儀器分析第10章

1、第十章 紅外光譜法習(xí)題解答,1. 產(chǎn)生紅外吸收的條件是什么?是否所有的分子振動(dòng)都會(huì)產(chǎn)生紅外吸收光譜?為什么?,解:條件:激發(fā)能與分子的振動(dòng)能級(jí)差相匹配,同時(shí)有偶極矩的變化.并非所有的分子振動(dòng)都會(huì)產(chǎn)生紅外吸收光譜,具有紅外吸收活性,只有發(fā)生偶極矩的變化時(shí)才會(huì)產(chǎn)生紅外光譜.,2.以亞甲基為例說(shuō)明分子的基本振動(dòng)模式.,解:( 1) 對(duì)稱(chēng)與反對(duì)稱(chēng)伸縮振動(dòng):,(2) 面內(nèi)彎曲振動(dòng):,(3)面外彎曲振動(dòng):,3. 何謂基團(tuán)頻率? 它有什么重要用途?

2、,解:與一定結(jié)構(gòu)單元相聯(lián)系的振動(dòng)頻率稱(chēng)為基團(tuán)頻率,基團(tuán)頻率大多集中在4000-1350 cm-1，稱(chēng)為基團(tuán)頻率區(qū)，基團(tuán)頻率可用于鑒定官能團(tuán)．,4.紅外光譜定性分析的基本依據(jù)是什么？簡(jiǎn)要敘述紅外定性分析的過(guò)程．,解：基本依據(jù)：紅外對(duì)有機(jī)化合物的定性具有鮮明的特征性，因?yàn)槊恳换衔锒加刑卣鞯募t外光譜，光譜帶的數(shù)目、位置、形狀、強(qiáng)度均隨化合物及其聚集態(tài)的不同而不同。定性分析的過(guò)程如下：(1) 試樣的分離和精制；(2)了解試樣有關(guān)的資料；(3

3、)譜圖解析；(4)與標(biāo)準(zhǔn)譜圖對(duì)照;(5)聯(lián)機(jī)檢索,5.影響基團(tuán)頻率的因素有哪些?,解:有內(nèi)因和外因兩個(gè)方面.內(nèi)因: (1)電效應(yīng),包括誘導(dǎo)、共扼、偶極場(chǎng)效應(yīng)；（2）氫鍵；（3）振動(dòng)耦合；（4）費(fèi)米共振；（5）立體障礙；（6）環(huán)張力。外因：試樣狀態(tài)，測(cè)試條件，溶劑效應(yīng)，制樣方法等。,6. 何謂指紋區(qū)？它有什么特點(diǎn)和用途？,解：在IR光譜中，頻率位于1350-650cm-1的低頻區(qū)稱(chēng)為指紋區(qū)．指紋區(qū)的主要價(jià)值在于表示整個(gè)分子的特征，因而

4、適用于與標(biāo)準(zhǔn)譜圖或已知物譜圖的對(duì)照，以得出未知物與已知物是否相同的準(zhǔn)確結(jié)論，任何兩個(gè)化合物的指紋區(qū)特征都是不相同的．,7.　將800nm換算為（１）波數(shù)；（２）mm單位．,解:,8.根據(jù)下列力常數(shù)k數(shù)據(jù)，計(jì)算各化學(xué)鍵的振動(dòng)頻率（cm-1).(1)乙烷C-H鍵，k=5.1N.cm-1；(2)乙炔C-H鍵，k=5.9N.cm-1;(3)乙烷C-C鍵，k=4.5N.cm-1; (4)苯C-C鍵，k=7.6N.cm-1;(5)CH3CN中

5、的C≡N鍵，　k=17.5N.cm-1(6)甲醛　C-O鍵，k=12.3N.cm-1;由所得計(jì)算值，你認(rèn)為可以說(shuō)明一些什么問(wèn)題？,解：（１）ethane C-H bond:,(2) Acetylene C-H bond同上，M=12x1/(12+1)=0.9237, s=3292cm-1.(3)Ethane C-C bond.M=6, s=1128cm-1(4)Benzene C-C bond s =1466cm-1(5

6、) CH3CN, C≡N, s = 2144cm-1,(6) Formaldehyde C-O bond, s = 1745 cm-1從以上數(shù)據(jù)可以看出，由于H的相對(duì)分子質(zhì)量較小，所以C-H鍵均出現(xiàn)在高頻區(qū)，而由同類(lèi)原子組成的化學(xué)鍵，力常數(shù)越大，頻率越高，同一類(lèi)化合鍵振動(dòng)頻率相近，但在不同化合物中會(huì)有所區(qū)別．,9.氯仿（CHCl3)的紅外光譜說(shuō)明C-H伸縮振動(dòng)頻率為3100cm-1,對(duì)于氘代氯仿（C2HCl3)，其C-2H振動(dòng)頻率是否

7、會(huì)改變？如果變化的話(huà)，是向高波數(shù)還是低波數(shù)位移？為什么？,解：由于1H,2H的相對(duì)原子質(zhì)量不同，所以其伸縮振動(dòng)頻率會(huì)發(fā)生變化．CHCl3中，M=12x1/(12+1)=0.9237C2HCl3中.M=12x2/(12+2)=1.714,由于s與M平方根成反比，故氘代氯仿中，C-2H鍵振動(dòng)頻率會(huì)向低波數(shù)位移．,10.　　　　　和　　　　　是同分異構(gòu)體，如何應(yīng)用紅外光譜檢測(cè)它們？,解：后者分子中存在-C=O，在1600cm-1會(huì)有一強(qiáng)