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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都會產(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.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(nèi)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?解:與一定結(jié)構(gòu)單元相聯(lián)系的振動頻率稱為基團頻率,基團頻率大多集中在4000-1350cm-1，稱為基團頻率區(qū)，基團
2、頻率可用于鑒定官能團．4.紅外光譜定性分析的基本依據(jù)是什么？簡要敘述紅外定性分析的過程．解：基本依據(jù)：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(shù)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(guān)的資料；(3)譜圖解析；(4)與標準譜圖對照;(5)聯(lián)機檢索5.影響基團頻率的因素有哪些?解:有內(nèi)因和外因兩個方面.內(nèi)因:(1)電效應(yīng),包括誘導(dǎo)、共扼、偶極場效應(yīng)；（2）氫鍵；（3）振動耦合；（4）費米共振；（5）立體障礙
3、；（6）環(huán)張力。外因：試樣狀態(tài)，測試條件，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(jié)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(shù)；（２）mm單位．解:8.根據(jù)下列力常數(shù)k數(shù)據(jù)，計算各化學(xué)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.
4、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）ethaneC-Hbond:(2)AcetyleneC-Hbond同上，M=12x1/(12+1)=0.9237,s=3292cm-1.(3)EthaneC-Cbond.M=6,s=1128cm-1(4)BenzeneC-Cbonds=1466cm-1(5)CH3CN,C≡N
5、,s=2144cm-1(6)FormaldehydeC-Obond,s=1745cm-1從以上數(shù)據(jù)可以看出，由于H的相對分子質(zhì)量較小，所以C-H鍵均出現(xiàn)在高頻區(qū)，而由同類原子組成的化學(xué)鍵，力常數(shù)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振動頻率是否會改變？如果變化的話，是向高波數(shù)還是低波數(shù)位移？為什么？解：由于1H,2H的相對原子質(zhì)量不同，所以其伸縮振動頻率會發(fā)生變化．CHCl3
6、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(shù)位移．10.和 是同分異構(gòu)體，如何應(yīng)用紅外光譜檢測它們？解：后者分子中存在-C=O，在1600cm-1會有一強吸收帶，而前者則無此特征峰．11．某化合物在3640-1740cm-1區(qū)間，IR光譜如下圖所示．該化合物應(yīng)是氯苯(I),苯(II),或4－叔丁基甲苯中的哪一個？說明理由．解：應(yīng)為III,因為IR中在1740-2000cm-1之間存在一個雙峰
7、，強度較弱，為對位雙取代苯的特征譜帶，而在2500-3640cm-1之間的兩個中強峰，則為CH3-對稱與不對稱伸縮振動的特征譜帶．
