1、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 : CH HCH H a s s(2) 面内弯曲振动 : CH HCH H( 剪 式 , ( 摇 摆 , (3)面外弯曲振动 : CH HCH H( 摇 摆 , ( 扭 曲 , )3. 何谓基团频率 ? 它有什么重要用途 ?
2、 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
3、、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（）波数；（） mm单位 解 : 80108001250080010103771./mnmcmm8.根据下列力常数 k数据，计算各化学键的振动频率
4、（ 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 CN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：（） ethane C-H bond: 151023212121213061923701015109982141593210023612422cmcNMMMMMMkcNAA./,/(2) Acetylene C-H bond
5、同上， M=12x1/(12+1)=0.9237, =3292cm-1. (3)Ethane C-C bond. M=6, =1128cm-1 (4)Benzene C-C bond =1466cm-1 (5) CH3CN, CN, = 2144cm-1 (6) Formaldehyde C-O bond, = 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
6、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 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 10. 和 是同分异构体，如何应用红外光谱检测它们？ OOH解：后者分子中存在 -C=O，在 1600cm-1会有一强吸收带，而前者则无此特征峰 11某化合物在 3640-1740cm-1区间， IR光谱如下图所示该化合物应是氯苯 (I),苯(II), 或 4叔丁基甲苯中的哪一个？说明理由 解：应为 III, 因为 IR中在 1740-2000cm-1之间存在一个双峰，强度较弱，为对位双取代苯的特征谱带，而在 2500-3640cm-1之间的两个中强峰，则为 CH3-对称与不对称伸缩振动的特征谱带
