武汉理工大学 材料测试方法 红外与拉曼光谱比较
红外光谱和拉曼光谱分析物质结构
红外光谱：基团测定；拉曼光谱：分子骨架测定；拉曼光谱与红外光谱可以互相补充、互相佐证。
4.3互排与互允法则
STEP3
STEP2
STEP1
互排法则：有对称中心的分子其分子振动，对红外和拉曼之一有活性，则另一非活性。
互允法则：无对称中心的分子其分子振动，对红外和拉曼都是活性的。
相互禁阻规则：对于少数分子振动，其红外和拉曼光谱都是非活性的。即分子的振动既没有偶极距的变化也没有极化率的变化。
拉曼散射的产生原因是光子与分子之间发生了能量交换，改变了光子的能量。
瑞利散射和拉曼散射原理
物质分子总在不停地振动，这种振动是由各种简正振动叠加而成的。结构不对称的分子，具有偶极矩；结构对称的分子不产生偶极矩，但在容易被极化。
当简正振动能产生偶极矩的变化时，它能吸收相应的红外光，即这种简正振动具有红外活性；当分子在振动时产生极化度的变化，它与入射光子产生能量交换，使散射光子的能量与入射光子的能量产生差别，这种能量的差别称为拉曼位移(Raman Shift)，它与分子振动的能级有关，拉曼位移的能量水平也处于红外光谱区。
红外和拉曼光谱分析物质结构
材料学: 梁晓峰(B080459)
2022 - 2023
主要内容
Catalogue
光学分析法
O1
拉曼散射光谱分析法
红外吸收光谱分析方法
红外光谱和拉曼光谱的异同
O2
O3
O4
1光是一种电磁辐射，其能量与其频率直接相关，与物质相互作用的方式有发射、吸收、反射、折射、散射、干涉、衍射等。基于电磁辐射与物质间作用而建立起来的一类分析方法，称为光学分析法。
物质晶格的振动对其最近邻周围非常敏感, 因而拉曼散射可以探测到如晶格空间量级范围的结构及其特性。在固体材料中拉曼激活的机制很多，反映的范围也很广：如分子振动，各种元激发（电子，声子，等离子体等），杂质，缺陷等晶相结构，颗粒大小，薄膜厚度，固相反应，细微结构分析，催化剂等方面的信息。
拉曼和红外光谱快速评价原油性质的可行性比较
拉曼和红外光谱快速评价原油性质的可行性比较近年来，随着新技术在原油开发中的应用，原油性质测量已变得非常重要。
拉曼光谱和红外光谱是对原油性质进行分析测量和快速评价的常用方法，本文将拉曼光谱和红外光谱作为两种检测方法，通过对比分析来评价它们对原油性质测量的可行性。
一、拉曼光谱拉曼光谱（Raman spectroscopy）是一种非破坏性、分子光谱学分析方法，可用于测量大气或液体中溶质的结构和性质。
拉曼光谱通过研究固定波长紫外光照射到溶质上，由溶质发出拉曼散射，从而能够获得溶质组成细节的详细信息。
拉曼光谱法可以用于评估原油中的大量组分，如抗氧化剂、润滑剂、变压器油、润滑油、冷冻油、汽油和柴油等，可以检测石油中的芳香烃、芳烃、环烃和烷烃类化合物。
它可以以非常低的检测灵敏度，短时间内快速准确地识别类型和含量，并且可以有效地分析复杂组分石油样品。
二、红外光谱红外光谱（Infrared Spectroscopy）是一种常用的原子或分子的光谱学分析技术，能够在没有额外外加物质的情况下识别溶液中的物质组成。
红外光谱实验特别适合用于原油的性质测量，可用于确定石油样品中的芳香烃、烷烃、芳烃和环烃组分及其含量。
红外光谱有很高的灵敏度，可以获得准确的结果。
它可以在超短时间内快速准确地识别组分类型和含量，它也有助于理解复杂的研究合成过程，从而提高了研究的效率。
三、拉曼光谱和红外光谱的可行性比较以上概述了拉曼光谱和红外光谱的基本原理，以及它们在原油性质测量方面的应用。
它们在原油性质测量方面均具有良好的性能，但从可行性上来看，仍有一些差异。
首先，在成本方面，拉曼光谱设备昂贵，而红外光谱设备较便宜。
其次，拉曼光谱需要使用激发源，而红外光谱则需要热能。
最后，拉曼光谱仪操作比较复杂，而红外光谱仪操作简单。
综上所述，在原油性质测量中，拉曼光谱和红外光谱均具有良好的性能，但在可行性上，红外光谱相对拉曼光谱优势更明显。
四、结论本文比较了原油性质测量中拉曼光谱和红外光谱的可行性。
傅里叶红外光谱和拉曼光谱的区别与联系
傅里叶红外光谱和拉曼光谱的区别与联系傅里叶红外光谱（Fourier Transform Infrared Spectroscopy, FTIR）和拉曼光谱（Raman Spectroscopy）是常用的分析技术，在有机化学、材料科学、生物医学领域等均有广泛应用。
它们在分析原理、适用范围、技术特点等方面存在着很多区别和联系。
以下是傅里叶红外光谱和拉曼光谱的区别与联系：区别：1.导致谱带的物理机制不同：傅里叶红外光谱利用分子的振动转动辐射，分析样品的红外吸收光谱；而拉曼光谱则是利用分子的转动振动辐射，分析样品的拉曼散射光谱。
2.峰位不同：傅里叶红外光谱的峰位范围一般在4000-400 cm-1，主要分析分子的化学键状态和基团特性；而拉曼光谱的峰位范围一般在4000-50 cm-1，主要分析分子的整体结构及动力学状况。
3.灵敏度不同：相对于傅里叶红外光谱，拉曼光谱的强度更弱，所需的样品量较多，具有较高的灵敏度。
4.技术特点不同：傅里叶红外光谱拥有高分辨率、宽波谱扫描范围、方便快捷等特点，并且不受样品吸收背景干扰；而拉曼光谱则具有无毒无害、不需样品预处理、无须透明样品等特点。
联系：1.分析基本原理相同：傅里叶红外光谱和拉曼光谱都是基于分子对光的作用来分析化学样品的结构和组成。
2.反应IF相同：傅里叶红外光谱和拉曼光谱都可以通过相应的分析方法来反映样品中特定的官能团或化学键。
3.用途相似：傅里叶红外光谱和拉曼光谱在材料分析、制药研发、生物医学、食品安全等领域都有着广泛的应用。
例如用FTIR进行药物分析、化学反应监测、纳米颗粒材料表面特征分析；而拉曼光谱则广泛应用于生物分析、纳米粒子、陶瓷、高分子材料等领域。
综上所述，傅里叶红外光谱和拉曼光谱各有其自身特点和优势，在不同的分析领域和具体应用中，可以灵活选用，互为补充，为科学技术和产业发展提供了重要的支撑。
傅里叶红外光谱和拉曼光谱的区别和联系与区别
傅里叶红外光谱和拉曼光谱的区别和联系与区别
傅里叶红外光谱和拉曼光谱都是分析物质结构和组成的常用技术手段，但二者也存在一些区别和联系：
区别：
1. 基础原理不同：傅里叶红外光谱利用物质分子在红外区域吸收能量的原理，而拉曼光谱则是利用分子在受到激光激发后，发生分子振动而产生散射光的原理。
2. 待测物质不同：傅里叶红外光谱适用于测定分子中存在的不对称振动和对称振动，而拉曼光谱则更适合测定分子中的小振动和大振动。
3. 信号强度不同：傅里叶红外光谱信号强度较高，适用于测定含量较高的样品。
而拉曼光谱信号较弱，更适用于测定稀释度较高的样品。
联系：
1. 都可以提供关于分子结构和组成的信息，有助于分析样品中的化学成分、功能组或配体等。
2. 二者都可以用于检测食品、药物、化妆品等领域的原料和成品。
3. 在谱图分析方面，两者都可以用于进行比较、鉴别和定量分析。
请简述 raman 光谱和红外光谱的联系和区别。
请简述 raman 光谱和红外光谱的联系和区别。
Raman光谱和红外光谱都是用于分析物质结构的非破坏性光谱技术，但它们的原理和应用略有不同。
Raman光谱是通过测量样品散射光的频率变化来分析样品结构的，
其原理是当激光照射样品时，光子与分子发生相互作用，发生Stokes
和Anti-Stokes散射。
Stokes散射是光子与分子相互作用后，使光子
的能量降低，频率下移，而Anti-Stokes散射则是光子的能量和频率
增加。
根据这种散射现象，我们可以得到Raman光谱，其中纵向振动
和横向振动的谱带代表了分子振动的信息。
Raman光谱主要用于分析分
子的振动和固体的结构，具有高灵敏度、高特异性和非破坏性的优点。
红外光谱则是通过测量在物质分子中的振动和转化所产生的细微
振动能谱来分析样品的结构，基于分子中化学键振动和伸缩等量性运
动导致的能量吸收。
当样品被红外光照射后，它会吸收一些频率特定
的光子，而吸收谱就是吸收频率和强度的正常分布。
其中纳米应力和
分子极性等都会影响谱线位置和强度。
红外光谱适用于分析样品中的
官能团和发现新化合物，特别是对无机分子分析效果更明显。
Raman光谱和红外光谱虽然分析原理不同，但它们的应用有重叠之处。
一些晶体的密度、对称性和结构等可由Raman光谱确定，而红外光谱可以用于测量无机物质的分子结构，例如金属氧化物和硫化物。
此外，Raman光谱和红外光谱都可用于表明分子的三维构象，特别是在药物分析中，因为分析药物造成的副作用，这一应用十分重要。
拉曼和红外有什么区别？
拉曼和红外有什么区别？
1）这两者都是振动光谱，从这一点上面来说，确实原理是一样的。
但是红外是吸收光谱，而拉曼是散射光谱。
(2) 至于波长，拉曼采用的是激光作为激发源，波长范围可以从紫
外-可见-红外都可以，最常见的是可见光和NIR的。
而红外只能选择红外光作为光源，包括从远红外到近红外，平时最常用的是中红外，4000cm-1到400cm-1。
(3) 从选择法则上面来说，也就是什么样的振动是红外活性的，什
么样的振动是拉曼活性的，也是不一样的。
红外活性（也就是可以被红外检测到的振动）必须是分子偶极矩发生变化，而拉曼活性的振动必须是有分子的极化性发生改变才能被检测到。
(4)从信号强度来说，拉曼的信号很弱，通常10的6次方-8次方
才有一个拉曼散射的光子。
而相对来说，红外的信号要强！所以在实际应用中，红外更广泛一些！
（5）两者的光谱可以作为互补来确定分子的结构！。
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。
分子拉曼和红外
分子拉曼和红外都是分子光谱技术，用于研究分子的振动和转动状态。
分子拉曼光谱是通过测量分子对激光的散射来获取分子的振动和转动信息。
当激光照射到分子上时，分子会吸收部分光能并发生振动和转动，这些振动和转动会导致分子的极化率发生变化，从而改变分子对激光的散射。
通过测量散射光的频率和强度，可以得到分子的振动和转动信息。
红外光谱是通过测量分子对红外光的吸收来获取分子的振动和转动信息。
当红外光照射到分子上时，分子会吸收部分光能并发生振动和转动，这些振动和转动会导致分子的偶极矩发生变化，从而改变分子对红外光的吸收。
通过测量吸收光的频率和强度，可以得到分子的振动和转动信息。
分子拉曼和红外技术都可以用于分子结构的鉴定、化学反应的研究、材料的表征等领域。
它们的主要区别在于拉曼光谱是通过测量散射光的频率和强度来获取分子的振动和转动信息，而红外光谱是通过测量吸收光的频率和强度来获取分子的振动和转动信息。
此外，拉曼光谱对非极性分子的检测更敏感，而红外光谱对极性分子的检测更敏感。
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相互关系----经验规则
(1)相互排斥规则： 凡有对称中心的分子，若有拉曼活性，
则红外是非活性的；若红外活性，则拉曼 非活性。 (2) 相互允许规则：
凡无对称中心的分子，大多数的分子， 红外和拉曼都活性。
(3) 相互禁止规则：
少数分子的振动，既非拉曼活性，又非 红外活性。
如：乙烯分子的扭曲振动，在红外和拉 曼光谱中均观察不到该振动的谱带。
拉曼光谱与红外光谱分析方法比较
拉曼光谱 光谱范围100-4000Cm-1
中红外光谱 光谱范围400-4000Cm-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 的单色性激光
波长大于800nm的多色光
一 相同之处 同属分子振(转)动光谱
二 不同之处 红外：分子对红外光的吸收； 强度由分子偶极距决定。 拉曼：分子对激光(单色光)的散射； 强度由分子极化率决定。
三 互补
红外：适用于研究不同原子的极性键的 振动。
－OH, －C＝O，－C－X 拉曼：适用于研究同原子的非极性键振 动。
－N－N－, －C－C－
拉曼光谱与红外光谱用途的差别：
1) 在鉴定有机化合物方面，红外光谱 具有较大的优势，主要原因是红外光 谱的标准数据库比拉曼光谱的丰富。
2）在鉴定无机化合物方面，拉曼光谱仪 获得400cm-1以下的谱图信息要比红外光 谱仪容易得多。因此，无机化合物的拉 曼光谱信息量比红外光谱的大。
3）拉曼光谱与红外光谱可以互相补充、 互相佐证。
本节小结
红外与拉曼光谱的比较。
5.8 红外与拉曼光谱比较
5.8.1 红外活性和拉曼活性振动
① 红外活性振动 永久偶极矩；极性基团 红外活性振动—伴有偶极矩变化的振动。
② 拉曼活性振动 诱导偶极矩； = E 拉曼活性振动—伴随有极化率变化的振
动。
O=C=O
对称伸缩
O=C=O
反对称伸缩
偶极距不变无红外活性 极化率变有拉曼活性
偶极距变有红外活性 极化率不变无拉曼活性
对称伸缩时： 不改变偶极矩，所以，没有红外活性；但 产生周期性极化度的改变，距离近时电子 云变形小，距离远时电子云变形大，因 此，是拉曼活性的。
非对称伸缩时： 一个键的核间距变大，一个键的核间距变 小，有红外活性；但极化度一个变小，一 个变大，总的结果是拉曼非活性。
5.8.2 拉曼光谱与红外光谱的比较