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2023-06-23
常规应用丨振动拉曼光谱技术
【摘要】：振动拉曼光谱是历史上最早也是迄今为止应用最广泛的拉曼谱。利用拉曼光谱的这一性质，可以获得样品的成分、微结构和内部运动的信息。它们的不同之处是红外光谱中需要分子有偶极矩的变化，而拉曼光谱需要分子有极化率的变化。所以说，红外和拉曼光谱研究分子结构及振动模式是互补的。从以上表述可以知道，利用拉曼光谱可以得出物质的分子振动能级情况，从而可以鉴别物质的分子结构。
振动拉曼光谱是历史上最早也是迄今为止应用最广泛的拉曼谱。振动光谱是指物质受光的作用，引起分子或原子基团的振动，从而产生对光的吸收或散射。振动频率与原子或离子的性质、在空间的位形以及它们彼此间或与外界的相互作用等因素相关。如图5-8和图5-9分别展示了O—C—O和苯等比较复杂化学键的不同振动模式所对应的拉曼频率。从图5-8中可以看到三种振动模式对应的振动频率是不相同的。图5-9进一步证明：含有相同C和H原子的C—H键和苯环的振动频率并不相同；而且即使同一个苯环，由于环的振动模式不同，它们之间的频率也具有很大的差异。
图5-8 O—C—O化学键不同振动模式所对应的拉曼频率示意图
图5-9 含有同样C和H原子的苯环和C—H键的不同振动模式所对应的拉曼频率图
对于不同成分、不同微观结构和内部运动的物质，就会有各自不同的拉曼光谱，因此，每种分子的成分和结构都对应着特征拉曼光谱，即所谓“指纹谱”。利用拉曼光谱的这一性质，可以获得样品的成分、微结构和内部运动的信息。在这方面的应用，拉曼光谱类似于红外光谱，都是用来研究分子的转动和振动能级的。它们的不同之处是红外光谱中需要分子有偶极矩的变化，而拉曼光谱需要分子有极化率的变化。一般来讲，对于具有中心对称的分子，偶极矩和极化率中只会有一个量变化，而不会同时出现变化。例如，C≡N、C＝S、S—H伸缩振动在拉曼光谱中是强谱带，而红外谱较弱；C＝N＝C、O＝C＝O的对称伸缩振动是拉曼强谱带，反对称伸缩振动是弱谱带，红外光谱与之相反。所以说，红外和拉曼光谱研究分子结构及振动模式是互补的。
从以上表述可以知道，利用拉曼光谱可以得出物质的分子振动能级情况，从而可以鉴别物质的分子结构。这类分析方法有定性分析和等量分析两类。
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