紅外光譜法習題解答

1、第十章 紅外光譜法習題解答,1. 產生紅外吸收的條件是什么?是否所有的分子振動都會產生紅外吸收光譜?為什么?,解:條件:激發(fā)能與分子的振動能級差相匹配,同時有偶極矩的變化.并非所有的分子振動都會產生紅外吸收光譜,具有紅外吸收活性,只有發(fā)生偶極矩的變化時才會產生紅外光譜.,2.以亞甲基為例說明分子的基本振動模式.,解:( 1) 對稱與反對稱伸縮振動:,(2) 面內彎曲振動:,(3)面外彎曲振動:,3. 何謂基團頻率? 它有什么重要用途?

2、,解:與一定結構單元相聯系的振動頻率稱為基團頻率,基團頻率大多集中在4000-1350 cm-1，稱為基團頻率區(qū)，基團頻率可用于鑒定官能團．,4.紅外光譜定性分析的基本依據是什么？簡要敘述紅外定性分析的過程．,解：基本依據：紅外對有機化合物的定性具有鮮明的特征性，因為每一化合物都有特征的紅外光譜，光譜帶的數目、位置、形狀、強度均隨化合物及其聚集態(tài)的不同而不同。定性分析的過程如下：(1) 試樣的分離和精制；(2)了解試樣有關的資料；(3

3、)譜圖解析；(4)與標準譜圖對照;(5)聯機檢索,5.影響基團頻率的因素有哪些?,解:有內因和外因兩個方面.內因: (1)電效應,包括誘導、共扼、偶極場效應；（2）氫鍵；（3）振動耦合；（4）費米共振；（5）立體障礙；（6）環(huán)張力。外因：試樣狀態(tài)，測試條件，溶劑效應，制樣方法等。,6. 何謂指紋區(qū)？它有什么特點和用途？,解：在IR光譜中，頻率位于1350-650cm-1的低頻區(qū)稱為指紋區(qū)．指紋區(qū)的主要價值在于表示整個分子的特征，因而

4、適用于與標準譜圖或已知物譜圖的對照，以得出未知物與已知物是否相同的準確結論，任何兩個化合物的指紋區(qū)特征都是不相同的．,7.　將800nm換算為（１）波數；（２）mm單位．,解:,8.根據下列力常數k數據，計算各化學鍵的振動頻率（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;由所得計算值，你認為可以說明一些什么問題？,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從以上數據可以看出，由于H的相對分子質量較小，所以C-H鍵均出現在高頻區(qū)，而由同類原子組成的化學鍵，力常數越大，頻率越高，同一類化合鍵振動頻率相近，但在不同化合物中會有所區(qū)別．,9.氯仿（CHCl3)的紅外光譜說明C-H伸縮振動頻率為3100cm-1,對于氘代氯仿（C2HCl3)，其C-2H振動頻率是否

7、會改變？如果變化的話，是向高波數還是低波數位移？為什么？,解：由于1H,2H的相對原子質量不同，所以其伸縮振動頻率會發(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鍵振動頻率會向低波數位移．,10.　　　　　和　　　　　是同分異構體，如何應用紅外光譜檢測它們？,解：后者分子中存在-C=O，在1600cm-1會有一強