紅外吸收光譜和拉曼散射光譜的區(qū)別與聯(lián)系
紅外光譜和拉曼光譜都屬于分子振動(dòng)光譜，作為兩種重要的研究手段常被用于結(jié)構(gòu)鑒定、反應(yīng)分析和晶型研究等領(lǐng)域，是分子結(jié)構(gòu)層面的有力研究手段。二者相輔相成，既互相補(bǔ)充又有很大的差別。
紅外吸收光譜是由分子振動(dòng)產(chǎn)生，分子振動(dòng)是指分子中各原子在平衡位置附近作相對(duì)運(yùn)動(dòng)，多原子分子可組成多種振動(dòng)圖形。當(dāng)分子中各原子以同一頻率、同一相位在平衡位置附近作簡(jiǎn)諧振動(dòng)時(shí)，這種振動(dòng)方式稱簡(jiǎn)正振動(dòng)（例如伸縮振動(dòng)和彎曲振動(dòng)）。分子振動(dòng)的能量與紅外射線的光量子能量正好對(duì)應(yīng)，因此當(dāng)分子的振動(dòng)狀態(tài)改變時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生紅外光譜，也可以因紅外輻射激發(fā)分子而振動(dòng)而產(chǎn)生紅外吸收光譜。每種分子都有由其組成和結(jié)構(gòu)決定的獨(dú)有的紅外吸收光譜，據(jù)此可以對(duì)分子進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析和鑒定。
與紅外吸收光譜不同，拉曼光譜測(cè)定的是樣品的發(fā)射光譜。當(dāng)單色激光照射在樣品上時(shí)，分子的極化率發(fā)生變化，大部分光透過(guò)而小部分光會(huì)被樣品向各個(gè)方向上散射，這些光的散射又分為瑞利散射和拉曼散射兩種。
光子和樣品分子發(fā)生彈性碰撞時(shí)，光子和分子之間沒有能量交換，散射光能量和入射光能量相同，這種光的彈性碰撞，叫做瑞利散射，不負(fù)載樣品的任何信息。當(dāng)光子和樣品分子發(fā)生非彈性碰撞時(shí)，散射光能量和入射光能量大小不同，光的頻率和方向都有所改變，這種散射稱為拉曼散射。負(fù)載有樣品的信息。
拉曼散射光的強(qiáng)度約占總散射光強(qiáng)度的10-6～10-10，因此相對(duì)來(lái)講，拉曼散射是一類強(qiáng)度很弱的光譜。不同化學(xué)鍵的不同振動(dòng)方式?jīng)Q定了其能級(jí)間的能量變化，與之對(duì)應(yīng)特征拉曼位移。
對(duì)同一基團(tuán)來(lái)講，其存在幾種振動(dòng)模式時(shí)，偶極矩變化大的振動(dòng)，紅外吸收信號(hào)強(qiáng)，拉曼信號(hào)弱；偶極矩變化小的振動(dòng)，紅外吸收信號(hào)弱，拉曼信號(hào)強(qiáng)。這就是紅外和拉曼的互補(bǔ)性。相同基團(tuán)的紅外光譜和拉曼光譜出峰位置是相同的。在紅外光譜圖中，橫坐標(biāo)的單位用波數(shù)表示。在拉曼光譜圖中，雖然橫坐標(biāo)的單位也是用波數(shù)，但表示的是拉曼位移。
目前，拉曼光譜在多晶型轉(zhuǎn)化過(guò)程中有很廣泛的應(yīng)用，這是因?yàn)椴煌椭g的拉曼譜圖存在差異。在鑒定有機(jī)化合物方面，紅外光譜具有較大的優(yōu)勢(shì)。而拉曼譜峰相對(duì)較尖銳，且能獲得600cm-1以下的譜圖信息，因此在無(wú)機(jī)化合物的鑒定方面更具優(yōu)勢(shì)。
值得一提的是，熒光效應(yīng)會(huì)對(duì)拉曼散射光譜產(chǎn)生明顯的影響。對(duì)富電子的不飽和基團(tuán)來(lái)說(shuō)，較強(qiáng)的熒光光譜會(huì)對(duì)較弱的拉曼光譜產(chǎn)生遮蓋和重疊等現(xiàn)象，使得傅里葉變換過(guò)程受到干擾，從而導(dǎo)致拉曼光譜的定性或定量功能不準(zhǔn)確。紅外光譜對(duì)水較為敏感，因此在對(duì)含水體系的表征中，拉曼往往也能獲得更好的表征結(jié)果。
總結(jié)
用一種很形象的方法解釋紅外光譜和拉曼光譜的區(qū)別：可樂(lè)的價(jià)錢是1毛錢，你扔進(jìn)去1毛錢，你就能得到可樂(lè)，這是紅外?？墒侨绻闳舆M(jìn)去1塊錢，會(huì)出來(lái)一瓶可樂(lè)和9毛找零，你仍舊可以知道可樂(lè)的價(jià)錢，這就是拉曼。
紅外光譜檢測(cè)更為容易，成本較低，拉曼信號(hào)較弱，更不易被檢測(cè)到。
紅外和拉曼出峰位置相同，相互補(bǔ)充。偶極矩變化大則紅外強(qiáng)，拉曼弱，偶極矩變化小則紅外弱，拉曼強(qiáng)，但個(gè)別情況下二者的信息相同。
紅外光譜更適用于無(wú)水有機(jī)化合物的表征和檢測(cè)，拉曼光譜則在晶型轉(zhuǎn)化、水體系和無(wú)機(jī)物等領(lǐng)域應(yīng)用更廣泛。
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焦點(diǎn)事件
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