紅外拉曼光譜復(fù)習(xí)題

1、紅外、拉曼光譜習(xí)題三問(wèn)答題1. 分子的每一個(gè)振動(dòng)自由度是否都能產(chǎn)生一個(gè)紅外吸收？為什么？答：（1）產(chǎn)生條件:激發(fā)能與分子的振動(dòng)能級(jí)差相匹配，同時(shí)有偶極矩的變化。并非所有的分子振動(dòng)都會(huì)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(shí)才會(huì)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(dòng)能級(jí)差相匹配。即 ； 2)分子在振動(dòng)過(guò)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(dòng)才能產(chǎn)生紅外吸收。2. 如何用紅外光譜區(qū)別下列各對(duì)化合物？ a P-CH3-Ph-COOH 和Ph-COOCH3   

2、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(méi)有。b、苯酚有苯環(huán)的特征峰：即苯環(huán)的骨架振動(dòng)在16251450cm-1之間,有幾個(gè) 吸收峰,而環(huán)己醇沒(méi)有。3. 下列振動(dòng)中哪些不會(huì)產(chǎn)生紅外吸收峰？（1）CO的對(duì)稱伸縮（2）CH3CN中CC鍵的對(duì)稱伸縮（3）乙烯中的下列四種振動(dòng)HHHHC = CHHHHC = C （A） （B） 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(wú)偶極矩變化，無(wú)紅外吸收峰4、下列化合

3、物在紅外光譜中哪一段有吸收？各由什么類型振動(dòng)引起？ HO CH = O CH3CO2CH2CCH （A） （B）答：（A）HO C-H ： vOH 37003200cm-1OH 13001165cm-1vCH(O) 28202720cm-1雙峰vC=O 17401720cm-1 苯骨架振動(dòng)： 16501450 cm-1 苯對(duì)位取代： 860800 cm-1v=CH 31003000cm-1O（B）CH3COCH2CCH ：vC=O 17501735cm-1vCOC 13001000cm-1vCC 23002100cm-1vCH 33003200cm-1vasCH 2962±10cm-

4、1、2926±5cm-1vsCH 2872±10cm-1、2853±10cm-1asCH 1450±20cm-1、1465±20cm-1sCH 13801370cm-15、 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(gè)符合？NHCOCH3COCH2OCH3NH2CO2CH3OH （A） （B） （C）CO2HCH2NH2CO2HNHCH3 （D） （E）答：（A）結(jié)構(gòu)含OH，而圖中無(wú)vOH峰，排除O（C）結(jié)構(gòu)中含CNH2，伯酰胺，而圖中無(wú)1650、1640cm-1的肩峰，排除。（D）與（E）結(jié)構(gòu)中有-

5、COOH，而圖中無(wú)3000cm-1大坡峰，排除。（B）圖中3600cm-1，3300cm-1為vArN 1680cm-1，為vC=O16001400cm-1為苯骨架振動(dòng)13001000cm-1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：= 7 + 1 8/2 = 4 3380cm-1表明有-OH 3040cm-1表明為不飽和H 690與740cm-1表明苯單取代CH2OH得 3380cm-1為vOH ；2940cm-1為CH2的vC-H ；3040cm-1為v=C-

6、H ；1460cm-1為苯骨架振動(dòng)；1010cm-1，為vC-O ； 690與740cm-1為苯單取代C-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：= 4 + 1 + = 3 CH2 = CHCH2CN3080cm-1為v=C-H ；2960cm-1、2260cm-1為vC-H ；1647 cm-1為vCN ；1418cm-1為C-H ；990cm-1和935cm-1為烯烴取代=C-H7.一個(gè)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)  &

7、#160;    (B)答：由圖可得，在2300cm-1左右的峰為CN產(chǎn)生的。而圖在1700cm-1左右也沒(méi)有羰基的振動(dòng)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(cè)其結(jié)構(gòu)。答：其結(jié)構(gòu)為9.請(qǐng)根據(jù)下面的紅外光譜圖試推測(cè)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(cè)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(zhǎng)不同劃分為三個(gè)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(yuǎn)紅外區(qū)（25-1000微米）。12振動(dòng)光譜有哪兩

8、種類型？多原子分子的價(jià)鍵或基團(tuán)的振動(dòng)有哪些類型？同一種基團(tuán)哪種振動(dòng)的頻率較高？哪種振動(dòng)的頻率較低?答：（1）振動(dòng)光譜有紅外吸收光譜和激光拉曼光譜兩種類型。 （2）價(jià)鍵或基團(tuán)的振動(dòng)有伸縮振動(dòng)和彎曲振動(dòng)。其中伸縮振動(dòng)分為對(duì)稱伸縮振動(dòng)和非對(duì)稱伸縮振動(dòng)；彎曲振動(dòng)則分為面內(nèi)彎曲振動(dòng)（剪式振動(dòng)、面內(nèi)搖擺振動(dòng)）和面外彎曲振動(dòng)（扭曲振動(dòng)、面外搖擺振動(dòng)）。 1）伸縮振動(dòng)：指鍵合原子沿鍵軸方向振動(dòng)，這是鍵的長(zhǎng)度因原子的伸縮運(yùn)動(dòng)發(fā)生變化。 2）彎曲振動(dòng)：指原子離開(kāi)鍵軸振動(dòng)，而產(chǎn)生鍵角大小的變化。（3）伸縮振動(dòng)頻率較高，彎曲振動(dòng)頻率較低。（鍵長(zhǎng)的改變比鍵角的改變需要更大的能量）非對(duì)稱伸縮振動(dòng)的頻率高于對(duì)稱伸縮振動(dòng)。1

9、3. 說(shuō)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(zhǎng)范圍的光源照射物質(zhì)時(shí)，物質(zhì)因受光的作用，引起分子或原子基團(tuán)的振動(dòng)，若振動(dòng)頻率恰與紅外光波段的某一頻率相等時(shí)就引起共振吸收，使光的透射強(qiáng)度減弱，使通過(guò)試樣的紅外光在一些波長(zhǎng)范圍內(nèi)變?nèi)?，在另一些范圍?nèi)則較強(qiáng)，用光波波長(zhǎng)（或波數(shù)）對(duì)光的透過(guò)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(dòng)-轉(zhuǎn)動(dòng)躍遷所需的能量，即振動(dòng)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(dòng)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光輻射于物質(zhì)上，導(dǎo)致不同透射比，以縱座標(biāo)為透

10、過(guò)率，橫座標(biāo)為頻率，形成該物質(zhì)透過(guò)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(zhǎng)m ，縱坐標(biāo)：透過(guò)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(shí)，首先，觀察特征頻率區(qū)，根據(jù)基團(tuán)的伸縮振動(dòng)來(lái)判斷官能團(tuán)。 （3）進(jìn)行物相的定性分析： 1）對(duì)于已知物： 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、對(duì)照標(biāo)準(zhǔn)譜圖進(jìn)行比對(duì)，若被測(cè)物質(zhì)的與已

11、知物的譜圖峰位置和相對(duì)強(qiáng)度完全一致，可確認(rèn)為一種物質(zhì)。 2）對(duì)于未知物： A、做好準(zhǔn)備工作。了解試樣的來(lái)源，純度、熔點(diǎn)、沸點(diǎn)點(diǎn)各種信息，如果是混合物，盡量用各種化學(xué)、物理的方法分離 B、按照鑒定已知化合物的方法進(jìn)行16. 何謂拉曼效應(yīng)？說(shuō)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(shuō)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(qǐng)敘述CS2的拉曼和紅外活性的振動(dòng)模式？答：CS2對(duì)稱伸縮振動(dòng)時(shí)只有拉曼活性，反對(duì)稱伸

12、縮振動(dòng)和彎曲振動(dòng)時(shí)只有紅外活性。18 比較拉曼光譜與紅外光譜。答：（1）相同點(diǎn)：兩光譜都屬于分子振動(dòng)光譜 （2）不同點(diǎn)： 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(jiàn)光范圍；紅外光譜用的是紅外光輻射源，波長(zhǎng)大于1000nm的多色光 2）產(chǎn)生機(jī)理不同：拉曼光譜是分子對(duì)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(dòng)，紅外光譜是分子對(duì)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(dòng)。 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4000-40cm-1.拉曼光譜的范圍較紅外光譜范圍寬。 4）制樣、操作的不同：

13、 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(cè)定，但紅外光譜分析中不能用玻璃容器測(cè)定。 c、拉曼光譜分析中固體樣品可直接測(cè)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(dòng)方式哪些具有紅外活性、哪些具有拉曼活性。為什么？（1）O2 、H2 （2）H2O的對(duì)稱伸縮振動(dòng)、反對(duì)稱伸縮振動(dòng)和彎曲振動(dòng)。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(méi)有。分子極化率變化有拉曼活性，反之沒(méi)有，凡有對(duì)稱中心的分子，其分子振動(dòng)僅對(duì)紅外和拉曼之一有活性；凡無(wú)對(duì)稱中心

14、的分子，大多數(shù)分子振動(dòng)對(duì)紅外和拉曼都是有活性的；少數(shù)分子的振動(dòng)即紅外非活性又拉曼非活性。 （二）（1） O2 、H2都有兩個(gè)原子，且為線性分子，所以其振動(dòng)形式有3n-5=3*2-5=1中，即對(duì)稱伸縮振動(dòng)，它們分子的振動(dòng)是拉曼活性，紅外非活性，因?yàn)樗鼈兪菍?duì)稱分子，其振動(dòng)中并沒(méi)有偶極矩的變化，有極化率的變化。 （2）H2O分子中有3個(gè)原子，且為非線性分子，所以其振動(dòng)形式有3n-6=3*3-6=3種，即對(duì)稱伸縮振動(dòng)、反對(duì)稱伸縮振動(dòng)和彎曲振動(dòng)三種振動(dòng)都對(duì)紅外和拉曼都具有活性，因?yàn)樗肿訛闊o(wú)對(duì)稱中心的分子，其振動(dòng)同時(shí)使偶極矩和極化率產(chǎn)生變化。20、 比較紅外與拉曼光譜分析的特點(diǎn)。什么樣的分子的振動(dòng)具有紅

15、外或拉曼活性？答：拉曼光譜是分子對(duì)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(dòng)，與紅外光譜分析相比，拉曼光譜的特點(diǎn)： 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(cè)定； 4）固體樣品可直接測(cè)定；5）激光方向性強(qiáng)，光束發(fā)散小（1-2）可測(cè)定一定深度的微區(qū)樣品；如測(cè)包裹體中的物質(zhì)；6)合頻、倍頻諧波少甚至無(wú)；圖譜簡(jiǎn)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(dòng)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，其紅外吸收頻率總是出現(xiàn)在一定的波數(shù)范圍內(nèi)，

16、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(dòng)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）內(nèi)部因素：1 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);2 空間效應(yīng):A.場(chǎng)效應(yīng); B.空間障礙; C.跨環(huán)效應(yīng); D.環(huán)張力;3 氫鍵效應(yīng); 4 互變異構(gòu);5 振動(dòng)偶合效應(yīng);6 樣品的物理狀態(tài)的影響.2） 外部因素：1 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;2 儀器的色散元件：A.棱鏡：分辨率低; B:光柵：分辨率高。22、請(qǐng)敘述碳納米管拉曼光譜中三個(gè)不同拉曼位移的物理意義。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 （2）Stokes線與 anti-Stokes線 （3）拉曼位移 （4）拉曼光譜的表面增強(qiáng)效應(yīng)（SERS）答：（1）單色光照射透光的樣品，大部分的光被透過(guò)，小部分被散射。散射分 兩類： 1）拉曼散射（Raman