产生红外吸收光谱必备的条件
红外吸收光谱分析（习题）
红外吸收光谱分析（习题）红外吸收光谱分析一、选择题1. 红外吸收光谱的产生是由于( C ) (1) 分子外层电子、振动、转动能级的跃迁(2) 原子外层电子、振动、转动能级的跃迁(3) 分子振动-转动能级的跃迁(4) 分子外层电子的能级跃迁2. 下列羰基化合物中, C=O伸缩振动频率最高者为（B ）A. CH3CH2COCH3B. CH3CH2COFC. CH3CH2COClD. CH3CH2COBr3. 色散型红外分光光度计检测器多用( C ) (1) 电子倍增器(2) 光电倍增管(3) 高真空热电偶(4) 无线电线圈4.一种能作为色散型红外光谱仪色散元件的材料为( C )(1) 玻璃(2) 石英(3) 卤化物晶体(4) 有机玻璃6. Cl2分子在红外光谱图上基频吸收峰的数目为( A ) (1) 0 (2) 1 (3) 2 (4) 39.用红外吸收光谱法测定有机物结构时, 试样应该是( B )(1) 单质(2) 纯物质(3) 混合物(4) 任何试样10 以下四种气体不吸收红外光的是( D ) (1)H2O (2)CO2(3)HCl (4)N211. 红外光谱法, 试样状态可以是( D )(1) 气体状态(2) 固体状态(3) 固体, 液体状态(4) 气体, 液体, 固体状态都可以二、填空题1. 亚甲基有__反对称伸缩________ 和__对称伸缩________ 两种基本振动形式。
其中__反对称伸缩______振动位于高频区。
只引起键长改变而键角不变的是__________振动，只引起键角改变而键长不变的是__________振动。
2. CO2分子有__4____种振动形式。
3. 若λ=800nm，则σ =__1.25*10-10___cm-1；若λ=800μm，则σ =___1.25*10-7___cm-1。
4. 化合物C6H5COCH3的不饱和度为____4__。
5. 在苯的红外吸收光谱图中(1) 3300～3000 cm-1处, 由____C-H伸缩______振动引起的吸收峰(2) 1675～1400 cm-1处, 由___C=C伸缩(苯的骨架)________振动引起的吸收峰(3) 1000～650 cm-1处, 由____C-H弯曲_______振动引起的吸收峰三、简答题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.何谓指纹区和官能团区？在IR光谱中，频率位于1350-650cm-1的低频区称为指纹区3. 简单说明下列化合物的红外吸收光谱有何不同?A. CH3-COO-CO-CH3B. CH3-CO-CH3C. CH3-CO-F [答](1) A在1900～1650cm-1有两个C=O伸缩振动吸收峰(振动的偶合) B, C在1900～1650cm-1只有一个C=O伸缩振动吸收峰(2) B的C=O吸收峰在波数高的位置C则在波数相对较低的位置。
红外吸收光谱原理
红外吸收光谱原理
红外吸收光谱原理是一种分析技术，用于研究物质的结构、组成和化学性质。
它基于物质分子对红外光的吸收特性进行分析。
红外光谱是由红外辐射区域的电磁波组成的。
红外光的频率范围通常从1×10^12 Hz到3×10^14 Hz，对应的波长范围从0.8
微米到1000微米。
物质分子在这个频率范围内对特定波长的
红外光有吸收的能力，这与分子结构和化学键的特性有关。
原理上，红外吸收光谱是通过测量红外光通过待测物质后的强度变化来进行的。
当红外光通过物质时，分子会吸收与其振动和转动相对应的能量。
物质中的不同化学键和功能团会产生不同的吸收峰，这样就能通过红外光谱图谱来确定物质的结构和组成。
红外光谱仪通常由光源、样品室、光谱仪和检测器组成。
光源产生红外光束，经过样品室后，光束中的红外光被样品吸收或透射，然后进入光谱仪。
光谱仪将红外光根据其波长分解成不同的频率，并将其转换为电信号。
最后，检测器测量电信号的强度，形成红外光谱图。
红外吸收光谱原理的优势在于其非破坏性和高分辨率的特点。
它可以应用于各种领域，如化学、材料科学、生物科学等。
通过对物质的红外吸收光谱进行分析，可以快速得到物质的结构信息和组成成分，为研究和实际应用提供有价值的信息。
红外吸收光谱产生的条件
红外吸收光谱产生的条件
红外吸收光谱的产生需要满足分子具有振动模式和偶极矩，红外辐射的能量与分子振动能量匹配，分子与红外辐射发生相互作用等条件。
1.分子具有振动模式：红外吸收光谱是通过分子的振动模式来产生的，因此分子必须具有振动模式。
分子的振动模式包括伸缩振动、弯曲振动、扭转振动等，不同的振动模式对应不同的红外吸收峰。
2.分子具有偶极矩：红外吸收光谱是通过分子的偶极矩来产生的，因此分子必须具有偶极矩。
偶极矩是由分子中正负电荷分布不均引起的，具有偶极矩的分子可以吸收红外辐射。
3.红外辐射的能量与分子振动能量匹配：红外辐射的能量与分子振动能量之间必须存在匹配关系，才能产生红外吸收光谱。
红外辐射的能量通常在4000-400 cm-1范围内，对应着分子的不同振动模式。
4.分子与红外辐射的相互作用：分子必须与红外辐射发生相互作用，才能产生红外吸收光谱。
分子与红外辐射的相互作用通常是通过分子中的振动模式来实现的，分子吸收红外辐射后，分子的振动模式发生变化，产生红外吸收峰。
红外吸收光谱法-基本原理
基本原理
红外光谱的发展
Discovery of infrared Light
William Herschel
红外吸收光谱法
▪ 在未知物结构解析中有重要应用 ▪ “四大波谱”技术之一 ▪ 利用物质分子对红外辐射(0.78-40 μm)的特征吸收鉴别物质分子结构或定量分析
分子振动 分子转动
O=C=O
不对称伸缩振动
分子的振动类型
分子基团的振动频率（双原子分子）
1 k 2
虎克定律
伸缩振动频率的计算
▪ H-Cl为例
1 k 2
k 5.1N / cm
m1 m2 35.51.0 0.97
m1 m2 35.5 1.0
H Cl
1
2
k
2993 cm1
基频吸收峰
红外振动频率的分类
分子的振动类型
分子振动方式
伸缩振动 变形振动
对称伸缩振动 不对称伸缩振动 面内变形振动
面外变形振动
剪式振动 面内摇摆振动 面外摇摆振动 面外扭曲振动
伸缩振动
对称伸缩振动 Symmetric stretching
不对称伸缩振动 Asymmetric stretching
弯曲振动
剪式振动 Deformation
面外摇摆振动 Wagging
面内摇摆振动 Rocking
扭Hale Waihona Puke 振动 Twisting分子的振动自由度
N个原子组成的分子，3N个自由度 3N=平动自由度+转动自由度+振动自由度
由N个原子组成的分子：平动自由度=3 由N个原子组成的线形分子：转动自由度=2 由N个原子组成的非线形分子：转动自由度=3
第三章红外吸收光谱法
第三章 红外吸收光谱法第二节 基本原理一、红外光谱产生的条件分子中的原子以平衡点为中心，作周期性的相对运动，这种运动方式称为振动。
不同的振动方式具有不同的能量，故分为若干振动能级。
同一振动能级又包含若干转动能级。
红外吸收光谱是由于物质吸收红外光的能量，引起分子中振动转动能级的跃迁而产生的。
物质的分子吸收红外光必须满足如下两个条件：（1）红外光辐射的能量应恰好能满足振动能级跃迁所需要的能量，也就是说红外光辐射的频率与分子中某基团的振动频率相同时，红外光辐射的能量才能被吸收，而产生吸收谱带。
（2）在振动过程中，分子必须有偶极矩的改变。
极性分子就整体而言是呈电中性的。
但由于构成分子的各原子电负性不同，分子呈不同的极性。
以偶极矩μ来衡量，μ＝q .d ，如图3－2。
偶极矩μ是分子中正、负电荷的大小q 与正、负电荷中心的距离d 的乘积。
分子具有确定的偶极矩变化频率。
因为分子中的原子在平衡位置不断地振动，在振动过程中，正、负电荷的大小q 不变，而正负电荷中心的距离d 呈周期性变化，引起偶极矩呈周期性的变化。
当红外光频率与分子的偶极矩变化频率一致时，由于振动偶合而增加振动能，使振幅增大。
如果振动时没有偶极矩的变化，不吸收红外辐射，就不能产生红外吸收光谱，如N 2，O 2，Cl 2等对称分子。
二、分子的振动形式与红外吸收光谱红外光谱图中吸收谱带的位置与强弱，是由分子中基团的振动方式决定的。
一般极性强的分子或基团，吸收谱带的强度都比较大，而极性比较弱的分子或基团吸收谱带的强度比较弱。
1、双原子分子的振动把双原子分子看作是质量为m 1与m 2的两个小球，把连接它们的化学键看作是质量可以忽略的弹簧，原子在平衡位置附近作伸缩振动，那么，双原子分子的伸缩振动，可以近似地看成是沿键轴方向的简谐振动，如图3－3。
双原子分子可以看成是谐振子，根据经典力学（胡克定律）得如下公式：σ＝――― ――式中：σ为简谐振动的波数；c 为光速；N A 为阿伏加德罗常数；K 是连结原子的化学键的力常数（单位为N/Cm ）。
红外吸收光谱法基本原理
红外吸收光谱法基本原理【任务分析】通过日常生活中的实例，使学生自然地将红外线、能量与物质分子运动联系在一起，理解产生红外吸收光谱的原理。
【任务实施】1、 红外光的基础知识红外光谱在可见光区和微波区之间，其波长范围约为0.75~1000μm 。
根据实验技术和应用的不同。
通常将红外光谱划分为三个区域。
近红外、中 红外、远红外区域。
表4-1 红外光区的划分2、产生红外吸收光谱的原因（1）分子振动在分子中，原子的运动方式有三种，即平动、转动和振动。
实验证明，当分子间的振动能产生偶极矩周期性的变化时，对应的分子才具有红外活性，其红外吸收光谱图才可给出有价值的定性定量信息。
因此，下面主要讨论分子的振动。
①分子振动方程式：分子振动可以近似地看做是分子中的原子以平衡点为中心，以很小的振幅做周期性的振动。
这种分子振动的模型可以用经典的方法来模拟。
对双原子分子而言，可以把它看成是一个弹簧连接两个小球，m 1和m 2分别代表两个小球的质量，即两个原子的质量，弹簧的长度就是分子化学键的长度。
这个体系的振动频率取决于弹簧的强度，即化学键的强度和小球的质量。
其振动是在连接两个小球的键轴方向发生的。
用经典力学的方法可以得到如下计算公式。
μπνk 21=或 μπνk c 21= 可简化为 μνk 1304≈ 式中，ν是频率，Hz ；ν是波数，cm -l ；k 为是化学键的力常数，g/s ；c 为光速；μ为原子的折合质量。
一般来说，单键的k=4×l05～6×l05g/s2；双键的k=8×l05～12×l05g/s2;叁键的k=12×l05～20×l05g/s2。
双原子分子的振动只发生在连接两个原子的直线上，并且只有一种振动方式，而多原子分子则有多种振动方式。
假设分子由九个原子组成，每一个原子在空间都有3个自由度，则分子有3个自由度。
非线性分子的转动有3个自由度，线性分子则只有两个转动自由度，因此非线性分子有3n-6种基本振动，而线性分子有3n-5种基本振动。
简述红外吸收光谱产生的条件
简述红外吸收光谱产生的条件
红外吸收光谱是一种用于分析物质的非破坏性技术，它基于物质分子吸收红外辐射的特性。
产生红外吸收光谱需要满足以下条件：
1.源辐射：产生红外辐射的源，如红外灯或者激光等。
这些源产生的辐射通常在红外波段具有
强度和稳定性。
2.样品：样品应该是纯净、干燥、透明的，以保证所测得的吸收谱是样品本身的特征。
3.模拟：样品与红外辐射相互作用后，辐射会被吸收、散射或透射。
通过测量透射或吸收的辐
射强度，可以得到样品的红外吸收光谱。
4.检测：需要使用红外光谱仪进行测量。
红外光谱仪通常由光源、光栅或者干涉仪、检测器等
组成。
需要注意的是，红外吸收光谱产生的条件也受限于样品的性质和所研究的波长范围。
某些物质在红外波段吸收较弱或者不吸收，因此可能无法产生明显的红外吸收光谱。
此外，样品的形态、浓度、厚度等因素也会对红外吸收光谱的表现产生影响。
2021年仪器分析红外吸收光谱法习题及答案
红外吸收光谱法一．欧阳光明（2021.03.07）二．填空题1．一般将多原子分子的振动类型分为伸缩振动和变形振动,前者又可分为对称伸缩振动和反对称伸缩振动,后者可分为面内剪式振动(δ)、面内摇摆振动(ρ) 和面外摇摆振动(ω)、面外扭曲振动(τ) 。
2．红外光区在可见光区和微波光区之间,习惯上又将其分为三个区:远红外区，中红外区和近红外区,其中中红外区的应用最广。
3．红外光谱法主要研究振动中有偶极矩变化的化合物，因此，除了单原子和同核分子等外,几乎所有的化合物在红外光区均有吸收。
4．在红外光谱中,将基团在振动过程中有偶极矩变化的称为红外活性,相反则称为红外非活性的。
一般来说,前者在红外光谱图上出现吸收峰。
*欧阳光明*创编5．红外分光光度计的光源主要有能斯特灯和硅碳棒。
6．基团一OH、一NH；==CH的一CH的伸缩振动频率范围分别出现在3750—3000 cm-1, 3300—3000 cm-1, 3000—2700 cm-1。
7．基团一C≡C、一C≡N ；—C==O；一C＝N，一C＝C—的伸缩振动频率范围分别出现在2400—2100cm-1, 1900—1650 cm-1, 1650—1500 cm-1。
8．4000—1300 cm-1区域的峰是由伸缩振动产生的，基团的特征吸收一般位于此范围,它是鉴最有价值的区域，称为官能团区；1300—600cm-1区域中,当分子结构稍有不同时,该区的吸收就有细微的不同,犹如人的指纹一样,故称为指纹区。
二、选择题1．二氧化碳分子的平动、转动和振动自由度的数目分别（A）A. 3，2，4B. 2，3，4C. 3，4，2D. 4，2，*欧阳光明*创编32．乙炔分子的平动、转动和振动自由度的数目分别为（C）A. 2，3，3B.3，2，8C. 3，2，7D.2，3，74．下列数据中,哪一组数据所涉及的红外光谱区能够包括CH3CH2COH的吸收带?（D）A.3000—2700cm-1，1675—1500cm-1，1475—1300cm一1。
红外吸收光谱中,物质吸收电磁辐射满足的条件
红外吸收光谱中,物质吸收电磁辐射满足的条件红外吸收光谱是一种用于分析物质结构和物质性质的常用手段，它基于物质吸收电磁辐射的原理。
了解物质吸收电磁辐射的条件对于正确理解红外吸收光谱的机理和应用具有重要意义。
下面将从分子结构、能量、振动状态等方面详细介绍物质吸收电磁辐射的条件。
首先，物质吸收电磁辐射的条件之一是分子结构。
红外吸收光谱主要针对分子之间的振动和转动作用进行研究。
分子结构的复杂度决定了它们在特定波长范围内是否能吸收电磁辐射。
一般来说，具有3个或更多原子的分子才能在红外光谱范围内吸收辐射。
这是因为这些复杂的分子具有更多的振动模式，可以与电磁辐射相互作用。
相比之下，较简单的分子结构往往无法在红外光谱范围内吸收电磁辐射，因为它们的振动模式较少。
其次，物质吸收电磁辐射的条件还包括能量。
红外光谱主要涉及分子中的振动和转动能级。
分子振动的能级通常处于红外光谱能量范围内，而转动能级处于微波光谱能量范围内。
当分子受到外界电磁辐射时，它们的振动和转动能级能够吸收相应能量的光子。
在红外光谱中，分子通过吸收特定频率的红外光子来达到激发态，从而使它们的振动、转动状态发生变化。
因此，物质吸收电磁辐射的条件之一是分子的振动和转动能级与红外光谱能量范围之间存在对应关系。
此外，物质吸收电磁辐射的条件还与分子的振动状态有关。
分子的振动状态可以通过键的伸缩、弯曲和拉伸等运动来描述。
振动序列包括基态、激发态和继续激发态等。
当分子处于基态时，它们的振动状态相对较低，不易吸收红外光谱中的电磁辐射。
当分子受到激发时，它们的振动状态变得更高，可以吸收和辐射红外光子。
因此，在红外吸收光谱中，分子的振动状态是物质吸收电磁辐射的一个重要条件。
此外，红外吸收光谱还受到物质存在的环境条件的影响。
例如，分子可能存在于气态、液态或固态。
物质状态的差异会导致其红外吸收特征发生变化。
此外，周围环境的温度和压力也会对红外吸收光谱产生影响。
高温和高压条件下，分子的振动和转动会发生变化，从而导致红外光谱的形状和峰位发生变化。
红外吸收光谱法概述、条件、原理与应用
振动自由度与红外吸收峰
大多情况实际吸收峰与理论计算不一致，也即并非 每一种振动方式在红外光谱图上都能产生一个吸收带， 一般要少得多。
H2O 振动自由度为 3×3-6=3 红外吸收就有3个峰： 3750cm–1，
3650cm-1，1595cm-1
图：水的红外光谱图
实际上红外谱图上的峰比理论值少得多，这 是由以下原因造成的：
线型
平动
非线型
转动
平动自由度：3个 转动自由度：2个
平动自由度：3个 转动自由度：3个
分子的振动自由度
线型分子振动自由度的数目： 振动自由度=3N－平动自由度－转动自由度 =3N－5；
非线型分子振动自由度的数目： 振动自由度=3N－6
任何一个复杂分子的振动，都可视作由3N－6或 3N－5个简正振动叠加而成。
解：
1 13Hale Waihona Puke 7k 2170cm1 1216
1216
力常数k=19N/CM
2 1307
19 1416
2080cm1
1416
分子振动的形式
（1）分子的振动类型
绝大多数的分子是多原子分子，其振动方式显然很复 杂。但可以把它的振动分解为许多简单的基本振动，并依据 振动形式的不同归为二类：
伸缩振动：
原子沿着化学键的方向作来回周期运动。只涉及化学键键
3、应用广泛：红外光谱不仅用于物质化学组成分析， 还可用于分子结构的基础研究，如研究测定分子键 长、键角。
4、本方法试样用量少，分析速度快，不破坏样品， 且气、液、固样品均可测定。
光谱表示形式
紫外
A
A吸光度
λ（nm）
红外
T透过率
红外光谱法与紫外吸收光谱的区别：
红外吸收光谱的基本原理
红外吸收光谱的基本原理一、分子的振动与红外吸收任何物质的分子都是由原子通过化学键联结起来而组成的。
分子中的原子与化学键都处于不断的运动中。
它们的运动，除了原子外层价电子跃迁以外，还有分子中原子的振动和分子本身的转动。
这些运动形式都可能吸收外界能量而引起能级的跃迁，每一个振动能级常包含有很多转动分能级，因此在分子发生振动能级跃迁时，不可避免的发生转动能级的跃迁，因此无法测得纯振动光谱，故通常所测得的光谱实际上是振动-转动光谱，简称振转光谱。
1、双原子分子的振动分子的振动运动可近似地看成一些用弹簧连接着的小球的运动。
以双原子分子为例，若把两原子间的化学键看成质量可以忽略不计的弹簧，长度为r （键长），两个原子分子量为m 1、m 2。
如果把两个原子看成两个小球，则它们之间的伸缩振动可以近似的看成沿轴线方向的简谐振动，如图3—2。
因此可以把双原子分子称为谐振子。
这个体系的振动频率υ（以波数表示），由经典力学（虎克定律）可导出：C ——光速（3×108 m/s ）υ= K ——化学键的力常数（N/m ） μ——折合质量（kg ） μ= 如果力常数以N/m 为单位，折合质量μ以原子质量为单位，则上式可简化为υ=130.2 双原子分子的振动频率取决于化学键的力常数和原子的质量，化学键越强，相对原子质量越小，振动频率越高。
H-Cl 2892.4 cm -1 C=C 1683 cm -1C-H 2911.4 cm -1 C-C 1190 cm -1同类原子组成的化学键（折合质量相同），力常数大的，基本振动频率就大。
由于氢的原子质量最小，故含氢原子单键的基本振动频率都出现在中红外的高频率区。
2、多原子分子的振动1¦Ð¦Ì2c K m 1m 2m 1m2+K μ(1)、基本振动的类型多原子分子基本振动类型可分为两类：伸缩振动和弯曲振动。
亚甲基CH 2的各种振动形式。
对称伸缩振动 不对称伸缩振动亚甲基的伸缩振动 剪式振动 面内摇摆 面外摇摆 扭曲变形面内弯曲振动 面外弯曲振动亚甲基的基本振动形式及红外吸收A 、伸缩振动 用υ表示，伸缩振动是指原子沿着键轴方向伸缩，使键长发生周期性的变化的振动。
1、试说明产生红外吸收的条件是什么
1、试说明产生红外吸收的条件是什么?答：(1)必要条件：振动或转动时会引起偶极矩净变化的分子．(2)辐射的频率与分子的固有振动频率相匹配．2、指出以下振动在红外光谱中是活性的还是非活性的分 子 振 动（1）CH 3一CH 3 C―C 伸缩振动（2）CH 3一CC13 C―C 伸缩振动（3）SO 2 对称伸缩振动（4）CH 2=CH 2 C―H 伸缩振动C C H H （5）CH 2=CH 2 C―H 伸缩振动C C H H （6）CH 2=CH 2 CH 2摆动 C CHH H（7）CH 2=CH 2 CH 2扭曲振动C CHH H （8）乙炔 CH 对称伸缩振动（9）CS 2 C-S 对称伸缩振动解：非红外活性：(1), (5), (7)，（8），（9） 红外活性：(2) , (3), (4), (6)3、下面两个化合物中哪一个νC=O 吸收带出现在较高频率，为什么？(a)CHO (b) CHO －(CH 3)2N 答：(a)化合物的羰基吸收带出现在较高频率．N 原子提供孤对电子，与苯环、C=O 形成大π键，中介效应．4、有一经验式为 C 3H 6O 的液体，其红外光谱图如下，试分析可能是哪种结构的化合物。
答案：(1) 先分析不饱和度, 说明有双键存在Ω = 1+3-6/2 = 1(2) 分析特征吸收峰A. 3650～3100 cm-1有一宽峰，说明有O - H 伸缩振动B. 2900 cm-1有一强吸收峰说明有饱和C - H 伸缩振动C. 1680 cm-1有一中强峰说明有C = C 伸缩振动D. 1450 cm-1有一大且强吸收峰说明CH3或CH2存在E. 1300～1000 cm-1有三个峰说明有C - O 伸缩振动F. 900 cm-1左右有峰为= CH2面外摇摆吸收峰(3) 据上面分析得出这是CH2= CH - CH2OH (烯丙醇)(不会是丙烯醇，因为乙烯式醇均不稳定)5、在CH3CN 中C≡N 键的力常数k= 1.75×103N／m，光速c= 2.998×1010 cm/s，当发生红外吸收时，其吸收带的频率是多少？(以波数表示)阿伏加德罗常数6.022×1023mol-1，A r(C) = 12.0，A r(N) = 14.0)答案：N1/2k m1·m2据σ= ───×(──)1/2μ= ──────2 cμm1 + m2N = 6.022×1023M1= 12 , M2= 14(6.022×1023)1/212.0+14.0∴σ= ────────────×(17.5×105×──────)1/2 2×3.1416×2.998×101012.0×14.0= 2144 cm-16、乙醇在CCl4中, 随着乙醇浓度的增加, OH伸缩振动在红外吸收光谱图上有何变化? 为什么?答案：吸收峰向低波数移动, 吸收强度增大, 谱带变宽由于乙醇形成了分子间氢键, 当乙醇浓度很小时, 分子间不形成氢键, 显示了游离OH的吸收在高波数, 随着乙醇浓度的增加, 游离羟基吸收减弱, 而多聚体的吸收相继出现。
仪器分析红外吸收光谱法习题及答案
红外吸收光谱法一．填空题1．一般将多原子分子的振动类型分为伸缩振动和变形振动,前者又可分为对称伸缩振动和反对称伸缩振动,后者可分为面内剪式振动(δ)、面内摇摆振动(ρ) 和面外摇摆振动(ω)、面外扭曲振动(τ) 。
2．红外光区在可见光区和微波光区之间,习惯上又将其分为三个区: 远红外区，中红外区和近红外区,其中中红外区的应用最广。
3．红外光谱法主要研究振动中有偶极矩变化的化合物，因此，除了单原子和同核分子等外,几乎所有的化合物在红外光区均有吸收。
4．在红外光谱中,将基团在振动过程中有偶极矩变化的称为红外活性,相反那么称为红外非活性的。
一般来说,前者在红外光谱图上出现吸收峰。
5．红外分光光度计的光源主要有能斯特灯和硅碳棒。
6．基团一OH、一NH；==CH的一CH的伸缩振动频率范围分别出现在3750—3000 cm-1, 3300—3000 cm-1, 3000—2700 cm-1。
7．基团一C≡C、一C≡N ；—C==O；一C＝N，一C＝C—的伸缩振动频率范围分别出现在2400—2100 cm-1, 1900—1650 cm-1, 1650—1500 cm-1。
8．4000—1300 cm-1 区域的峰是由伸缩振动产生的，基团的特征吸收一般位于此范围,它是鉴最有价值的区域，称为官能团区；1300—600 cm-1 区域中,当分子结构稍有不同时,该区的吸收就有细微的不同,犹如人的指纹一样,故称为指纹区。
二、选择题1．二氧化碳分子的平动、转动和振动自由度的数目分别〔A〕A. 3，2，4B. 2，3，4C. 3，4，2D. 4，2，32．乙炔分子的平动、转动和振动自由度的数目分别为〔C〕A. 2，3，3B. 3，2，8C. 3，2，7D. 2，3，74．以下数据中,哪一组数据所涉及的红外光谱区能够包括CH3CH2COH的吸收带?〔D〕A. 3000—2700cm-1，1675—1500cm-1，1475—1300cm一1。
产生红外吸收光谱必备的条件
1 产生红外吸收光谱必备得条件？答:1 辐射后具有能满足物质产生振动跃迁所需得能量2分子振动有瞬间偶极距变化。
2 过度过冷现象对溶液得影响？避免过度过冷现象得方法？溶液中析出固相得纯溶剂之后,剩余得溶液浓度增加,而在计算机中使用得却就是原始浓度,从而引入误差,所以要避免过度得过冷现象。
避免过度过冷现象得方法:①加入少量得晶种作为晶核。
②增加搅拌速度。
4简答:红外区可分为哪几个区？答:①近红外区,②中红外区或基频红外区,③远红外区。
5 简述红外光谱,紫外光谱,核磁共振谱以及质谱各自得原理、答:1、当分子振动引起分子偶极矩变化时,就能形成稳定得交变电场,其频率与分子振动频率相同,可以与相同频率得红外辐射发生相互作用,使分子吸收红外辐射得能量跃迁到高能态,从而产生红外吸收光谱、2.紫外光谱就是分子中电子吸收得变化而产生得,当样品分子或原子吸收电子后外层电子由基态跃迁到激发态、不同结构得样品分子其跃迁方式不同,而且吸收光得波长范围不同,吸光得频率也不同,可根据波长范围吸光度鉴别不同物质结构方面得差异、3、当原子核吸收得辐射能量与核能级相等时,就发生能级跃迁,从而产生核磁共振信号、4、质谱分析法就是通过对样品离子得质量与强度得测定来进行成分与结构分析得一种方法、6简述几种主要因素影响差热分析仪所测结果答案:1、样品量:样品量少,样品分辨率高,但灵敏度下降,一般根据样品热效应大小调节样品量,一般为3~5mg。
2、升温速度,一般升温速度范围在每分钟5~20度。
3、气氛:一般使用惰性气体,如N2、Ar、He等,气流速度恒定,控制在10ml/min,否则会引起基线波动。
7、简述判断分子离子峰得方法、第一,瞧质谱中质量最大得峰,多数情况下质谱中高质量端得峰就就是分子离子峰;第二,最高质量得峰与临近碎片离子峰之间得质量差就是否合理;第三,根据氮规则判断第四,如果分子离子峰太弱,或经过判断后认为分子离子峰没有出现,可通过改进实验技术测定相对分子质量。
物质产生红外吸收的必要条件
物质产生红外吸收的必要条件物质产生红外吸收的必要条件是：①有所吸收的物质；②吸收物质的性质；③物质的温度；④有可能和辐射产生干涉的物质；⑤物质的状态和材料；⑥物质的有机结构；⑦对辐射的敏感程度；⑧量子亏损和衰减强度。
1、有所吸收的物质：红外吸收是由于物质中分子发出红外光而发生的，因此必须要有物质可以吸收红外光。
一般来说，分子、离子、溶液中微粒和膜质都可以吸收红外光，所以满足这一条件就可以产生红外吸收作用。
2、吸收物质的性质：红外吸收的数量与物质的性质密切相关，一般而言，有共价键及自由基的物质更容易吸收红外光，水合物因其有分子间氢键，实际上也有较强的红外吸收能力。
3、物质的温度：物质的温度也会影响其吸收红外光的能力，一般来说，温度越高，物质吸收红外光的能力越强。
4、有可能和辐射产生干涉的物质：有些特殊的物质，如有机膜和溶液，其物质结构会与红外辐射进行干涉，这种情况下会产生意想不到的红外吸收效应。
5、物质的状态和材料：物质的状态也会影响其吸收红外光的能力，比如液体状物质比固体物质更能够吸收红外光。
而材料也会影响红外吸收，轻质和细致的材料可吸收红外光，反之，重质材料比轻质材料吸收红外光的能力更强。
6、物质的有机结构：不同物质的分子因其不同的有机结构，其吸收红外光的能力也会有差异，例如对于含有双键的分子，其吸收红外的能力比单键的分子大得多。
7、对辐射的敏感程度：某些物质具有较高的红外吸收敏感程度，即以较低的红外强度外就可能发生红外吸收，而某些物质的红外吸收敏感程度比其他物质低。
8、量子亏损和衰减强度：由于红外照射时其量子亏损和衰减强度，红外吸收也会受其影响，如果量子亏损大，。
红外光谱的原理及应用
红外光谱的原理及应用红外光谱的原理及应用(一)红外吸收光谱的定义及产生分子的振动能量比转动能量大，当发生振动能级跃迁时，不可避免地伴随有转动能级的跃迁，所以无法测量纯粹的振动光谱，而只能得到分子的振动-转动光谱，这种光谱称为红外吸收光谱红外吸收光谱也是一种分子吸收光谱。
当样品受到频率连续变化的红外光照射时，分子吸收了某些频率的辐射，并由其振动或转动运动引起偶极矩的净变化，产生分子振动和转动能级从基态到激发态的跃迁,使相应于这些吸收区域的透射光强度减弱。
记录红外光的百分透射比与波数或波长关系曲线，就得到红外光谱（二）基本原理1产生红外吸收的条件(1)分子振动时，必须伴随有瞬时偶极矩的变化。
对称分子：没有偶极矩，辐射不能引起共振，无红外活性。
如：N2、O2、Cl2 等。
非对称分子：有偶极矩，红外活性。
(2)只有当照射分子的红外辐射的频率与分子某种振动方式的频率相同时，分子吸收能量后，从基态振动能级跃迁到较高能量的振动能级，从而在图谱上出现相应的吸收带。
2分子的振动类型伸缩振动：键长变动，包括对称与非对称伸缩振动弯曲振动：键角变动，包括剪式振动、平面摇摆、非平面摇摆、扭曲振动3几个术语基频峰：由基态跃迁到第一激发态，产生一个强的吸收峰，基频峰；倍频峰：由基态直接跃迁到第二激发态，产生一个弱的吸收峰，倍频峰；组频：如果分子吸收一个红外光子，同时激发了基频分别为v1和v2的两种跃迁，此时所产生的吸收频率应该等于上述两种跃迁的吸收频率之和，故称组频。
特征峰：凡是能用于鉴定官能团存在的吸收峰，相应频率成为特征频率。
相关峰：相互可以依存而又相互可以佐证的吸收峰称为相关峰4影响基团吸收频率的因素（1 外部条件对吸收峰位置的影响：物态效应、溶剂效应（2分子结构对基团吸收谱带的影响：诱导效应：通常吸电子基团使邻近基团吸收波数升高，给电子基团使波数降低。
共轭效应：基团与吸电子基团共轭，使基团键力常数增加，因此基团吸收频率升高，基团与给电子基团共轭，使基团键力常数减小，因此基团吸收频率降低。
偶极矩净变化不为0就能产生红外吸收光谱
偶极矩是描述分子极性的重要物理量之一，通过偶极矩的测量和分析，可以了解分子的结构和性质。
而红外吸收光谱是一种常用的分析方法，通过测量分子在红外光区的吸收情况，可以获取有关分子振动和旋转的信息。
在红外吸收光谱分析中，偶极矩的变化对于谱线的形成起着重要作用。
在这里，我们将探讨偶极矩对红外吸收光谱的影响，主要从以下几个方面展开讨论。
1. 偶极矩的物理意义偶极矩是描述分子极性的物理量，它可以用来表示分子内部正负电荷分布的不平衡情况。
当分子中正负电荷中心不重合时，就会产生偶极矩。
偶极矩的大小和方向可以影响分子与外部电场的相互作用，从而影响分子在外部电场中的取向。
这种取向的变化会引起分子内部的振动和旋转，从而产生红外吸收光谱。
2. 偶极矩与红外吸收当分子处于电场中时，偶极矩会向电场的方向取向。
在红外吸收光谱中，分子吸收红外光子的能量，会导致分子内部振动和旋转状态的变化。
这些变化所带来的谱线就是红外吸收光谱中的特征谱线。
而偶极矩的变化会影响分子在外部电场中的取向，进而影响分子的振动和旋转状态，从而影响产生的红外吸收光谱。
3. 偶极矩净变化不为0的必要性在分子的红外吸收光谱中，如果偶极矩的净变化为0，那么该分子将不会展现出红外吸收特征。
这是因为偶极矩的变化是红外吸收的必要条件，只有具有偶极矩变化的分子才能产生红外吸收光谱。
偶极矩净变化不为0是产生红外吸收光谱的前提条件。
4. 偶极矩与分子结构的关系分子的结构决定了分子的偶极矩大小和方向。
具有不同结构的分子会具有不同的偶极矩，进而会展现出不同的红外吸收光谱特征。
通过对分子结构和偶极矩的研究，可以更深入地理解分子的红外吸收行为。
总结而言，偶极矩净变化不为0是产生红外吸收光谱的必要条件。
偶极矩的变化会影响分子在外部电场中的取向，进而影响分子的振动和旋转状态，从而影响产生的红外吸收光谱。
通过对偶极矩和红外吸收光谱的研究，可以更好地理解分子的结构和性质，为实验和应用提供了重要参考。
红外吸收光谱法概述、条件、原理和应用
分子的平动和转动自由度
线型
平动
非线型
转动
平动自由度：3个 转动自由度：2个
平动自由度：3个 转动自由度：3个
分子的振动自由度
线型分子振动自由度的数目： 振动自由度=3N－平动自由度－转动自由度 =3N－5；
非线型分子振动自由度的数目： 振动自由度=3N－6
1、双原子分子的振动及其振动频率 双原子分子犹如同一根弹簧连接的两个小球，
其质量分别为m1和m2，弹簧的质量忽略不计。当一 外力（相当于红外辐射能）作用于弹簧时，两小球 沿轴心来回振动。
双原子分子的振动 只有一种形式： 即伸缩振动
若将这种振动视作简谐振动，且遵循Hooke 定律，其振动频率可用下式表示：
亚甲基
（2）多原子分子的振动自由度
多原子分子振动由伸缩振动、弯曲振动以及它们 之间的偶合振动组成。
在有N个原子组成的分子中，每个原子在空间的 位置必须有x，y，z三个坐标来确定，也即每个原子 有3个运动自由度，则由N个原子组成的分子就有了 3N个坐标，有3N个运动自由度。
在分子的3N个运动状态中，可分成3种类型的运 动：分子的平动、转动和振动。
(1) CO键的力常数为多少? (2) 14C的对应吸收峰应在多少波数处发生?
解：
1 1307
k 2170cm1 1216
1216
力常数k=19N/CM
2 1307
19 1416
2080cm1
1416
分子振动的形式
（1）分子的振动类型
绝大多数的分子是多原子分子，其振动方式显然很复 杂。但可以把它的振动分解为许多简单的基本振动，并依据 振动形式的不同归为二类：
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1 产生红外吸收光谱必备的条件？答：1 辐射后具有能满足物质产生振动跃迁所需的能量2分子振动有瞬间偶极距变化。
2 过度过冷现象对溶液的影响？避免过度过冷现象的方法？溶液中析出固相的纯溶剂之后，剩余的溶液浓度增加，而在计算机中使用的却是原始浓度，从而引入误差，所以要避免过度的过冷现象。
避免过度过冷现象的方法：①加入少量的晶种作为晶核。
②增加搅拌速度。
4简答：红外区可分为哪几个区？答：①近红外区，②中红外区或基频红外区，③远红外区。
5 简述红外光谱,紫外光谱,核磁共振谱以及质谱各自的原理.答:1.当分子振动引起分子偶极矩变化时,就能形成稳定的交变电场,其频率与分子振动频率相同,可以和相同频率的红外辐射发生相互作用,使分子吸收红外辐射的能量跃迁到高能态,从而产生红外吸收光谱.2.紫外光谱是分子中电子吸收的变化而产生的,当样品分子或原子吸收电子后外层电子由基态跃迁到激发态.不同结构的样品分子其跃迁方式不同,而且吸收光的波长范围不同,吸光的频率也不同,可根据波长范围吸光度鉴别不同物质结构方面的差异.3.当原子核吸收的辐射能量与核能级相等时,就发生能级跃迁,从而产生核磁共振信号.4.质谱分析法是通过对样品离子的质量和强度的测定来进行成分和结构分析的一种方法.6简述几种主要因素影响差热分析仪所测结果答案：1.样品量：样品量少，样品分辨率高，但灵敏度下降，一般根据样品热效应大小调节样品量，一般为3~5mg。
2.升温速度，一般升温速度范围在每分钟5~20度。
3.气氛：一般使用惰性气体，如N2、Ar、He等，气流速度恒定，控制在10ml/min,否则会引起基线波动。
7.简述判断分子离子峰的方法.第一，看质谱中质量最大的峰，多数情况下质谱中高质量端的峰就是分子离子峰；第二，最高质量的峰与临近碎片离子峰之间的质量差是否合理；第三，根据氮规则判断第四，如果分子离子峰太弱，或经过判断后认为分子离子峰没有出现，可通过改进实验技术测定相对分子质量。
8简要说明质谱分析的原理、特点？答案：质谱分析方法是通过样品离子的质量个强度的测定来进行成分和结构分析的一种方法。
特点：1应用范围广：可以进行同位素分析，又可做有机结构分析，可以是气、固、液样品2灵敏度高，样品用量少，灵敏度高达50pg50*10-12,用微克量级的样品，即可得到分析结果。
3分析速度快，可实现多组分同时检测。
4但仪器结构复杂，价格昂贵。
9拉曼光谱与红外光谱的不同之处有哪些？答：拉曼光谱红外光谱光谱范围４０～４００，光谱范围４００～４０００水不能作为溶剂，水能作为溶剂样品可盛放于玻璃容器，不能玻璃容器盛放样品样品表面可直接测定；测定时须研磨成ＫＢr压片10氢谱谱峰发生分裂，产生自旋—自旋裂分现象的原因？答：这是由于在分子内部相邻碳原子上氢核自旋会相互干扰，通过成键电子之间的传递，形成相邻质子之间的自旋—自旋耦合，而导致自旋—自旋裂分。
11熔体破裂现象---不稳定流动答案：高聚物熔体在挤出时，如果剪切速率超过某个极限值时，从口模处理的挤出物不再是平滑的，而会出现表面粗糙、起伏不平、有螺纹状波纹甚至挤出物破碎。
这种现象称为熔体破裂现象---不稳定流动12什么是互相排斥定则？试以对称性和极性来具体说明之。
凡具有对称中心的分子，它们的红外吸收光谱与拉曼散射光谱没有频率相同的谱带，这就是所谓的互相排斥定则。
一般来说，分子对称性愈高，红外光谱与拉曼光谱的区别就愈大，非极性官能团的拉曼散射谱带较为强烈，极性官能团的红外谱带较为强烈。
13什么是生色基？什么是助色基？答案：具有双键结构的基团对紫外线或可见光有吸收作用，具有这种吸收作用的基团统称为生色基。
另有一些基团虽然本身不具有生色基作用，但与生色基相连时，通过非键电子的分配，扩展了生色基的共轭效应，会影响生色基的吸收波长，增大吸收系数，这些基团统称为助色基。
14石墨炉原子化法的工作原理是什么？解:石墨炉原子化器是将一个石墨管固定在两个电极之间而制成的,在惰性气体保护下以大电流通过石墨管,将石墨管加热至高温而使样品原子化.15试对比普通光学显微镜,简要说明磁透镜的工作原理答：普通光学显微镜主要通过凸透镜对光的会聚作用、以及凸透镜成像原理，对由待观测物反射来的光进行会聚、放大！而磁透镜则是利用带电粒子束主要是电子束，在磁场中运动时，由于磁场的作用而产生会聚、放大作用。
并通过改变电磁线圈的励磁电压，调节电子束焦点位置，进而改变电子束在荧光屏上的成像大小！16试分析动态力学分析技术的应用有哪些？答：①研究聚合物的主转变和次级转变②研究聚合物的结晶和取向③研究均聚物、共聚物及共混物的结构④研究聚合物的交联和固化⑤研究聚合物的耐寒性、耐热性、抗老化性和抗冲击性⑥研究聚合物的吸音或阻尼特性17试简要阐述质谱分析方法的测试原理。
答：被分析的样品首先离子化，然后利用离子在电场或磁场中的运动性质，将离子按质荷比m/e分开并按质荷比大小排列成谱图形式，根据质谱图可确定样品成分、结构和相对分子质量。
18 四大波谱是哪些？简述各自主要的测试范围答：核磁共振NMR,物质粒子的质量谱-质谱MS,振动光谱-红外/拉曼IR/Raman,电子跃迁-紫外UV。
紫外：四个吸收带，产生、波长范围、吸光系数红外：特征峰，吸收峰影响因素、不同化合物图谱联系与区别核磁：N+1率，化学位移影响因素，各类化合物化学位移质谱：特征离子、重排、各化合物质谱特点如:有无分子离子峰等19透射电镜的衬度有几个？分别是什么？答：有三个，分别是散射衬度，衍射衬度和相位衬度。
20为什么在核磁共振谱中通常采用四甲基硅烷作为参考物?P50答:1.12个氢完全相同,只有一个尖峰2.屏蔽强烈,位移最大,与有机物的质子峰不重叠3.易溶于有机溶剂,沸点低,易回收21为什么只有分子极化度发生变化的振动才能与入射光的电场E相互作用，产生诱导偶极矩？答案：1.红外吸收要服从一定的选择定则，即分子振动时只有伴随分子偶极矩发生变化的振动才能产生红外光谱。
2.只有伴随分子极化度α发生变化的分子振动模式才能具有拉曼活性。
22 为什么只有能引起分子偶极距变化的振动，才能产生红外吸收光谱？答：当分子振动引起分子偶极距变化时，就能形成稳定的交变电场，其频率与分子振动频率相同，可以和相同频率的红外辐射发生相互作用，使分子吸收红外辐射的能量跃迁到高能态，从而产生红外吸收光谱。
23旋转式流变仪具有不同的测量头系统，最常见的有哪三种形式？1同轴同筒2平行平板3锥形板式测量头系统24旋转式流变仪有哪三种不同的测量头系统?答:它们主要是同轴圆筒式,平行平板式和锥板式25影响化学位移的因素有哪些？答：诱导效应、共轭效应、立体效应、磁各向异性效应和溶剂效应。
26影响频率位移的因素有哪些？1.外部因素：a 物理状态影响；b溶剂的影响；c 粒度的影响。
2.内部的影响主要是诱导效应，共轭效应，氢键效应和耦合效应。
27与红外光谱相比，拉曼散射光谱有那些优点？答：1拉曼光谱是一个散射过程，因而任何尺寸、形状、透明度的样品，只要能被激光照射到，就可直接用来测量。
由于激光束的直径校小，且可进一步聚焦，因而极微量样品都可以测量。
2水溶液样品可直接进行测量，这对生物大分子样品就非常有利，玻璃可作为理想的窗口材料。
3对于聚合物及其他分子，拉曼散射的选择定则的限制较小，因而可得到更为丰富的谱带。
28原子序数对散射强度的影响？答：原子序数大的散射能力较强，在电镜图象上显示为较亮．原子序数小的散射能力较弱，在图象上显示为较暗．29在解析谱图时可从哪几个方面加以判别？答：1. 从谱带的分类，电子跃迁方式来判别，注意吸收带的波长范围吸收系数以及是否有精细结构等。
2.从溶剂极性大小引起谱带移动的方向判别。
3. 从溶剂的酸碱性的变化引起谱带移动的方向来判别。
30在热重法分析测定中，对试样量有什么要求？为什么？答：热重法测定，试样量要求要少，一般为3~5mg。
一方面是因为仪器天平灵敏度很高可达0.1ug，另一方面如果试样量多，传质阻力越大，试样内部温度梯度大，甚至产生热效应会使试样温度偏离线性程序升温，使TG曲线发生变化。
粒度也是越细越好，尽可能将试样铺平，如粒度大，则会使反应移向高温。
31在有机化合物的质谱图中,对于判断结构和确定相对分子质量最有效的离子是BA碎片离子B分子离子C同位素离子D负离子32怎样利用X射线物相分析区别高聚物的晶态和非晶体态？答：在高聚物聚集态衍射谱图中若出现尖锐峰，则表明存在结晶，出现弥散隆峰则表明样品中有非晶态；若出现既不尖锐以不弥散的峰，则表明结晶存在，但是很不完善，称之为仲晶或次晶。
33质谱分析方法的特点：答：1应用范围广；2灵敏度高，样品用量少；3 分析速度快，可实现多组同时检测；4但仪器结构复杂，价格昂贵。
34 质谱分析方法的特点？1应用范围广2灵敏度高，样品用量少3分析速度快，可实现多组分同时检测35紫外光谱产生的原理是什么?有机物在紫外光和可见光区域内电子跃迁方式有哪几种,跃迁所需能量比较如何?答:紫外光谱是分子中电子吸收的变化而产生的.分为:σ→σ* > n→σ* > π→π* > n→π*.37、影响红外频率位移的因素有哪些？答；a、外部因素有：1。
物理状态的影响，2。
溶剂的影响，3。
粒度的影响B、内部因素有：由于分子结构上的原因引起的变化，主要是诱导效应，共轭效应，氢键效应，耦合效应等影响。
4. 差热扫描量热仪有哪几种, 各有何特点? 答：(1) 功率补偿型：在样品和参比品始终保持相同温度的条件下，测定为满足此条件样品和参比品两端所需的能量差，并直接作为信号DQ（热量差）输出。
(2) 热流型：在给予样品和参比品相同的功率下，测定样品和参比品两端的温差DT，然后根据热流方程，将DT（温差）换算成DQ（热量差）作为信号的输出5. 透射电镜的成像原理是什么? 答：透镜的成像作用可以分为两个过程：第一个过程是平行电子束遭到物的散射作用而分裂成为各级衍射谱，即由物变换到衍射谱的过程；第二个过程是各级衍射谱经过干涉重新在像平面上会聚成诸像点，即由衍射谱变换到像的过程。
6. 什么叫透射电镜的景深、焦长？答：景深是指透镜对高低不平的试样各部位能同时聚焦成像的一个能力范围，这个范围用一段距离来表示。
焦长是指透镜像平面所允许的轴向偏差。
7.X射线的产生及工作原理? 答：X射线是高速运动的粒子与某种物质相撞击后猝然减速，且与该物质中的内层电子相互作用而产生的。
X射线的工作原理为：X射线管中电子枪产生电子并将电子束聚焦，钨丝绕成螺旋式，通以电流钨丝烧热放出自由电子；而电子靶则发射X射线，阳极靶通常由传热性好、熔点较高的金属材料制成，如：铜、钴、镍、铁、铝等。
1在对聚合物进行各种光谱分析时，红外光谱主要来源于分子振动－转动能级间的跃迁；紫外-可见光谱主要来源于分子的电子能级间的跃迁；核磁共振谱主要来源于置于磁场中的原子核能级间的跃迁，它们实际上都是吸收光谱。