仪器分析课后习题答案第10章

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:H C as H H C s H

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(2)面内弯曲振动:

H C

H C (剪式,

(摇摆,

(3)面外弯曲振动:

H C

(摇摆,

(扭曲, )

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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

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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.

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7.解:

将800nm换算为(1)波数；(2)mm单位.7 10 / cm 1 107/ 800 12500 / nm / mm 800/ 103 0.8

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？

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解：(1)ethane C-H bond:/2 N1 k A 2 c M M1 M 2/2 M , N1 A/ 2 c 4.12 M1 M 2

6.023 10 23 2 3.14159 2.998 1010

5.1 105 3061cm 1 0.9237

(2) Acetylene C-H bond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, C≡N, = 2144cm-1

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(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？