2021年红外光谱IR和拉曼光谱Raman讲义.ppt

在十九世纪初就发现了红外线,到1892年有人利用岩盐棱镜和测热幅射计(电阻温度计)测定了20多种有机化合物的红外光谱。
1905年科伯伦茨发表了128种有机和无机化合物的红外光谱，红外光谱与分子结构间的特定联系才被确认。
到1930年前后，随着量子理论的提出和发展，红外光谱的研究得到了全面深入的开展，并且依据测得的大量物质的红外光谱。
1947年第一台实用的双光束自动记录的红外分光光度计问世。这是一台以棱镜作为色散元件的第一代红外分光光度计。
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到了六十年代，用光栅代替棱镜作分光器的第二代红外光谱仪投入了使用。这种计算机化的光栅为分光部件的第二代红外分光光度计仍在应用。
七十年代后期，干涉型傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR)投入了使用，这就是第三代红外分光光度计。
近来，已采用可调激光器作为光源来代替单色器，研制成功了激光红外分光光度计，即第四代红外分光光度计，它具有更高的分辨率和更广的应用范围，但目前还未普及。
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（1）红外光谱是依据样品 吸收谱带的位置、强度、形状、个数，推测分子中某种官能团的存在与否，推测官能团的邻近基团，确定化合物结构。
（2） 红外光谱不破坏样品，并且对任何样品的存在状态都适用，如气体、液体、可研细的固体或薄膜似的固体都可以分析。测定方便，制样简单。
（3）红外光谱特征性高。由于红外光谱信息多，可以对不同结构的化合物给出特征性的谱图，从“指纹区”就可以确定化合物的异同。所以人们也常把红外光谱叫“分子指纹光谱”。
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（5）所需样品用量少，且可以回收。红外光谱分析一次用样量约1~5mg，有时甚至可以只用几十微克。
(4）分析时间短。一般红外光谱做一个样可在10~30分钟内完成。如果采用傅里叶变换红外光谱仪在一秒钟以内就可完成扫描。为快速分析的动力学研究提供了十分有用的工具。
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邻二甲苯的红外光谱图
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纵坐标是百分透过率T%。
百分透过率的定义是幅射光透过样品物质的百分率，即
T%= I/I0×100%， I是透过强度，Io为入射强度。
横坐标：上方的横坐标是波长λ，单位μm;下方的横坐标是波数（用 表示，波数大，频率也大），单位是cm-1。
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，对应的波数值为：
= 104/ (cm-1)=4000cm-1
( cm-1)=1/λ(cm)=104/λ(μm)
波数即波长的倒数，表示单位(cm)长度光中所含光波的数目。
波长或波数可以按下式互换：
一般扫描范围在4000~400cm-1。
~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。
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红外光谱基本原理
化学键的振动与频率
双原子分子中化学键的振动可按谐振子处理。
υ=
若用波数取代振动频率,则有下式:
用虎克定律来表示振动频率、原子质量和键力常数之间的关系：
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=
K为键力常数，(lA0)后的回复力，单位是 dyn/cm。
μ’ 为折合质量。 μ’=m1m2/（m1+m2） (m为原子质量)
原子质量用相对原子量代替: m1=M1/N, m2=M2/N 。 M1、M2为原子量，N为阿佛加德罗常数。
将π、c和N的数值代入(2)式，并指定将键力常数(见p 61 表3-1)中的105代入。
≈1307
≈1307
(cm-1)
=
Cm-1 (2)
μ为折合原子量
μ=
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表3-1 化学键的力常数
键
分子
K（×105dyn/cm）
键
分子
K