仪器分析 游新奎10.ppt

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1、第十章红外光谱法习题解答1.产生红外吸收的条件是什么?是否所有的分子振动都会产生红外吸收光谱?为什么?解:条件:激发能与分子的振动能级差相匹配,同时有偶极矩的变化.并非所有的分子振动都会产生红外吸收光谱,具有红外吸收活性,只有发生偶极矩的变化时才会产生红外光谱.2.以亚甲基为例说明分子的基本振动模式.解:(1)对称与反对称伸缩振动:(2)面内弯曲振动:(3)面外弯曲振动:3.何谓基团频率?它有什么重要用途?解:与一定结构单元相联系的振动频率称为基团频率,基团频率大多集中在4000-1350cm-1,称为基团频率区,基团

2、频率可用于鉴定官能团.4.红外光谱定性分析的基本依据是什么?简要叙述红外定性分析的过程.解:基本依据:红外对有机化合物的定性具有鲜明的特征性,因为每一化合物都有特征的红外光谱,光谱带的数目、位置、形状、强度均随化合物及其聚集态的不同而不同。定性分析的过程如下:(1)试样的分离和精制;(2)了解试样有关的资料;(3)谱图解析;(4)与标准谱图对照;(5)联机检索5.影响基团频率的因素有哪些?解:有内因和外因两个方面.内因:(1)电效应,包括诱导、共扼、偶极场效应;(2)氢键;(3)振动耦合;(4)费米共振;(5)立体障碍

3、;(6)环张力。外因:试样状态,测试条件,溶剂效应,制样方法等。6.何谓指纹区?它有什么特点和用途?解:在IR光谱中,频率位于1350-650cm-1的低频区称为指纹区.指纹区的主要价值在于表示整个分子的特征,因而适用于与标准谱图或已知物谱图的对照,以得出未知物与已知物是否相同的准确结论,任何两个化合物的指纹区特征都是不相同的.7.将800nm换算为(1)波数;(2)mm单位.解:8.根据下列力常数k数据,计算各化学键的振动频率(cm-1).(1)乙烷C-H键,k=5.1N.cm-1;(2)乙炔C-H键,k=5.9N.

4、cm-1;(3)乙烷C-C键,k=4.5N.cm-1;(4)苯C-C键,k=7.6N.cm-1;(5)CH3CN中的C≡N键,k=17.5N.cm-1(6)甲醛C-O键,k=12.3N.cm-1;由所得计算值,你认为可以说明一些什么问题?解:(1)ethaneC-Hbond:(2)AcetyleneC-Hbond同上,M=12x1/(12+1)=0.9237,s=3292cm-1.(3)EthaneC-Cbond.M=6,s=1128cm-1(4)BenzeneC-Cbonds=1466cm-1(5)CH3CN,C≡N

5、,s=2144cm-1(6)FormaldehydeC-Obond,s=1745cm-1从以上数据可以看出,由于H的相对分子质量较小,所以C-H键均出现在高频区,而由同类原子组成的化学键,力常数越大,频率越高,同一类化合键振动频率相近,但在不同化合物中会有所区别.9.氯仿(CHCl3)的红外光谱说明C-H伸缩振动频率为3100cm-1,对于氘代氯仿(C2HCl3),其C-2H振动频率是否会改变?如果变化的话,是向高波数还是低波数位移?为什么?解:由于1H,2H的相对原子质量不同,所以其伸缩振动频率会发生变化.CHCl3

6、中,M=12x1/(12+1)=0.9237C2HCl3中.M=12x2/(12+2)=1.714,由于s与M平方根成反比,故氘代氯仿中,C-2H键振动频率会向低波数位移.10.和     是同分异构体,如何应用红外光谱检测它们?解:后者分子中存在-C=O,在1600cm-1会有一强吸收带,而前者则无此特征峰.11.某化合物在3640-1740cm-1区间,IR光谱如下图所示.该化合物应是氯苯(I),苯(II),或4-叔丁基甲苯中的哪一个?说明理由.解:应为III,因为IR中在1740-2000cm-1之间存在一个双峰

7、,强度较弱,为对位双取代苯的特征谱带,而在2500-3640cm-1之间的两个中强峰,则为CH3-对称与不对称伸缩振动的特征谱带.

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