第五章振动光谱[研究材料]
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化学反应中的振动光谱技术在化学反应中,振动光谱技术被广泛应用。
振动光谱是通过测量分子的振动能量而得到的光谱。
这种技术非常有用,因为可以知道分子内部的化学键如何振动以及它们之间的相互作用。
这有助于化学家们了解分子结构和它们的性质。
振动光谱分为红外吸收光谱和拉曼散射光谱。
红外吸收光谱主要用于无机化合物和有机化合物的谱学研究,而拉曼散射光谱则适用于这两种类型的化合物。
这些技术非常重要,因为它们可以确定化学物质的组成,并帮助识别未知的化合物。
红外吸收光谱技术红外吸收光谱是通过测量分子中处在不同振动状态的化学键吸收的红外辐射而获得的。
这些化学键被激发到高能态,然后跌落到低能态时会吸收红外光,这种吸收会出现在红外光谱的特定波数。
因此每个化学键都对应着一个独特的吸收波数,这种波数被称为波数。
在红外光谱图形中,每个吸收峰的形式和位置都可以帮助化学家确定分子的化学结构以及化学键的振动方式。
通常,使用红外光谱检测它们的有机分子会有较好的输出。
这种技术可以分析分子的整体结构、分别分子中原子的键、分子中的官能团以及其他相关信息。
实际上,红外光谱技术被广泛应用于医学、化工、制药、食品、生物及环保等领域,是现代化学中不可或缺的一项技术。
拉曼散射光谱技术与红外吸收光谱技术类似,拉曼散射光谱利用的原理也是化学键对不同振动状态的响应。
区别在于,拉曼散射是指分子中的振动引起其自身的极小位移,散射光子后的能量源自于吸收的激发光子,其波数差值即为分子中所发生的振动。
该技术可以分析分子中的化学键和分子的整体结构,且有很高的灵敏度,因此被广泛用于化学、生物、医学等领域。
总结化学反应中的振动光谱技术是化学中不可或缺的一项技术。
通过分析分子的振动能量,可以确定化学键的振动形式、分子的整体结构以及分子内部的化学键之间的相互作用。
红外吸收光谱和拉曼散射光谱是两种常用的振动光谱技术,它们各自有自己的优缺点和特点,可以根据实际需求选择不同的技术来分析不同化学物质的性质和结构。
振动拉曼光谱北京大学实验报告振动拉曼光谱【实验目的】1、观测典型分子的振动拉曼光谱,了解拉曼散射的基本概念和物理图像2、测量退偏度,了解拉曼散射的退偏度和分子对称性的关系。
【实验原理】 1、拉曼散射光通过介质时会有部分光被散射,按照散射光频率的特点将散射分为三种:=0ν?,瑞利散射;ν?较小,布里渊散射;ν?较大,拉曼散射。
拉曼散射是由于物质中分子的振动、转动、晶格振动及各种激发元参与的非弹性散射。
拉曼散射峰对称地分布于瑞利峰两边,ν?<0的称为斯托克斯线,ν?>0的称为反斯托克斯线。
拉曼散射经典图像:受电场为E 的光波的照射,分子将产生一个感应偶极矩P,且满足=P E A ? 。
A 由分子内部运动决定,称为分子极化率。
若分子有内部振动,则A不仅包含常向量0A,还包含与振动频率k ω及初相位k ?相关的向量,由此产生的偶极矩也包含几项,除了辐射原频率0ω的光,还能辐射0k ωω±的光。
拉曼散射量子图像:频率为0ω的光子引起体系从初态i 跃迁至末态f ,同时体系辐射出光子。
出射光的频率由初末两态的能级差决定。
三种能级差分别对应瑞利线、斯托克斯线、反斯托克斯线。
2、退偏度拉曼光谱和入射光的偏振方向有关。
由=P E A ?可知散射光的偏振方向和入射光的偏振方向的关系由极化率张量A 决定,而A包含了分子振动的信息。
所以通过测量偏振拉曼光谱还可以获得有关分子振动的性质。
为此引入退偏度的概念——退偏度是指不同散射组态下散射光强度之比。
定义入射光方向和散射光反向构成的平面为散射平面,常见的三种退偏度为北京大学实验报告()()()nn n nI I θρθθ⊥=,()()()I I θρθθ⊥⊥⊥⊥=,()()()s I I θρθθ⊥⊥⊥=【实验装置】样品:4C C l 液体。
由于液体中分子的转动被抑制,我们观察到的拉曼光谱是纯振动光谱。
若样品是气体,则可能观察到转动光谱。
激光源:产生强度和偏振性俱佳的入射光。