红外光谱法习题及答案(CH).

红外光谱法习题
一、填空题
1、分子内部的运动方式有三种，即：电子相对于原子核的运动、原子在平衡位置的振动和分子本身绕其中心的转动，相应于这三种不同的运动形式，分子具有电子能级、振动能级和转动能级。

4、在中红外光区中，一般把4000-1350cm-1区域叫做官官能团区，而把
1350-650 cm-1区域叫做指纹区
5、在有机化合物中, 常常因取代基的变更或溶剂的改变, 使其吸收带的最大吸收波长发生移动, 向长波方向移动称为红移, 向短波方向移动称为蓝移。

12、、红外光谱是由于分子振动能级的跃迁而产生，当用红外光照射分子时，要使分子产生红外吸收，则要满足两个条件：
(1)辐射应具有能满足物质产生振动跃迁所需的能量，
(2)_辐射与物质间有相互偶合作用。

二、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．
3.解释实际上红外吸收谱带(吸收峰)数目与理论计算的振动数目少的原因。

（1）没有偶极矩变化的振动，不产生红外吸收；
（2）相同频率的振动吸收重叠，即简并；
（3）仪器不能区别那些频率十分接近的振动，或吸收带很弱，仪器检测不出；
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、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. 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)CH 3CN 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？
1
5
10
23
2
/12
1212/130619237.0101.510998.214159.3210023.612
.42/,2-=⨯⨯⨯⨯⨯=
=+==
cm c N M M M M M M k c N A A
σππσ
(2) Acetylene C-H bond
同上，M=12x1/(12+1)=0.9237, s=3292cm-1. (3)Ethane C-C bond. M=6, s=1128cm-1 (4)Benzene C-C bond
s =1466cm-1
(5) CH3CN, C≡N, s = 2144cm-1
(6) Formaldehyde C-O bond, s = 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．
8.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（DHCl3)，其D-H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s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．
三、结构式推导：
1.某物质分子式为C10H10O。

测得红外吸收光谱如图。

试确定其结构。

根据以上分析，可知其结构C C
OH
CH3
CH
2. 某未知物的分子式为C10H12O，试从其红外光谱图推出其结构。

U=（2+2*7+1-9）/2=4 可能含有苯环
根据以上分析，可知其结构
C
O
H C
CH3
H
H3C。