紅外拉曼光譜復(fù)習(xí)題(2024094323)

1、紅外、拉曼光譜習(xí)題問答題1. 分子的每一個振動自由度是否都能產(chǎn)生一個紅外吸收？為什么？答：1產(chǎn)生條件：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(chǎn)生紅外吸收光譜，具有紅外吸收活性，只有發(fā)生 偶極矩的變化時才會產(chǎn)生紅外光譜。2產(chǎn)生紅外吸收的條件：1紅外輻射的能量應(yīng)與振動能級差相匹配。即E光Ev ；2分子在振動過程中偶極矩的變化必須不等于零。故只有那些可以產(chǎn)生瞬間偶極距變化的振動才能產(chǎn)生紅外吸收。2. 如何用紅外光譜區(qū)別以下各對化合物？a P-CH3-Ph-C0OH和 Ph-COOC3Hb苯酚和環(huán)己醇答：a、在紅外譜圖中P-CHs-Ph-COOH有如下特征峰：vOH

2、以3000cm-1為中心 有一寬而散的峰。而Ph-COOCH3沒有。b、苯酚有苯環(huán)的特征峰：即苯環(huán)的骨架振動在16251450cm-1之間,有幾個 吸收峰，而環(huán)己醇沒有。3. 以下振動中哪些不會產(chǎn)生紅外吸收峰?1CO的對稱伸縮2CH3CN中C C鍵的對稱伸縮3乙烯中的以下四種振動HHHH+D答：10，有紅外吸收峰20，有紅外吸收峰3只有D無偶極矩變化，無紅外吸收峰4、以下化合物在紅外光譜中哪一段有吸收？各由什么類型振動引起?H0一CH = OACH3 CO2CH2A CHB答：AHO C-H :voh37003200cmi1訕13001165cmi1vcho28202720cmi1 雙峰-1v

3、c=o 17401720cm 苯骨架振動：16501450 cm1 苯對位取代：860800 cm-11v=ch31003000cm-0BCH3COCH2ACH :vc=o17501735cm_1vc0C13001000cm_1voc23002100cm-1V三CH-133003200cm1VasC H2962 ±0cm-1、2926±5cm-1VsCH2872 ±0cm-1、2853±0cm-1笛sC H1450±20cm-1、1465±20cm-1§C H13801370cm_15、紅外光譜圖10-28表示分子式為C8H

4、9O2N的一種化合物，其結(jié)構(gòu)與以下結(jié)構(gòu)式哪一個符合?A答：A結(jié)構(gòu)含一OH，而圖中無voh峰，排除OC結(jié)構(gòu)中含一CNH2,伯酰胺，而圖中無1650、1640cm-1的肩峰，排除 D與E結(jié)構(gòu)中有-COOH，而圖中無3000cm-1大坡峰，排除。B圖中 3600cm-1，3300cm-1 為 VArn1680cm-1，為 vc=o16001400cni1為苯骨架振動 13001000cmi1 表示有 C-O-C所以應(yīng)為B。6、芳香化合物 C7H8O，紅外吸收峰為 3380、3040、2940、1460、1010、690和 740cm-1，試推導(dǎo)結(jié)構(gòu)并確定各峰歸屬。解: Q = 7 + 1 8/2 =

5、 43380CRT1 說明有-OH3040cm，說明為不飽和H690與740cm，說明苯單取代3380cm，為 voh ；2940cm-1 為 CH2 的 vc-h ；3040cm-1 為 v=c-h ；1460cm-1為苯骨架振動；1010cm-1，為 vc-o ；690與740cm-1為苯單取代金-h7、化合物 C4H5N，紅外吸收峰:3080, 2960, 2260, 1647, 990和935cm-1,其中1865為弱帶，推導(dǎo)結(jié)構(gòu)。解：Q = 4 + 1 +(1 5) = 3 2CH2 = CHCH2AN3080cm-1 為 v=c-h ；2960cm-1、2260cm，為 vc-h

6、；A f1647 cm-為 vcn ；1418cm-1 為 SC-H ；990cm-1 和 935cm-1 為烯烴一取代 Sc-h7. 一個化合物的結(jié)構(gòu)不是A就是B,其局部光譜圖如下，試確定其結(jié)構(gòu)。HO(A)NHS(B)也沒有羰基的振動峰。故可排除(B)而為(A)8. 以下列圖是分子式為GHO化合物的紅外光譜圖，bp=202 C,試推測其結(jié)構(gòu)9. 請根據(jù)下面的紅外光譜圖試推測化合物GI4NO mp106C丨的結(jié)構(gòu)式- 十HifVt其結(jié)構(gòu)為10.分子式為C8Hi6的未知物，其紅外光譜如圖，試推測結(jié)構(gòu)11.紅外光區(qū)的劃分？1-2.5微米、中紅外區(qū)域答：紅外光按波長不同劃分為三個區(qū)域：近紅外區(qū)域2.

7、5-25微米、遠(yuǎn)紅外區(qū)25-1000微米。12振動光譜有哪兩種類型？多原子分子的價鍵或基團(tuán)的振動有哪些類型？同一種基團(tuán)哪種振動的頻率較高？哪種振動的頻率較低 ？答：1振動光譜有紅外吸收光譜和激光拉曼光譜兩種類型。2價鍵或基團(tuán)的振動有伸縮振動和彎曲振動。其中伸縮振動分為對稱伸縮 振動和非對稱伸縮振動；彎曲振動那么分為面內(nèi)彎曲振動剪式振動、面內(nèi)搖擺振 動和面外彎曲振動扭曲振動、面外搖擺振動。1伸縮振動：指鍵合原子沿鍵軸方向振動，這是鍵的長度因原子的伸縮運(yùn)動 發(fā)生變化。2彎曲振動：指原子離開鍵軸振動，而產(chǎn)生鍵角大小的變化。3伸縮振動頻率較高，彎曲振動頻率較低。鍵長的改變比鍵角的改變需要更 大的能量非

8、對稱伸縮振動的頻率高于對稱伸縮振動。13. 說明紅外光譜產(chǎn)生的機(jī)理與條件？ 答：1產(chǎn)生機(jī)理：當(dāng)用紅外光波長范圍的光源照射物質(zhì)時， 物質(zhì)因受光的作用， 引起分子或原子基團(tuán)的振動， 假設(shè)振動頻率恰與紅外光波段的某一頻率相等時就 引起共振吸收， 使光的透射強(qiáng)度減弱， 使通過試樣的紅外光在一些波長范圍內(nèi)變 弱，在另一些范圍內(nèi)那么較強(qiáng)，用光波波長或波數(shù)對光的透過率作圖，便可得 到紅外光譜2產(chǎn)生條件：1輻射應(yīng)具有能滿足物質(zhì)產(chǎn)生振動 -轉(zhuǎn)動躍遷所需的能量，即振動的頻率與紅 外光譜譜段的某頻率相等。2輻射與物質(zhì)間有相互偶合作用，即振動中要有偶極矩變化14紅外光譜圖的表示法？答：紅外吸收光譜圖：不同頻率 IR

9、光輻射于物質(zhì)上，導(dǎo)致不同透射比，以縱座 標(biāo)為透過率， 橫座標(biāo)為頻率， 形成該物質(zhì)透過率隨頻率的變化曲線， 即紅外吸收 光譜圖。橫坐標(biāo)：波數(shù)cm-1或者波長卩m，縱坐標(biāo)：透過率或者吸光度。15. 紅外光譜圖的四大特征 定性參數(shù) 是什么？如何進(jìn)行基團(tuán)的定性分析？如 何進(jìn)行物相的定性分析？答： 1紅外光譜圖的四大特征 定性參數(shù)是：譜帶的數(shù)目、譜帶的位置、譜帶 的強(qiáng)度、譜帶的形狀。 2進(jìn)行基團(tuán)的定性分析時，首先，觀察特征頻率區(qū)，根據(jù)基團(tuán)的伸縮振動 來判斷官能團(tuán)。3進(jìn)行物相的定性分析：1 對于物：a 、觀察特征頻率區(qū)，判斷官能團(tuán)，以確定所屬化合物的類型b 、觀察指紋頻率區(qū)，進(jìn)一步確定基團(tuán)的結(jié)合方式c 、

10、對照標(biāo)準(zhǔn)譜圖進(jìn)行比對，假設(shè)被測物質(zhì)的與物的譜圖峰位置和相對 強(qiáng)度完全一致，可確認(rèn)為一種物質(zhì)。2 對于未知物：A 、做好準(zhǔn)備工作。了解試樣的來源，純度、熔點、沸點點各種信息，如果 是混合物，盡量用各種化學(xué)、物理的方法別離B 、按照鑒定化合物的方法進(jìn)行16. 何謂拉曼效應(yīng)？說明拉曼光譜產(chǎn)生的機(jī)理與條件？ 答：1光子與試樣分子發(fā)生非彈性碰撞， 也就是說在光子與分子相互作用中有 能量的交換，產(chǎn)生了頻率的變化，且方向改變叫拉曼效應(yīng)。2產(chǎn)生的機(jī)理：由于光子與試樣分子發(fā)生非彈性碰撞，使得分子的極化率 發(fā)生變化，最終使散射光頻率和入射光頻率有差異。17. 請表達(dá)CS的拉曼和紅外活性的振動模式？答：CS對稱伸縮

11、振動時只有拉曼活性，反對稱伸縮振動和彎曲振動時只有紅外 活性。18比擬拉曼光譜與紅外光譜。答： 1 相同點：兩光譜都屬于分子振動光譜 2不同點：1兩光譜的光源不同： 拉曼光譜用單色光很強(qiáng)的激光輻射， 頻率在可見光范圍；紅外光譜用的是紅外光輻射源，波長大于 1000nm的多色光2產(chǎn)生機(jī)理不同： 拉曼光譜是分子對激光的散射， 強(qiáng)度由分子極化率決定， 其適用于研究同原子的非極性鍵振動， 紅外光譜是分子對紅外光的吸收， 強(qiáng)度由 分子偶極矩決定，其適用于研究不同原子的極性鍵的振動。3光譜范圍不同：紅外光譜的范圍是4000-400cm-1,拉曼光譜的范圍是4000-40CM1 .拉曼光譜的范圍較紅外光譜范

12、圍寬。4制樣、操作的不同：a在拉曼光譜分析中水可以作溶劑，但是紅外光譜分析中水不能作為溶劑。b、拉曼光譜分析中樣品可盛于玻璃瓶，毛細(xì)管等容器中直接測定，但紅外 光譜分析中不能用玻璃容器測定。c拉曼光譜分析中固體樣品可直接測定， 但紅外光譜分析中固體樣品需要 研磨制成 KBr 壓片。19 紅外與拉曼活性判斷規(guī)律？指出以下分子的振動方式哪些具有紅外活性、 哪些具有拉曼活性。為什么？1O2 、 H22HO的對稱伸縮振動、反對稱伸縮振動和彎曲振動。答：一紅外與拉曼活性判斷規(guī)律：產(chǎn)生偶極矩變化有紅外活性，反之沒有。 分子極化率變化有拉曼活性， 反之沒有， 凡有對稱中心的分子， 其分子振動僅對 紅外和拉曼

13、之一有活性； 凡無對稱中心的分子， 大多數(shù)分子振動對紅外和拉曼都 是有活性的；少數(shù)分子的振動即紅外非活性又拉曼非活性。二1 O2 、 H2 都有兩個原子，且為線性分子，所以其振動形式有 3n-5=3*2-5=1 中，即對稱伸縮振動，它們分子的振動是拉曼活性，紅外非活性， 因為它們是對稱分子，其振動中并沒有偶極矩的變化，有極化率的變化。2 H2O 分子中有 3 個原子，且為非線性分子，所以其振動形式有 3n-6=3*3-6=3 種，即對稱伸縮振動、 反對稱伸縮振動和彎曲振動三種振動都對紅 外和拉曼都具有活性， 因為水分子為無對稱中心的分子， 其振動同時使偶極矩和 極化率產(chǎn)生變化。20、比擬紅外與

14、拉曼光譜分析的特點。什么樣的分子的振動具有紅外或拉曼活性？答：拉曼光譜是分子對激光的散射， 強(qiáng)度由分子極化率決定， 其適用于研究同原子的非極性鍵振動，與紅外光譜分析相比，拉曼光譜的特點：1光譜范圍較紅外光譜寬，為 40-4000cm-1；2水可以作溶劑；3)樣品可盛于玻璃瓶，毛細(xì)管等容器中直接測定；4固體樣品可直接測定；5激光方向性強(qiáng)，光束發(fā)散小1-2卩可測定一定深度的微區(qū)樣品；如測包裹體中的物質(zhì)；6) 合頻、倍頻諧波少甚至無；圖譜簡單。21、何為有機(jī)基團(tuán)的IR特征吸收峰？影響紅外吸收峰發(fā)生移動的因素有哪些？ 答：1總結(jié)大量紅外光譜資料后，發(fā)現(xiàn)具有同一類型化學(xué)鍵或官能團(tuán)的不同化 合物，其紅外吸

15、收頻率總是出現(xiàn)在一定的波數(shù)范圍內(nèi)， 我們把這種能代表某基團(tuán)， 并有較高強(qiáng)度的吸收峰，稱為該基團(tuán)的特征吸收峰。2影響紅外吸收峰發(fā)生移動的因素可分為兩類：一是內(nèi)部結(jié)構(gòu)因素，二是外部因素。1丨內(nèi)部因素： 電子效應(yīng):A.成鍵軌道類型；B.誘導(dǎo)效應(yīng)；C.誘導(dǎo)效應(yīng)； 空間效應(yīng)A場效應(yīng)；B.空間障礙；C.跨環(huán)效應(yīng)；D.環(huán)張力； 氫鍵效應(yīng)； 互變異構(gòu)； 振動偶合效應(yīng)； 樣品的物理狀態(tài)的影響.2外部因素： 溶劑影響:極性基團(tuán)的伸縮頻率常常隨溶劑的極性增大而降低 ； 儀器的色散元件：A.棱鏡：分辨率低；B:光柵：分辨率高。22、請表達(dá)碳納米管拉曼光譜中三個不同拉曼位移的物理意義。碳納米管研究 答：特征峰1是碳納米管的直徑，特征峰 2是D帶一一缺陷信息，特征峰3是 切向伸縮模式電子特性。Raman Shift (cm)23、解釋名詞： 1 拉曼散射與瑞利散射2Stokes 線與 anti-Stokes 線3拉曼位移4拉曼光譜的外表增強(qiáng)效應(yīng) SERS答： 1 單色光照射透光的樣品，大局部的光被透過，小局部被散射。散射分 兩類：1拉曼散射RamanScattering :光