紅外光譜又叫做紅外吸收光譜,它是紅外光子與分子振動、轉(zhuǎn)動的量子化能級共振產(chǎn)生吸收而產(chǎn)生的特征吸收光譜曲線。要產(chǎn)生這一種效應(yīng),需要分子內(nèi)部有一定的極性,也就是說存在分子內(nèi)的電偶極矩。在光子與分子相互作用時,通過電偶極矩躍遷發(fā)生了相互作用。因此,那些沒有極性的分子或者對稱性的分子,因為不存在電偶極矩,基本上是沒有紅外吸收光譜效應(yīng)的。
時間門控拉曼光譜一般也是發(fā)生在紅外區(qū),它不是吸收光譜,而是在入射光子與分子振動、轉(zhuǎn)動量子化能級共振后以另外一個頻率出射光子。入射和出射光子的能量差等于參與相互作用的分子振動、轉(zhuǎn)動躍遷能級。與紅外吸收光譜不同,
拉曼光譜是一種階數(shù)更高的光子——分子相互作用,要比紅外吸收光譜的強(qiáng)度弱很多。但是由于它產(chǎn)生的機(jī)理是電四極矩或者磁偶極矩躍遷,并不需要分子本身帶有極性,因此特別適合那些沒有極性的對稱分子的檢測。
一、相同點(diǎn)在于:
對于一個給定的化學(xué)鍵,其紅外吸收頻率與拉曼位移相等,均代表振動能級的能量。因此,對某一給定的化合物,某些峰的紅外吸收波數(shù)和拉曼位移*相同,紅外吸收波數(shù)與拉曼位移均在紅外光區(qū),兩者都反映分子的結(jié)構(gòu)信息。拉曼光譜和紅外光譜一樣,也是用來檢測物質(zhì)分子的振動和轉(zhuǎn)動能級。
二、不同點(diǎn)在于:
兩者產(chǎn)生的機(jī)理不同;紅外光譜的入射光及檢測光均為紅外光,而時間門控拉曼光譜的入射光大多數(shù)是可見光,散射光也是可見光;紅外光譜測定的是光的吸收,而拉曼測定的是光的散射;紅外光譜對于水溶液、單晶和聚合物的檢測比較困難,但拉曼光譜幾乎可以不必特別制樣處理就可以進(jìn)行分析,比較方便;紅外光譜不可以用水做溶劑,但是拉曼可以,水似拉曼光譜的一種優(yōu)良溶劑;拉曼光譜的是利用可見光獲得的,所以拉曼光譜可用普通的玻璃毛細(xì)管做樣品池,拉曼散射光能全部透過玻璃,而紅外光譜的樣品池需要特殊材料做成的。
本質(zhì)區(qū)別:紅外是吸收光譜,拉曼是散射光譜;拉曼光譜光譜與紅外光譜兩種技術(shù)包含的信息通常是互補(bǔ)的。
主要區(qū)別:
1、光譜的選擇性法則是不一樣的,紅外光譜是要求分子的偶極矩發(fā)生變化才能測到,而拉曼是分子的極化性發(fā)生變化才能測到;
2、紅外很容易測量,而且信號很好,而拉曼的信號很弱;
3、使用的波長范圍不一樣,紅外光譜使用的是紅外光,尤其是中紅外,而拉曼可選擇的波長很多,從可見光到NIR,都可以使用;
4、拉曼和紅外大多數(shù)時候都是互相補(bǔ)充的,就是說,紅外強(qiáng),拉曼弱,反之也是如此;
5、在鑒定有機(jī)化合物方面,紅外光譜具有較大的優(yōu)勢,無機(jī)化合物的拉曼光譜信息量比紅外光譜的大。
6、理論基礎(chǔ)和檢測方法存在明顯的不同。我們說物質(zhì)分子總在不停地振動,這種振動是由各種簡正振動疊加而成的。當(dāng)簡正振動能產(chǎn)生偶極矩的變化時,它能吸收相應(yīng)的紅外光,即這種簡正振動具有紅外活性;具有拉曼活性的簡正振動,在振動時能產(chǎn)生極化度的變化,它能與入射光子產(chǎn)生能量交換,使散射光子的能量與入射光子的能量產(chǎn)生差別,這種能量的差別稱為拉曼位移,它與分子振動的能級有關(guān),拉曼位移的能量水平也處于紅外光譜區(qū)。
紅外光譜法的檢測直接用紅外光檢測處于紅外區(qū)的分子的振動和轉(zhuǎn)動能量;而拉曼光譜法的檢測是用可見激光來檢測處于紅外區(qū)的分子的振動和轉(zhuǎn)動能量,它是一種間接的檢測方法。