12紅外吸收光譜法習(xí)題參考答案

紅外吸取光譜法思考題和習(xí)題1紅外光區(qū)是如何劃分的？寫出相應(yīng)的能級(jí)躍遷類型區(qū)域名稱波長(E)波數(shù)(cm-1)能級(jí)躍遷類型近紅外區(qū)泛頻區(qū)0.75-2.513158-4000OH、NH、CH鍵的倍頻吸取中紅外區(qū)根本振動(dòng)區(qū)2.5-254000-400分子振動(dòng)，伴隨轉(zhuǎn)動(dòng)遠(yuǎn)紅外區(qū)分子轉(zhuǎn)動(dòng)區(qū)25-300400-10分子轉(zhuǎn)動(dòng)2、紅外吸取光譜法與紫外可見吸取光譜法有何不同?IRUV光源IRUV光源Nernst燈和硅碳棒紫外區(qū)使用氘燈，可見區(qū)使用鎢燈單色器Michelson干預(yù)儀或光柵棱鏡或光柵吸取池鹽窗做成的氣體池或液體池檢測器真空熱電偶、熱電型或光電導(dǎo)型檢測器紫外區(qū)須用石英比色皿可見區(qū)用石英或玻璃比色皿光電倍增管起源IR分子振動(dòng)、轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)躍遷UV外層價(jià)電子能級(jí)及振動(dòng)、轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)躍遷適用全部紅外吸取的化合物特征性特征性強(qiáng)n-n*、n-n*躍遷有機(jī)化合物簡潔、特征性不強(qiáng)光譜描述透光率為縱坐標(biāo)，波數(shù)為橫坐標(biāo)吸光度或透光率為縱坐標(biāo)，波長為橫坐標(biāo)用途鑒定化合物類別、鑒定官能團(tuán)、推想構(gòu)造定量、推想有機(jī)物共軛骨架簡述紅外吸取光譜產(chǎn)生的條件。(1)即必需聽從(2)極矩必需發(fā)生變化，即振動(dòng)過程△

輻射應(yīng)具有使物質(zhì)產(chǎn)生振動(dòng)躍遷所需的能量，VL=△Vv輻射與物質(zhì)間有相互偶合作用，偶0;何為紅外非活性振動(dòng)？有對稱構(gòu)造分子中，有些振動(dòng)過程中分子的偶極矩變化等于零，不顯示紅外吸取，稱為紅外非活性振動(dòng)。5、何為振動(dòng)自由度？為何根本振動(dòng)吸取峰數(shù)有時(shí)會(huì)少于振動(dòng)自由度？振動(dòng)自由度是分子根本振動(dòng)的數(shù)目，即分子的獨(dú)立振動(dòng)數(shù)。對于非直線型分子，分子根本振動(dòng)數(shù)為而對于直線型分子，分子根本振動(dòng)數(shù)為 3n-5。振動(dòng)吸取峰數(shù)有時(shí)會(huì)少于振動(dòng)自由度其緣由可能為：分子對稱，振動(dòng)過程無偶極矩變化的紅外非活性活性。兩個(gè)或多個(gè)振動(dòng)的能量一樣時(shí)，產(chǎn)生簡并。

3n-6。吸取強(qiáng)度很低時(shí)無法檢測。振動(dòng)能對應(yīng)的吸取波長不在中紅外區(qū)?；l峰的分布規(guī)律有哪些？折合質(zhì)量越小，伸縮振動(dòng)頻率越高折合質(zhì)量一樣的基團(tuán)，伸縮力常數(shù)越大，伸縮振動(dòng)基頻峰的頻率越高?！?〕同一基團(tuán)，一般■■■.>->舉例說明為何共軛效應(yīng)的存在常使一些基團(tuán)的振動(dòng)頻率降低。共軛效應(yīng)的存在，常使吸取峰向低頻方向移動(dòng)。由于羰基與苯環(huán)共軛，其

二電子的離域增大，使羰基的雙鍵性減弱，伸縮力常數(shù)減小，故羰基伸縮振動(dòng)頻率降低，其吸取峰向低波數(shù)方向移動(dòng)。以脂肪酮與芳香酮比較便可說明。o o o o 041715cni11685onE1685cm1 1660cm1如何利用紅外吸取光譜區(qū)分烷烴、烯烴及炔烴？11H衣H

V-H峰位一般接近

3000cm-3000cm。烯烴主要特征峰為――，其中VC-H峰位一般接近

3000cm-13000cm-1。v=c峰位約在1650cm-1。上是烯烴最具特征的峰，其位置約為 1000-650cm-1。炔烴主要特征峰為確上,業(yè)仝直衛(wèi)，v3333-3267CM1。址三峰位在2260-2100c^1,是炔烴的高度特征峰。如何在譜圖上區(qū)分異丙基及叔丁基？當(dāng)兩個(gè)或三個(gè)甲基連接在同一個(gè) C上時(shí)，則吸取峰畠出分裂為雙峰。假設(shè)是異丙基，雙峰分別位于1385cm-11375cm-1左右，其峰強(qiáng)根本相等。假設(shè)是叔丁基，雙峰分別位于1365cm-11395cm-1的兩倍。

1365cm-11395cm-1左如何利用紅外吸取光譜確定芳香烴類化合物？利用芳香烴類化合物的主要特征峰來確定：芳?xì)渖炜s振動(dòng)〔”-.=C-H〕，3100~3000cm”12023~1667cm”1

〔通常有幾個(gè)峰〕=苯環(huán)骨架振動(dòng)〔、.〕，1650-1430cm-1，~1600cm-1及~1500cm-1=cc芳?xì)涿鎯?nèi)彎曲振動(dòng)〔3=C-H〕，1250~1000cm-1芳?xì)涿嫱鈴澢駝?dòng)〔=C-H〕， 910~665cm-111.簡述傅立葉變換紅外光譜儀的工作原理及傅立葉變換紅外光譜法的主要特點(diǎn)。傅里葉變換紅外光譜儀是通過測量干預(yù)圖和對干預(yù)圖進(jìn)展快速 Fourier變換的方法得到紅外光譜。它主要由光源、干預(yù)儀、檢測器、計(jì)算機(jī)和記錄系統(tǒng)組成。同色散型紅外光譜儀比較，在單色器和檢測器部件上有很大的不同。由光源放射出紅外光經(jīng)準(zhǔn)直系統(tǒng)變?yōu)橐皇叫泄馐筮M(jìn)人干預(yù)儀系統(tǒng)，經(jīng)干預(yù)儀調(diào)制得到一束干預(yù)光，干預(yù)光通過樣品后成為帶有樣品信息的干預(yù)光到達(dá)檢測器，檢測器將干預(yù)光訊號(hào)變?yōu)殡娪嵦?hào)，但這種帶有光譜信息的干預(yù)信號(hào)難以進(jìn)展光譜解析。 將它通過模/數(shù)轉(zhuǎn)換器〔A/D〕送入計(jì)算機(jī)，由計(jì)算機(jī)進(jìn)展傅里葉變換的快速計(jì)算，將這一干預(yù)信號(hào)所帶有的光譜信息轉(zhuǎn)換成以波數(shù)為橫坐標(biāo)的紅外光譜圖，然后再通過數(shù)/模轉(zhuǎn)換器 〔D/A〕送入繪圖儀，便得到與色散型紅外光譜儀完全一樣的紅外光譜圖。傅里葉變換紅外光譜法的主要特點(diǎn)：〔1〕靈敏度高，樣品量可少到io-9 io-11g。2〕區(qū)分率高，波數(shù)準(zhǔn)確度一般可達(dá) 0.5cm-1，有的可達(dá)0.005cm-1?！?測定的光譜范圍寬，可達(dá)10000 10cm-。掃描速度快，一般在1s內(nèi)即可完成全光譜范圍的掃描，比色散型儀器提高數(shù)百倍。特征區(qū)與指紋區(qū)是如何劃分的？在光譜解析時(shí)有何作用？習(xí)慣上4000-1300cm-1區(qū)間稱為特征頻率區(qū)，簡稱特征區(qū)。特征區(qū)的吸取峰較硫，易識(shí)別。此區(qū)間主要包括：含有氫原子的單鍵，各種三鍵及雙鍵的伸縮振動(dòng)的基頻峰，還包括局部含氫鍵的面內(nèi)彎曲振動(dòng)的基頻峰。1300-400cm-1的低頻區(qū)稱為指紋區(qū)。此區(qū)域所消滅的譜帶起源于各種單鍵的伸縮振動(dòng)，以及多數(shù)基團(tuán)的彎曲振動(dòng)。此區(qū)域的光譜，如同人的指紋，如兩個(gè)人的指紋不行能完全一樣一樣，兩個(gè)化合物的紅外光譜指紋區(qū)也不一樣。兩個(gè)構(gòu)造相近的化合物的特征頻率區(qū)可能大同小異，只要它們的化學(xué)構(gòu)造上存在著細(xì)小的差異，指紋區(qū)一艇就有明顯的不同。特征區(qū)在光譜解析中主要解決：化合物具有哪些官能團(tuán)；確定化合物是芳香族、脂肋族、飽和或不飽和化臺(tái)物。指紋區(qū)在光譜解析中主要解決：指紋區(qū)的很多吸取峰與特征峰相關(guān)，可以作為化合物含有某一基團(tuán)的旁證；可以確定化合構(gòu)的微小構(gòu)造。如芳環(huán)上的取代位置，判別幾何異構(gòu)體等。正確解析紅外光譜必需遵循哪些原則？特征頻率區(qū)查找特征峰，如VO-HVN-HVC=O查找對應(yīng)的相關(guān)吸取峰，確定出存在的官能團(tuán)參考被測樣品各種數(shù)據(jù)，初步推斷化合物構(gòu)造最終查閱標(biāo)準(zhǔn)譜圖進(jìn)展比較、核實(shí)14試用紅外吸取光譜區(qū)分羧酸、酯、酸酐。羧酸的特征吸取峰為VOH、VC=O及OH峰。VOH〔單體〕~3550cm-1〔鋒利〕,VOH〔二聚體〕3400~2500〔寬而散〕,VC=O〔單體〕1760cm-1〔S〕,vasc=o〔二聚體〕1710~1700cm-1〔S〕。羧酸的OH峰位在955 915cm-1范圍內(nèi)為一寬譜帶，其外形較獨(dú)特。酯的特征吸取峰為VC=O、Vc-o-c峰，具體峰位值是：Vc=o~1735cm-1〔S〕;vc-o-c1300~1000cm-1〔S〕。vasc-o-c峰的強(qiáng)度大而寬是其特征。酸酐的特征吸取峰為vaSC=o、VSC=O雙峰。具體峰位值是：vasc=o1850~1800cm-1〔s〕、vSc=o1780~1740cm-1〔s〕,60cm-1，這是酸酐區(qū)分其它含羰基化合物主要標(biāo)志。解析紅外光譜的挨次是什么？為什么？為防止片面利用某特征峰來確定官能團(tuán)而消滅“誤診”，遵循四先、四后步驟：先特征〔區(qū)〕、后指紋〔區(qū)〕；先最強(qiáng)〔峰〕、后次強(qiáng)〔峰〕；先粗查、后細(xì)查；先否認(rèn)、后確定的挨次。某物質(zhì)分子式為C10H10O。測得紅外吸取光譜如圖〔P260〕。試確定其構(gòu)造，并給出峰歸屬。TO2.5K?r~

5 R

門說口

14is 4拓U=(2+2*101012=6 可能含有苯環(huán)3320v(O-H)O-H2985vas(CH3)CH32165v(C=O)C=O1600,1460C=Cv(C=C)芳環(huán)1450Sas(CH3)-CH314000(OH)-OH1230vC-C1092v(C-O)771芳環(huán)碳?xì)渥冃紊炜s振動(dòng)=C-H)704Ss(環(huán))波數(shù)歸屬構(gòu)造信息波數(shù)歸屬構(gòu)造信息—C-CH3C-O^芳^環(huán)單代芳環(huán)單取代某未知物的分子式為C7H9N，測得其紅外吸取光譜如圖(P260),試通過光譜解析，推斷其分子構(gòu)造。40003600320028002W020231900180017000015GOf4O01300120011001000900800700cm波數(shù)歸屬構(gòu)造信息3520,3430,波數(shù)歸屬構(gòu)造信息3520,3430,3290v(-NH)3030V(AR-H)AR-H2925Vas(CH3)CH316223(NH)-NH21588;1494C=CV(C=C)芳環(huán)1471Sas(CH3)-CH31380Ss(CH3)-CH31303,1268胺V(-C-N)748Y=C-H)芳環(huán)臨二取代依據(jù)以上分析，可知其構(gòu)造NH2—CH3U=(2+2*7+1-9)波數(shù)/2=4可能