紅外拉曼光譜復習題

./紅外、拉曼光譜習題三．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?！?產(chǎn)生紅外吸收的條件：1>紅外輻射的能量應與振動能級差相匹配。即；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)別下列各對化合物？

a

P-CH3-Ph-COOH和Ph-COOCH3

b

苯酚和環(huán)己醇答：a、在紅外譜圖中P-CH3-Ph-COOH有如下特征峰：vOH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1625~1450cm-1之間,有幾個吸收峰,而環(huán)己醇沒有。3.下列振動中哪些不會產(chǎn)生紅外吸收峰？〔1CO的對稱伸縮〔2CH3CN中C—C鍵的對稱伸縮〔3乙烯中的下列四種振動HHHHHHC=CHHHHC=C〔A〔BH+H+H-C=CH-H+H+H-C=CH+H-〔C〔D答：〔1,有紅外吸收峰〔2,有紅外吸收峰〔3只有D無偶極矩變化,無紅外吸收峰4、下列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？HO——CH=OCH3—CO2CH2C≡CH〔A〔B答：〔AHO——C-H：vOH3700~3200cm-1δOH1300~1165cm-1vCH<O>2820~2720cm-1雙峰vC=O1740~1720cm-1苯骨架振動：1650~1450cm-1苯對位取代：860~800cm-1v=CH3100~3000cm-1OO〔BCH3—COCH2C≡CH：vC=O1750~1735cm-1vC—O—C1300~1000cm-1vC≡C2300~2100cm-1v≡CH3300~3200cm-1vasC—H2962±10cm-1、2926±5cm-1vsC—H2872±10cm-1、2853±10cm-1δasC—H1450±20cm-1、1465±20cm-1δsC—H1380~1370cm-1紅外光譜〔圖10-28表示分子式為C8H9O2N的一種化合物,其結(jié)構(gòu)與下列結(jié)構(gòu)式哪一個符合？NHCOCH3NHCOCH3COCH2OCH3NH2CO2CH3OHCOCH2OCH3NH2CO2CH3OH〔A〔B〔CCO2HCH2NH2CO2HCO2HCH2NH2CO2HNHCH3〔D〔E答：〔A結(jié)構(gòu)含—OH,而圖中無vOH峰,排除OO〔C結(jié)構(gòu)中含—CNH2,伯酰胺,而圖中無1650、1640cm-1的肩峰,排除?！睤與〔E結(jié)構(gòu)中有-COOH,而圖中無3000cm-1大坡峰,排除?！睟圖中3600cm-1,3300cm-1為vAr—N1680cm-1,為vC=O1600~1400cm-1為苯骨架振動1300~1000cm-1表示有C-O-C所以應為〔B。6、芳香化合物C7H8O,紅外吸收峰為3380、3040、2940、1460、1010、690和740cm-1,試推導結(jié)構(gòu)并確定各峰歸屬。解：Ω=7+1–8/2=43380cm-1表明有-OH3040cm-1表明為不飽和H690與740cm-1表明苯單取代CH2OH得CH2OH3380cm-1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δC-H7、化合物C4H5N,紅外吸收峰：3080,2960,2260,1647,990和935cm-1,其中1865為弱帶,推導結(jié)構(gòu)。解：Ω=4+1+=3CH2=CHCH2C≡N3080cm-1為v=C-H；2960cm-1、2260cm-1為vC-H；1647cm-1為vC≡N；1418cm-1為δC-H；990cm-1和935cm-1為烯烴—取代δ=C-H7.一個化合物的結(jié)構(gòu)不是A就是B,其部分光譜圖如下,試確定其結(jié)構(gòu)。

<A>

<B>答：由圖可得,在2300cm-1左右的峰為C≡N產(chǎn)生的。而圖在1700cm-1左右也沒有羰基的振動峰。故可排除<B>而為<A>8.下圖是分子式為C8H8O化合物的紅外光譜圖,bp=202℃,試推測其結(jié)構(gòu)。答：其結(jié)構(gòu)為9.請根據(jù)下面的紅外光譜圖試推測化合物C7H5NO3〔mp106℃的結(jié)構(gòu)式。答：其結(jié)構(gòu)為10.分子式為C8H16的未知物,其紅外光譜如圖,試推測結(jié)構(gòu)。答：其結(jié)構(gòu)為11.紅外光區(qū)的劃分？答：紅外光按波長不同劃分為三個區(qū)域：近紅外區(qū)域〔1-2.5微米、中紅外區(qū)域〔2.5-25微米、遠紅外區(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的振動有哪些類型？同一種基團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?！?價鍵或基團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；彎曲振動則分為面彎曲振動〔剪式振動、面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?！?伸縮振動頻率較高,彎曲振動頻率較低?！叉I長的改變比鍵角的改變需要更大的能量非對稱伸縮振動的頻率高于對稱伸縮振動。說明紅外光譜產(chǎn)生的機理與條件？答：〔1產(chǎn)生機理：當用紅外光波長圍的光源照射物質(zhì)時,物質(zhì)因受光的作用,引起分子或原子基團的振動,若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,使光的透射強度減弱,使通過試樣的紅外光在一些波長圍變?nèi)?在另一些圍則較強,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紅外光譜圖的表示法？答：紅外吸收光譜圖：不同頻率IR光輻射于物質(zhì)上,導致不同透射比,以縱座標為透過率,橫座標為頻率,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：波數(shù)cm-1或者波長μm,縱坐標：透過率%或者吸光度。紅外光譜圖的四大特征<定性參數(shù)>是什么？如何進行基團的定性分析？如何進行物相的定性分析？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、譜帶的強度、譜帶的形狀?！?進行基團的定性分析時,首先,觀察特征頻率區(qū),根據(jù)基團的伸縮振動來判斷官能團?！?進行物相的定性分析：1對于已知物：a、觀察特征頻率區(qū),判斷官能團,以確定所屬化合物的類型b、觀察指紋頻率區(qū),進一步確定基團的結(jié)合方式c、對照標準譜圖進行比對,若被測物質(zhì)的與已知物的譜圖峰位置和相對強度完全一致,可確認為一種物質(zhì)。2對于未知物：A、做好準備工作。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、物理的方法分離B、按照鑒定已知化合物的方法進行何謂拉曼效應？說明拉曼光譜產(chǎn)生的機理與條件？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?！?產(chǎn)生的機理：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。請敘述CS2的拉曼和紅外活性的振動模式？答：CS2對稱伸縮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。比較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的激光輻射,頻率在可見光圍；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)生機理不同：拉曼光譜是分子對激光的散射,強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光譜圍不同：紅外光譜的圍是4000-400cm-1,拉曼光譜的圍是4000-40cm-1.拉曼光譜的圍較紅外光譜圍寬。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？指出下列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、H2〔2H2O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?！捕?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?！?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。比較紅外與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光譜圍較紅外光譜寬,為40-4000cm-1；2水可以作溶劑；樣品可盛于玻璃瓶,毛細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,光束發(fā)散小〔1-2μ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。何為有機基團的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)具有同一類型化學鍵或官能團的不同化合物,其紅外吸收頻率總是出現(xiàn)在一定的波數(shù)圍,我們把這種能代表某基團,并有較高強度的吸收峰,稱為該基團的特征吸收峰?！?影響紅外吸收峰發(fā)生移動的因素可分為兩類：一是部結(jié)構(gòu)因素,二是外部因素。1部因素：電子效應:A.成鍵軌道類型;B.誘導效應;C.誘導效應;空間效應:A.場效應;B.空間障礙;C.跨環(huán)效應;D.環(huán)力;氫鍵效應;互變異構(gòu);振動偶合效應;樣品的物理狀態(tài)的影響.外部因素：溶劑影響:極性基團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、請敘述碳納米管拉曼光譜中三個不同拉曼位移的物理意義。321碳納米管研究321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——缺陷信息,特征峰3是切向伸縮模式——電子特性。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拉曼光譜的表面增強效應〔SERS答：〔1單色光照射透光的樣品,大部分的光被透過,小部分被散射。散射分