
0.8－2.5μm，称为近红外区; 2.5－50μm，称为中红外区； 50－1 000μm或称为远红外区。
7 可编辑ppt
中红外区：
– 光谱是来自物质吸收能量以后，引起 分子振动能级之间的跃迁，因此称为 分子的振动光谱。
变。
– 这些弱点的存在限制了色散型红外 光谱仪的发展。
24 可编辑ppt
傅里叶变换红外光谱仪：
– 关键部分是干涉仪系统。 – 由干涉仪完成干涉调频，在连续改变
光程差的同时，记录下中央干涉条纹 的光强度变化，即得到干涉图。 – 利用电子计算机将这一干涉图进行傅 里叶函数的余弦变换，最后得到入们 可辨认的红外光谱图。
因而叫作分光光度计。 – 红外分光光度计主要由三大部分组成：
光源、 单色器 和记录系统。
22 可编辑ppt
红外分光光度计的缺点：
– 由于色散元件将复色光分成单色光，经 出射狭缝进入检测器，所以：
1. 使到达检测器的光强大大减弱 2. 时间响应也较长 3. 仪器的分辨率和灵敏度随着波长不断改
发射波谱 发射光谱 荧光光谱 磷光光谱
3 可编辑ppt
波谱技术中的关键是检测组成材料的 各种微粒在辐射条件下的特征能态的 跃迁。
分子的总能量由以下几项组成：
– 电子的能量（E电）； – 振动能量（E振）； – 转动能量（E转）； – 平动能量（E平）；
分子吸收电磁波辐射时的能量的变化
ΔE＝ ΔE电＋ΔE振＋ ΔE转＋ ΔE平
1．电磁辐射与物质分子的相互作 用
E＝hv ΔE＝hν0 – 由于被物质吸收而产生的光强度按其
频率的分布称为吸收光谱。
11 可编辑ppt
2、双原子分子的振动模型
re
12 可编辑ppt
F=-KΔr 由于 F＝ma
如果双原子运动是谐振运动，那么就可以 把它考虑为匀速运动的物体在其直径上的 投影运动，则位移和时间的关系为：
4 可编辑ppt
分子振动光谱
– 红外: 是一种吸收光谱
对低对称性的分子，易产生偶极矩的变 化，红外光谱有强谱带，这对于极性分 子或取代基团分析有利。
– 拉曼光谱: 是一种散射光谱
对于高对称性的分子，易产生诱导偶极 距的变化，拉曼光谱有强谱带，这对于 非极性分子或取代基团的分析有利。
在研究高聚物结构的对称性方面， 红外和拉曼光谱两者相互补充。
20 可编辑ppt
16.1.2 实验设备及实验技术
1．红外光谱仪
– 目前红外光谱仪可分为两大类:
利用分光原理制成的色散型红外光谱仪
– 根据分光元件的不同，色散型红外光谱仪 又分为 • 棱镜型 • 和光栅型两种。
利用干涉调频原理制成的傅里叶变换红 外光谱仪。
21 可编辑ppt
色散型红外光谱仪
25 可编辑ppt
构成单元如下图所示：
26 可编辑ppt
傅里叶变换红外光谱仪的优点：
– 排除了色散型仪器的单色器和出射狭缝， 使得到达检测器的光能量大为提高
– 提高了仪器的灵敏度
– 在整个测量范围内分辨率是一个常数，不 随波长变化而改变。
– 采用了高响应的检测器，大大提高了光谱 的时间响应。
是红外光谱应用中最重要的部分 红外光谱常采用波数（v）作单位：
(cm1)(1m1)104
8 可编辑ppt
高聚物分子中的各种化学键或基团， 如C-C,C=C,C-O,C=O,O-H,N-H、苯 环等
它们会吸收不同频率的红外辐射而 产生特征的红外吸收光谱：
– 因此利用红外光谱可以鉴定这些化学 键或基团的存在。
振动频率
13 可编辑ppt
14 可编辑ppt
以HCl为例：
– K=5.1×105
15 可编辑ppt
19 可编辑ppt
在以下各处出现酰胺基的特征谱带，3300cm-1 [υ( NH)] 1635cm-1 [υ( C=O)],1540cm-1 [υ(NH)+υ(N-C)]以及690 cm-1和 580 cm-1，但在1400-800cm-1 又有细小的区别。
第十六章 红外光谱与拉曼光谱
1 可编辑pptwenku.baidu.com
红外光谱和拉曼光谱属于波谱技术 的范畴。
波谱技术
– 是某种特定波长、强度的辐射能通过 特征能态间的跃迁后而引发的电磁波 谱。
2 可编辑ppt
波谱技术分两大类：
– 吸收波谱和发射波谱
吸收波谱 紫外、可见分光光谱
红外分光光谱 微波光谱
X射线吸收光谱 核磁共振光谱 电子自旋共振光谱
因此对于微量样品的测定、分辨近似 结构、测量瞬态过程以及与色谱仪联 机使用等均提供了极为有利的条件。
27 可编辑ppt
2．制样技术
– 红外光谱要求样品厚度：
定性分析10－30μm；
定量分析从几个微米到毫米以上。
– 在测试过程中，要保证透光度应在 15％ -70%的范围内。
样品过厚，许多主要的谱带都吸收到顶， 彼此连成一片，看不出准确的波数位置 和精细结构；
9 可编辑ppt
红外光谱作为“分子指纹”被广 泛地用于分子结构的基础研究和化 学组成的研究上。
依据分子红外光谱的
– 吸收谱带频率的位置、强度、形状以 及吸收谱带和温度、聚集态、溶剂等 的关系
便可确定分子的空间构型，求出化 学键的力常数、键长和键角等。
10 可编辑ppt
16．1 ．1红外光谱的基本原理
样品过薄，许多中等强度和弱的谱带由
于吸收太弱，在谱图上只有一个模糊的
可编辑ppt 轮廓，失去谱图的特征。
28
干涉条纹的影响：
– 干涉条纹与光谱迭加一起：
将使谱带变形 特别对定量分析的精确度影响较大
– 在长波区域影响更为突出。
29 可编辑ppt
消除干涉条纹的方法有：
– ①样品表面粗糙化，可以在粗糙的物 体表面做膜，也可以做膜后用砂纸将 样品一侧或两侧打毛；
– ②采用楔型薄膜； – ③在样品薄膜两侧涂上一层折射率和
样品相近，且对红外透明的物质，最 常用的有石蜡油和全氟煤油。
30 可编辑ppt
样品的制备 （1）溶液
– 溶液制样技术在小分子化合物的红外 光谱测量中获得广泛应用，特别是在 定量分析中，这一制样技术具有很多 优点。
– 但在高聚物的研究中却用得很少。
5 可编辑ppt
16.1 红外光谱
6 可编辑ppt
红外光谱的波长范围是0.8- 1000μm， 又可分成三个部分：
0.8－2.5μm，称为近红外区; 2.5－50μm，称为中红外区； 50－1 000μm或称为远红外区。
7 可编辑ppt
中红外区：
– 光谱是来自物质吸收能量以后，引起 分子振动能级之间的跃迁，因此称为 分子的振动光谱。
变。
– 这些弱点的存在限制了色散型红外 光谱仪的发展。
24 可编辑ppt
傅里叶变换红外光谱仪：
– 关键部分是干涉仪系统。 – 由干涉仪完成干涉调频，在连续改变
光程差的同时，记录下中央干涉条纹 的光强度变化，即得到干涉图。 – 利用电子计算机将这一干涉图进行傅 里叶函数的余弦变换，最后得到入们 可辨认的红外光谱图。