Skip to main content
LibreTexts - Ukrayinska

9.9: Раманова спектроскопія

  1. Last updated
  2. Save as PDF
  • Page ID
    105964

    • \( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)

    Раманова спектроскопія часто є дуже корисним доповненням до інфрачервоної спектроскопії. Експериментальне розташування для спектрів комбінаційного випромінювання досить просте в принципі. Монохроматичне світло, наприклад, від аргон-газового лазера, пропускається через зразок, а світло, розсіяне під прямим кутом до падаючого променя, аналізується оптичним спектрометром.

    Раманові спектри виникають в результаті того, що світлові фотони на мить «захоплюються» молекулами у зразку і віддають (або отримують) невеликі прирости енергії через зміни молекулярної коливальної та обертальної енергій, перш ніж випромінюватися як розсіяне світло. Зміни вібраційної та обертальної енергій призводять до зміни довжини хвилі падаючого світла. Ці зміни виявляються у вигляді ліній, що падають як вище, так і нижче довжини хвилі падаючого світла. Позиції ліній в спектрах комбінаційного випромінювання завжди повідомляються в хвильових числах. Високоефективні лазерні раманові спектрометри є комерційно доступними.

    Хоча зміни довжини хвилі при комбінаційному розсіюванні відповідають поглинанню або випромінюванню інфрачервоного випромінювання, інфрачервоний і рамановий спектри не завжди ідентичні. Дійсно, цінну інформацію про молекулярну симетрію можна отримати при порівнянні інфрачервоного і комбінаційного спектрів. Коли зв'язок електрично симетричний, він не поглинає інфрачервоне випромінювання, і з цієї причини симетричні двоатомні молекули, такі як\(H_2\) і\(O_2\), які завжди електрично симетричні, не дають інфрачервоних спектрів поглинання. Однак збудження симетричних коливань дійсно відбувається при комбінаційному розсіюванні. \(^7\)У такій молекулі, як етен\(CH_2=CH_2\), вібрація розтягування подвійного зв'язку симетрична, оскільки обидва кінці молекули однакові. Як результат, поглинання розтягування подвійного зв'язку не спостерігається в інфрачервоному спектрі етена і є слабким у всіх майже симетрично заміщених етенах. Тим не менш, ця вібрація сильно проявляється в спектрі Рамана етена і дає докази симетричної структури для етена.

    Цифри 9-15 і 9-16.
    Малюнок 9-15: Інфрачервоний (верхній) і Рамановий спектри (знизу) тетрахлоретену (зверніть увагу, що відстані і вирівнювання горизонтальних шкал не однакові). Спектр Рамана був поставлений люб'язно корпорацією прикладної фізики.

    Поглинання внаслідок розтягування вібрації подвійного зв'язку в тетрахлоретені (\(1570 \: \text{cm}^{-1}\)сильне в Рамане і відсутня в інфрачервоному діапазоні, тоді як що виникає внаслідок менш симетричного подвійного зв'язку циклогексену (\(1658 \: \text{cm}^{-1}\)) слабке в інфрачервоному діапазоні і трохи сильніше в рамане.

    Малюнок 9-16: Інфрачервоний (верхній) і Рамановий спектри (знизу) циклогексену (зверніть увагу, що відстані та вирівнювання горизонтальних шкал не однакові). Спектр Рамана був поставлений люб'язно корпорацією прикладної фізики.

    \(^7\)Це відповідає спектроскопічним «правилам відбору», що випливають з теоретичних аргументів, які передбачають, які переходи між обертальним та коливальним рівнем енергії «дозволені», а які «заборонені».

    Посилання

    Template:ContribRoberts