仪器分析习题答案

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:CHHCHHass(2)面内弯曲振动:CHHCHH(剪式,(摇摆,(3)面外弯曲振动:CHHCHH(摇摆,(扭曲,)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；（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:80108001250080010103771./////mnmcmm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.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:151023212121213061923701015109982141593210023612422cmcNMMMMMMkcNAA....../,//(2)AcetyleneC-Hbond同上，M=12x1/(12+1)=0.9237,=3292cm-1.(3)EthaneC-Cbond.M=6,=1128cm-1(4)BenzeneC-Cbond=1466cm-1(5)CH3CN,C≡N,=2144cm-1(6)FormaldehydeC-Obond,=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中，M=12x1/(12+1)=0.9237C2HCl3中.M=12x2/(12+2)=1.714,由于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？OOH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，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．