2023/1/21紅外分光光光度法(書后習題參考答案)2023/1/221．CO的紅外光譜在2170cm-1處有一振動吸收峰．問（1）CO鍵的力常數(shù)是多少？（2）14CO的對應(yīng)峰應(yīng)在多少波數(shù)處發(fā)生吸收？解：碳原子的質(zhì)量氧原子的質(zhì)量2023/1/23=18.6×105dyn·cm-1(g·s-2)=18.6N·cm-1

(1)

采用米千克秒單位制，結(jié)果為1860N·m-12023/1/24

或

2023/1/252．已知C―H鍵的力常數(shù)為5N/cm，試計算C―H鍵伸展振動的吸收峰在何波數(shù)？若將氘（D）置換H，C―D鍵的振動吸收峰為多少波數(shù)．解：C-H鍵：k=5N·cm-1=5.0×105dyn·cm-1

碳原子的質(zhì)量：mC=2.0×10-23g,

氫原子的質(zhì)量：氘原子的質(zhì)量：2023/1/26由

得(或3032cm-1)(或2225cm-1)

2023/1/273．指出以下振動在紅外光譜中是活性的還是非活性的分子振動（1）CH3一CH3C―C伸縮振動（2）CH3一CC13C―C伸縮振動（3）SO2

對稱伸縮振動（4）CH2=CH2C―H伸縮振動2023/1/28（5）CH2=CH2C―H伸縮振動（6）CH2=CH2CH2擺動（7）CH2=CH2CH2扭曲振動2023/1/293解：非紅外活性：(1),(5),(7)

紅外活性：(2),(3),(4),(6)

依振動時有無偶極矩變化判斷2023/1/2104．下面三個圖形（圖4-20）分別為二甲苯的三種異構(gòu)體的紅外光譜圖。請說明各個圖形分別屬于何種異構(gòu)體（鄰、間、對位）？并指明圖中主要吸收峰的來源。2023/1/211圖4-20二甲苯紅外譜圖2023/1/212苯的衍生物在2000~1670cm-1和900~600cm-1的紅外吸收譜2023/1/2134解：間二甲苯、對二甲苯、鄰二甲苯主要吸收峰來源：苯環(huán)骨架振動，

1700cm-1~2000cm-1C-H面外彎曲振動，650~900cm-15答：C6Cl62023/1/214圖4-21C3H6O紅外譜圖6．圖4-21是由組成為C3H6O的純液體獲得的紅外譜圖，試推斷這種化合物的結(jié)構(gòu)。2023/1/2156答：丙酮

若是醛，在2700cm-1與2800cm-1處應(yīng)該有兩個強C-H吸收峰．

2023/1/2167．下面兩個化合物的紅外光譜有何不同？答：紅外光譜不同點：

(a)3300cm-1，N-H伸縮振動（寬且強），CH2-伸縮振動峰，苯環(huán)骨架振動峰(1600cm-1附近)，一取代指紋峰(770~730,710~690cm-1)

(b)1680cm-1,C=O強伸縮振動峰，甲基的伸縮振動峰(2928cm-1)(a)(b)2023/1/2178．某化合物分子式為C5H8O，有下面的紅外吸收帶：3020，2900，1690和1620cm-1；在紫外區(qū)，它的吸收峰在227nm處（=104）。試提出一個結(jié)構(gòu)，并說明它是否是唯一可能的結(jié)構(gòu)。9.下面兩個化合物中哪一個νC=O吸收帶出現(xiàn)在較高頻率，為什么？(左：a;右：b)2023/1/218否

8答：9答：

(a)化合物的羰基吸收帶出現(xiàn)在較高頻率．

N原子提供孤對電子，與苯環(huán)、C=O

形成大π鍵，中介效應(yīng)．2023/1/219CO2和H2O的振動模式10.舉例說明分子的基本振動形式。答：2023/1/22011.試說明產(chǎn)生紅外吸收的條件是什么?

答：(1)必要條件：振動或轉(zhuǎn)動時會引起偶極矩凈變化的分子．

(2)輻射的頻率與分子的固有振動頻率相匹配．2023/1/22112.試說明什么是基團頻率和“指紋區(qū)”？各有什么特點和作用？答：組成分子的各種原子基團都有自己的特征紅外吸收的頻率范圍和吸收峰，稱這些能用于鑒定原子基團存在并有較高強度的吸收峰為特征峰，其相應(yīng)的頻率稱為特征頻率或基團頻率。2023/1/222“指紋區(qū)”：在1300cm-1～600cm-1（7.7m~16.7m）范圍的光譜區(qū)，分子構(gòu)型和結(jié)構(gòu)的微小差別，都可引起吸收峰分布的明顯改變。這一區(qū)域內(nèi)的光譜對于分子來說就好像“指紋”對人一樣，具有各自獨特的特征?；鶊F頻率：有一定的范圍，吸收峰較強，用于鑒定原子基團的存在．指紋區(qū)：分子構(gòu)型和結(jié)構(gòu)的微小差別，會引起吸收峰分布的明顯改變，可用于區(qū)分化合物的精細結(jié)構(gòu)．2023/1/22313.什么是拉曼散射，Stokes線和反Stokes線。答：一束單色光作用于透明介質(zhì)時，在透射和反射方向以外出現(xiàn)的光稱為散射光。當散射的粒子為分子大小時，發(fā)生與入射光頻率相同的瑞利（Rayleigh）散射光，另外在其兩側(cè)對稱分布有強度較弱的頻率不同于入射光的散射光，稱之為拉曼（Raman）光。這種現(xiàn)象稱為拉曼散射．其中頻率較低的稱為斯托克斯（Stokes）線，頻率較高的稱為反斯托克斯線(anti-Stokes)。2023/1/22414.下述分子的振動各具有什么活性（紅外、拉曼、或兩者均有）（1）O2的對稱伸縮振動；（2）CO2的不對稱伸縮振動；（3）H2O的彎曲振動；（4）C2H4的彎曲振動。2023/1/225答：紅外活性拉曼活性(1)O2的對稱伸縮振動非是

(2)CO2的不對稱伸縮振動是非

(3)H2O的彎曲振動是是

(4)C2H4的扭曲(或彎曲)振動非非2023/1/2262023/1/227圖各種基團的吸收頻率的分布2023/1/228圖各種基團的吸收頻率的分布2023/1/229典型取代苯的特征吸收頻率2023/1/2302023/1/2312023/1/2322023/1/2332023/1/2342023/1/235拉曼光譜與紅外吸收光譜的比較

拉曼光譜與紅外吸收光譜產(chǎn)生的機理有本質(zhì)的差別．拉曼光譜是由于分子對入射光的散射引起的，而紅外吸收光譜則是分子對紅外光的吸收而產(chǎn)生的．但兩者都屬于分子光譜，都用來研究分子的振動．紅外吸收光譜法用來研究會引起偶極矩變化的極性基團和非對稱性振動；拉曼光譜法則用來研究會引起分子極化率變化的非極性基團和對稱性振動．極化率大小表示改變分子中電子云分布的難易程度．2023/1/236一個光子所具有的電場不足以引起電子躍遷，但卻能使分子的電子云發(fā)生形變．因此拉曼光譜最適合于研究由相同原子組成的分子的非極性鍵，如C—C、N—N、S—S等的振動，以及對稱分子，如CS2的骨架振動．下圖說明了拉曼光譜與分子光譜極化率的關(guān)系．2023/1/2372023/1/238CS2分子的對稱伸縮振動顯然屬非紅外活性，但是電子云形狀在振動平衡位置前后起了很大變化．即極化率改變很大，因此對稱伸縮振動方式顯示拉曼活性．相反，對于CS2分子的不對稱伸縮振動和彎曲振動，雖然都引起偶極矩的變化，顯示紅外活性，但是它們的電子云分布，在振動平衡位置前后的形狀完全相同，極化率不變，所以不顯示拉曼活性．2023/1/239又如用拉曼光譜和紅外吸收光譜法研究1,4-二氧雜環(huán)己烷(下圖)時，在1220cm-1處有一較強拉曼散射信號．但沒有紅外吸收信號．此信號是由C-O-C對稱仲縮振動引起的，反之，在620cm-1只有紅外吸收信號，卻沒引拉曼吸收，這是由C-O-C不對稱伸縮振動引起的．可見拉曼光譜是研究分子極化率的變化，分子中電子云相對于骨架的移動越大，極化率越大，拉曼散射越強．2023/1/2402023/1/2412023/1/2422023/1/243例1某化合物的化學式為C9H10O，它的紅外光譜如下圖所示．試推斷其結(jié)構(gòu)式．2023/1/244解(1)不飽和度計算如下

Ω＝1+n4+(n3-n1)/2=5

說明分子中可能存在苯環(huán)

(2)在1700cm-1附近無強吸收帶，說明不存在碳基，因此可排除它是碳基化臺物的可能性．(3)在3400cm-1附近有一強而寬的吸收帶，說明是OH的伸縮振動帶，在1050cm-1左右有一強吸收帶，證明是伯醇．2023/1/245(4)1600,1500及1450cm-1附近有三個尖銳的