拉曼与红外的区别严慧敏-讲义
红外光谱和拉曼光谱的异同
红外光谱和拉曼光谱的异同红外光谱和拉曼光谱是研究分子结构及组态、物质成分鉴定和结构分析的有力工具，由于具有无损伤、灵敏度高和时间短等特点，在物理、化学、生物学、矿物学、考古学和工业产品质量控制等领域中得到了广泛的应用，在物质结构分析中，极性基团如C=O,N-H及S-H 具有强的红外延伸振动，而非极性基团如C=C,C-C及S-S有强的拉曼光谱带，因此，红外光谱和拉曼光谱常常在一起，共同用于完成一个物质分子结构的完整分析。
通常，红外光谱适用于分析干燥的非水样品，拉曼光谱适合于含水的生物系统分析。
总体来说：红外光谱与拉曼光谱同属于分子振动光谱，但红外光谱是吸收光谱，拉曼光谱是散射光谱，二者机制不同，但互为补充。
红外光谱和拉曼光谱的联系和区别具体如下:(1)红外光谱常用于研究极性基团的非对称振动;拉曼光谱常用于研究非极性基团与骨架的对称振动。
红外吸收弱或无吸收的官能团在拉曼散射谱中均有强峰;反之，拉曼散射峰弱则红外吸收强。
例如，许多情况下C =C伸缩振动的拉曼谱带比相应的红外谱带较为强烈，C= O的伸缩振动的红外谱带比相应的拉曼谱带更为显著。
(2)拉曼光谱一次可以同时覆盖40-4000cm-1波数的区间，可对有机物及无机物进行分析。
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，(3)拉曼光谱可测水溶液，而红外光谱不适用于水溶液的测定。
(4)红外光谱解析中的定性三要素(即吸收频率、强度和峰形)对拉曼光谱解析也适用。
但拉曼光谱中还有去偏度P，通过测定P，可以确定分子的对称性。
光源红外光谱光源一、一般是黑体或者是通电碳化硅棒，黑体通常情况下是最佳的光源，原因是处在相同的温度的时候，黑体的辐射功率密度比其他热辐射红外光源都要大得多。
白炽灯泡也能被称为红外光源，有些朋友会觉得不解，白炽灯不是可见光源吗?其实不然，白炽灯可以把它75%的电能都转化成红外辐射光，因此也可以把它叫做红外光源，但因为白炽灯辐射出的红外辐射都被它外面的玻璃壳吸收掉了，所以呈现出来的红外线光并不多，所以说它是一种接近红外光线的光源。
红外光谱与拉曼光谱的区别
红外光谱与拉曼光谱的区别
红外光谱和拉曼光谱是物质分析中常用的两种光谱技术，它们的主要区别在于所测定的谱线类型和分析的方法。
红外光谱涉及物质中的分子振动，通过测量分子在不同频率下的振动能量吸收情况来得到分子结构信息。
而拉曼光谱则是通过测量分子散射光的频率与强度来分析分子结构。
此外，红外光谱对称性较高的分子有较强的吸收，而拉曼光谱则对称性较低的分子有较强的信号。
因此，两种光谱技术通常结合使用，以便更全面地分析样品。
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红外光谱与拉曼光谱的异同点
红外光谱与拉曼光谱的异同点
作为检测物质构成的有效手段，红外光谱和拉曼光谱具有相似性和区别。
在相似之处，首先，它们都是物质分子振动光谱的重要手段之一。
红外光谱和拉曼光谱都是通过测量物质对特定频率的光吸收或散射来识别和定量化学物质。
其次，他们不仅可以用于定性分析，而且可以用于定量分析。
通过每种物质的红外光谱和拉曼光谱的独特性，可以对其进行准确鉴定。
它们也可以通过吸收或散射的光强度来测量物质的浓度。
还有，它们都可以通过在积分球中测量来进行全反射。
尽管他们有共同之处，但红外光谱和拉曼光谱之间也存在显着的差异。
比如，在分析技术上，红外光谱通常使用吸收法，而拉曼光谱使用散射法。
另一个不同点是，红外光谱更多的研究分子的振动模式，而拉曼光谱更重视的是研究分子的旋转模式。
此外，红外光谱受到水吸收的影响更大，而拉曼光谱较少受到水分影响。
在采样方面，拉曼光谱可以进行非接触式采样，而红外光谱通常需要将样品直接接触到探头。
在应用上，由于拉曼光谱对诸如配位化合物、有机化合物等物质的分析能力强，因此在化学、生物及材料科学中有着广泛的应用。
而红外光谱适用于碳氢化合物、无机化合物、有机化合物等物质的分析，在环境监测、食品安全和生物医学等诸多领域都有应用。
总的来说，尽管红外光谱和拉曼光谱在分析化学物质方面都非常有效，但它们在测量技术、影响因素、采样方式以及应用领域等方面存在着显著的异同。
红外光谱IR和拉曼光谱Raman课件
优缺点分析
IR光谱
优点是检测的分子类型广泛，可用于多种类型的化学分析；缺点是需要样品是固态或液态，且某些基团可能无法 检测。
Raman光谱
优点是无需样品制备，对气态、液态和固态样品都适用；缺点是检测灵敏度相对较低，可能需要更长的采集时间 和更强的光源。
选择与应用指南
选择
根据样品的类型和所需的化学信息，选择合适的分析方法。对于需要检测分子振动信息 的样品，IR光谱更为合适；而对于需要快速、非破坏性检测的样品，Raman光谱更为
领域的研究和应用。
04
CATALOGUE
红外光谱（IR）与拉曼光谱（ Raman）比较相似性与差异性Fra bibliotek相似性
两种光谱技术都利用光的散射效应来 检测物质分子结构和振动模式。
差异性
IR光谱主要检测分子中的伸缩振动， 而Raman光谱则主要检测分子的弯曲 振动。此外，IR光谱通常需要样品是 固态或液态，而Raman光谱对气态和 液态样品也适用。
拉曼散射是由于物质的分子振动或转动引起的，散射光的频率与入射光的频率不同 ，产生拉曼位移。
拉曼散射的强度与入射光的波长、物质的浓度和温度等因素有关。
拉曼活性与光谱强度
拉曼活性是指物质在拉曼散射中的表 现程度，与物质的分子结构和对称性 有关。
在拉曼光谱实验中，可以通过控制入 射光的波长和强度，以及选择适当的 实验条件来提高拉曼光谱的强度和分 辨率。
红外光谱解析
特征峰解析
根据红外光谱的特征峰位置和强 度，推断出分子中存在的特定振
动模式。
官能团鉴定
通过比较已知的红外光谱数据，可 以鉴定分子中的官能团或化学键。
结构推断
结合其他谱图数据（如核磁共振、 质谱等），可以推断分子的可能结 构。
拉曼光谱与红外光谱有什么区别
红外光谱源于偶极矩变化；拉曼光谱源于极化 率的变化 拉曼光谱与红外光谱都能得到分子振动和转动光谱，但分子的极化率发生变化 时才能产生拉曼活性，对于红外光谱，只有分子的偶极矩发生变化时才具有红外活 性，因此二者有一定程度的互补性，而不可以互相代替。拉曼光谱在某些实验条件 下具有优于红外光谱的特点，因此拉曼光谱可以充分发挥它在催化研究中的优势： （1）红外光谱一般很难得到低波数（200cm-1 以下）的光谱，但拉曼光谱甚 至可以得到几十个波数的光谱。而低波数光谱区反映催化剂结构信息，特别如分子 筛的不同结构可在低波数光谱区显示出来； （2）由于常用载体(如γ-A12O3 和 SiO2 等)的拉曼散射截面很小，因此载体 对表面负载物种的拉曼光谱的干扰很少。而大部分载体(如γ-A12O3、TiO2 和 SiO2 等)在低波数的红外吸收很强，在 1000cm-1 以下几乎不透过红外光。 （3）由于水的拉曼散射很弱，因此拉曼比红外更适合进行水相体系的研究。 这对于通过水溶液体系制备催化剂过程的研究极为有利，对于水溶液体系的反应研 究也提供了可能性。 拉曼光谱 红外光谱 -1 光谱范围 40-4000cm 光谱范围 400-4000cm-1 更适合无机和配合物 水可作为溶剂 水不能作为溶剂(注：新附件可测) 样品可盛于玻璃瓶 不能用玻璃容器测定 毛细管等容器中直接测定 固体可直接测定，易于升温实验 固体常需要研磨，KBr 压片
拉曼光谱与红外光谱的区别
拉曼光谱和红外光谱是两种常用的光谱分析技术，它们在分子结构和化学成分分析方面有 一些区别。
1. 原理：拉曼光谱是通过测量样品散射光的频移来分析样品的分子振动和转动模式。而红 外光谱是通过测量样品吸收红外光的频率来分析样品的分子振动模式。
2. 能量变化：拉曼光谱是非弹性散射，测量的是光子与分子相互作用后的能量变化。红外 光谱是通过分子吸收红外光的能量来分析分子的振动模式。
拉曼光谱与红外光谱的区别
3. 可测量的范围：拉曼光谱可以测量分子的振动和转动模式，包括低频和高频振动。红外 光谱主要用于测量分子的振动模式，包括伸缩振动和弯曲振动。
4. 样品要求：拉曼光谱对样品的要求相对较松，可以测量固体、液体和气态。
5. 信息获取：拉曼光谱提供了关于分子的化学键和结构的信息，能够检测非常细微的结构 变化。红外光谱提供了关于分子的官能团和官能团之间的化学键的信息，能够确定化合物的 功能团。
拉曼光谱与红外光谱的区别
总的来说，拉曼光谱和红外光谱是两种互补的光谱技术，可以提供不同层面的分子结构和 化学成分信息。选择使用哪种技术取决于所需的分析目的和样品特性。
红外与拉曼的区别
有机化合物的机构表征，即测定——从分子水平上认识物质的基本手段，是有机化学的重要组成部分。
过去主要是依靠化学手段来进行有机化合物的机构测定。
其缺点是费时费力费钱，且需要的样品量大。
例如吗啡碱结构的测定，从1805年开始研究，直至1952年才完全弄清楚，历时147年。
现在的结构测定则是采用现代仪器分析法，它具有省时省力省钱快速的优点。
它不仅可以研究分子的结构还可以探索分子间的各种聚集态的结构类型和构象的状况，对于人类面临的生命科学，材料科学的发展，是极其重要的。
这里我简单调研了两种比较有用的方法：红外光谱和拉曼光谱。
红外光谱分子的总能量有以下几种能量组成：。
其中电子能一般是紫外光谱和可见光谱，也正是电子能的存在才有了我们一般看到的各种化合物的颜色；而振动能和转动能一般所需的能量较低，波长较长，在不同的振动和转动得能级之间进行跃迁，而产生的在红外波段的光谱就是红外光谱。
即使是最简单的水分子，也有不同的振动模式，以最简单的不改变键角的沿轴振动为例，两个氢原子可以是对称地同时向氧原子靠近或离开，也可以是反对称一个靠近氧原子，一个离开氧原子。
当然，还会有其它形式的振动和转动，例如改变键角的剪式振动和摇摆振动。
下面是亚甲基的各种振动类型：由力学知识可知：由n个原子组成的分子有3n-6个（线性分子为3n-5个）振动模式，例如：上述振动虽然不改变极性分子中正、负电荷中心的电荷量，却改变着正、负电中心间的距离，导致分子偶极矩的变化。
相应这种变化，分子中总是存在着不同的振动状态，有着不同的振动频率，因而形成不同的振动能级。
能级间的能量差与红外光子的能量相当。
选择吸收当一束连续波长的红外光透过极性分子材料时，某一波长的红外光的频率若与分子中某一原子或基团的振动频率相同时，即发生共振。
这时，光子的能量通过分子偶极矩的变化传递给分子，导致分子对这一频率的光子的，从振动基态激发到振动激发态，产生振动能级的跃迁。
值得注意的是：正是由于偶极矩的变化才导致了红外吸收，所以对于那些对称原子组成的分子振动不会改变偶极矩，自然也就不会产生红外吸收，对于这样的分子，拉曼光谱方法会更有效，我会在下面讲到。
材料研究方法
拉曼和红外的区别：1拉曼是散射谱，红外式吸收谱2、产生活性的条件不同，拉曼是分子极化度，红外式分子偶极矩。
3、红外吸收强的化学键，拉曼散射效应弱，红外吸收弱的，散射强4、拉曼的图谱比红外的简单，不存在信频峰，泛聘峰。
5、水的极性很强，红外吸收强烈，不适宜。
拉曼散射极其微弱，可直接测量。
1、X射线产生的基本条件：（1）产生自由电子（2）电子定向高速运动（3）电子运动的路径上有使其突然减速的障碍物2、连续X射线的特征:连续X射线是各种波长辐射的混合体；在不同管电压时,在短波长的一边有一个强度为零的短波长极限,但在长波长一边却没有这样明显的极限.；管电压升高,X射线强度增加,连续谱的峰值对应的波长向短波长端移动. λ=hc/ev3、特征谱性质：在管电压下产生；特征谱的位置只与靶材有关；每一种物质的特征x谱线不是一条，存在多个位置；通常特征谱线中Kα线强度最大4、特征谱产生机制：在具有足够高能量的高速电子撞击阳极靶时，会将阳极靶物质中原子K层电子撞出，在K壳层中形成空位，原子系统能量升高，使体系处于不稳定的激发态，按能量最低原理，LMN 层电子会跃入K层的空位，为保持体系能量平衡，跃迁的同时电子会将多余的能量以x射线光量子的形式释放，级特征谱线。
5、从LM壳层中的电子跃入K壳层空位时产生的x射线分别称之为Kα与Kβ谱线，共同构成K系标识x谱线。
6、劳厄方程：a*(cosα-cosα1)=Hλb*(cosβ-cosβ1)=Kλ7、λ＝2×（ d(hkl)/n)×sinθ，d(hkl)/n=d(HKL)d(hkl)=1/d(hkl)*8、差热分析（DTA）是在程序控制温度下测定物质和参比物之间的温度差和温度关系的一种技术。
原理：将温差热电偶的一个热端插在被测式样中，另一个插在待测温度区间内不发生热效应的参比物中，式样和参比物同时升温，测定升温过程的温度差。
热电偶是关键原件，差热分析曲线向上的峰为吸热，下的为放热。
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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
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。
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。
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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
3
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
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。
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。
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
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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。
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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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。
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
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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。
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
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。