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* 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: (2) 面内弯曲振动: (3)面外弯曲振动: 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4000-1350 cm-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: 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)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) CH3CN, C≡N, s = 2144cm-1 (6) Formaldehyde C-O bond, s = 1745 cm-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)=0.9237 C2HCl3中.M=12x2/(12+2)=1.714, 由于s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. *
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