聚合物性能表征與測(cè)試知識(shí)點(diǎn)總結(jié)第二章：紅外光譜一、填空題1、分子內(nèi)部的運(yùn)動(dòng)方式有三種，即：、和，相應(yīng)于這三種不同的運(yùn)動(dòng)形式，分子具有能級(jí)、能級(jí)和能級(jí)。電子相對(duì)于原子核的運(yùn)動(dòng)，原子在平衡位置的振動(dòng)，分子本身繞其中心的轉(zhuǎn)動(dòng)，電子，振動(dòng)、轉(zhuǎn)動(dòng)2、在中紅外光區(qū)中，一般把4000-1350cm-1區(qū)域叫做，而把1350-650區(qū)域叫做。特征譜帶區(qū)，指紋區(qū)3、在朗伯—比爾定律I/Io=10-abc中,Io是入射光的強(qiáng)度,I是透射光的強(qiáng)度,a是吸光系數(shù),b是光通過(guò)透明物的距離,即吸收池的厚度,c是被測(cè)物的濃度,則透射比T=_________,百分透過(guò)率T%=______,吸光度A與透射比T的關(guān)系為_(kāi)_________________。I/Io__________I/Io×100%_____,_-logT_4、紅外光譜是由于分子振動(dòng)能級(jí)的躍遷而產(chǎn)生，當(dāng)用紅外光照射分子時(shí)，要使分子產(chǎn)生紅外吸收，則要滿足兩個(gè)條件：(1)________________________________________________，(2)_______________________________________________。(1)輻射光子具有的能量與發(fā)生振動(dòng)躍遷所需的躍遷能量相等(2)輻射與物質(zhì)之間有耦合作用。紅外輻射與物質(zhì)相互作用產(chǎn)生紅外吸收光譜，必須有分子偶極矩的變化。只有發(fā)生偶極矩變化的分子振動(dòng)，才能引起可觀測(cè)到的紅外吸收光譜帶，稱這種分子振動(dòng)為（），反之則稱為（）。紅外活性的、紅外非活性的。紅外光譜、凝膠滲透色譜、差示掃描量熱法、掃描電鏡的英文字母縮寫(xiě)分別是（）、（）、（）、（）。IR、GPC、DSC、SEM1.產(chǎn)生紅外吸收的條件是激發(fā)能與分子的振動(dòng)能級(jí)差相匹配，同時(shí)有偶極矩的變化。（）2.所有的分子振動(dòng)都會(huì)產(chǎn)生紅外吸收光譜。（）分子的振-轉(zhuǎn)光譜是連續(xù)光譜。（）X電磁波譜可分為三個(gè)部分，即長(zhǎng)波部分、中間部分和短波部分，其中中間部分包括（）、（）和（），統(tǒng)稱為光學(xué)光譜。紫外線、可見(jiàn)光、紅外線。伸縮振動(dòng)：鍵長(zhǎng)變化而鍵角不變的振動(dòng)，可分為對(duì)稱伸縮振動(dòng)和反對(duì)稱伸縮振動(dòng)。某一化合物分子式為C8H8O，其紅外光譜圖如下。試寫(xiě)出其結(jié)構(gòu)式。已知一些基團(tuán)的紅外特征吸收峰數(shù)據(jù)：

化合物類型基團(tuán)

波數(shù)

強(qiáng)度

備注

芳烴

苯

3040～3030

m

高分辨呈多重峰(一般為3～4個(gè)峰),特征峰.

苯環(huán)骨架振動(dòng)1600～1430可變高度特征峰.

苯環(huán)中C-H振動(dòng)900～690s特征峰,確定取代基位置.

酮α,β不飽和酮1695～1680s

芳香酮1695～1680s

1220～1280m

鏈狀烷烴-CH31350～1490m解：①U=（2+2*8-8）/2=5（可能含有苯環(huán)）

②特征區(qū)第一強(qiáng)峰為1685cm-1，為羰基峰，需仔細(xì)研究是何種羰基化合物。先否定，在3000cm-1以上無(wú)寬峰可否定羧酸；分子式中不含氮、氯可否定酰胺、酰氯；在～2800cm-1處無(wú)醛氫峰，可否定醛。否定后，肯定該化合物為酮根據(jù)不飽和度大于4，可能為芳酮。

③苯環(huán)的特征吸收有：芳?xì)渖炜s振動(dòng)3000cm-1左右有吸收峰；苯環(huán)骨架振動(dòng)1600cm-1、1580cm-1及1450cm-1有吸收峰，加上不飽和度大于4，可以確定有苯環(huán)存在。根據(jù)760cm-1、690cm-1兩強(qiáng)峰，結(jié)合分子式可確定苯為單取代。④在1430cm-1、1360cm-1有甲基的峰。

可以初步斷定該化合物可能為苯乙酮。簡(jiǎn)述影響紅外吸收譜帶的主要因素。答：紅外吸收光譜峰位影響因素是多方面的。一個(gè)特定的基團(tuán)或化學(xué)鍵只有在和周圍環(huán)境完全沒(méi)有力學(xué)或電學(xué)偶合的情況下，它的鍵力常數(shù)k值才固定不變。一切能引起k值改變的因素都會(huì)影響峰位變化。歸納起來(lái)有：誘導(dǎo)效應(yīng)、共軛效應(yīng)、鍵應(yīng)力的影響、氫鍵的影響、偶合效應(yīng)、物態(tài)變化的影響等。紅外測(cè)試樣品需盡可能把游離水驅(qū)除干凈。含游離水樣品的紅外譜圖中在哪兩個(gè)波數(shù)范圍會(huì)出現(xiàn)吸收峰?答:把樣品放入110℃烘箱中干燥至少2小時(shí)，并抽真空；含游離水樣品的紅7．何謂自旋偶合、自旋裂分？它有什么重要性？答：有機(jī)化合物分子中由于相鄰質(zhì)子之間的相互作用而引起核磁共振譜峰的裂分，稱為自旋－軌道偶合，簡(jiǎn)稱自旋偶合，由自旋偶合所引起的譜線增多的現(xiàn)象稱為自旋－自旋裂分，簡(jiǎn)稱自旋裂分．偶合表示質(zhì)子間的相互作用，裂分則表示由此而引起的譜線增多的現(xiàn)象．由于偶合裂分現(xiàn)象的存在，可以從核磁共振譜圖上獲得更多的信息，對(duì)有機(jī)物結(jié)構(gòu)解析非常有利．8．在CH3-CH2-COOH的氫核磁共振譜圖中可觀察到其中有四重峰及三重峰各一組。(1)說(shuō)明這些峰的產(chǎn)生原因；(2)哪一組峰處于較低場(chǎng)?為什么/答：（１）由于，位質(zhì)子之間的自旋偶合現(xiàn)象，根據(jù)（n+1）規(guī)律，CH3－質(zhì)子核磁共振峰被亞甲基質(zhì)子裂分為三重峰，同樣，亞甲基質(zhì)子被鄰近的甲基質(zhì)子裂分為四重峰。（２）由于-位質(zhì)子受到羧基的誘導(dǎo)作用比-質(zhì)子強(qiáng)，所以亞甲基質(zhì)子峰在低場(chǎng)出峰（四重峰）。9．簡(jiǎn)要討論13C-NMR在有機(jī)化合物結(jié)構(gòu)分析中的作用。答：碳原子構(gòu)成有機(jī)化合物的骨架，而13C譜提供的是分子骨架最直接的信息，因而對(duì)有機(jī)化合物結(jié)構(gòu)鑒定很有價(jià)值。與氫譜一樣，可根據(jù)13C的化學(xué)位移C確定官能團(tuán)的存在。而且，C比H大很多，出現(xiàn)在較寬的范圍內(nèi)，它對(duì)核所處化學(xué)環(huán)境更為敏感，結(jié)構(gòu)上的微小變化可在碳譜上表現(xiàn)出來(lái)。同時(shí)碳譜圖中峰的重疊比氫譜小得多，幾乎每個(gè)碳原子都能給出一條譜線，故對(duì)判斷化合物的結(jié)構(gòu)非常有利。同時(shí)，由于不同種類碳原子的弛豫時(shí)間相差較大，因而可以借以了解更多結(jié)構(gòu)信息及分子運(yùn)動(dòng)情況。10．影響化學(xué)位移的因素有哪些？答：誘導(dǎo)效應(yīng)、共軛效應(yīng)、立體效應(yīng)、磁各向異性效應(yīng)和溶劑效應(yīng)。二、選擇題2．在O－H體系中，質(zhì)子受氧核自旋－自旋偶合產(chǎn)生多少個(gè)峰?()A2B1C4D33．下列化合物的1HNMR譜，各組峰全是單峰的是()ACH3-OOC-CH2CH3B(CH3)2CH-O-CH(CH3)2CCH3-OOC-CH2-COO-CH3DCH3CH2-OOC-CH2CH2-COO-CH2CH34．一種純凈的硝基甲苯的NMR圖譜中出現(xiàn)了3組峰,其中一個(gè)是單峰,一組是二重峰，一組是三重峰。該化合物是下列結(jié)構(gòu)中的()6．化合物CH3COCH2COOCH2CH3的1HNMR譜的特點(diǎn)是()A4個(gè)單峰B3個(gè)單峰，1個(gè)三重峰C2個(gè)單峰D2個(gè)單峰，1個(gè)三重峰和1個(gè)四重峰10．在下面四個(gè)結(jié)構(gòu)式中哪個(gè)畫(huà)有圈的質(zhì)子有最大的屏蔽常數(shù)？（）11．下圖四種分子中，帶圈質(zhì)子受的屏蔽作用最大的是()B、B、C、B、B、D、A、B、B、C、B、D三、填空題1．NMR法中影響質(zhì)子化學(xué)位移值的因素有：__________，___________，__________、，，。3．化合物C6H12O，其紅外光譜在1720cm-1附近有1個(gè)強(qiáng)吸收峰，1HNMR譜圖上，有兩組單峰a=0.9，b=2.1，峰面積之比a:b=3:1，a為_(kāi)______基團(tuán)，b為_(kāi)________基團(tuán)，其結(jié)構(gòu)式是__________________。答案：1．誘導(dǎo)效應(yīng)；共軛效應(yīng)（或以上兩條合并成“電子效應(yīng)”也可以）；磁各向異性效應(yīng)；氫鍵的生成；溶劑效應(yīng)。3．叔丁基中的三個(gè)甲基CH3－；CH3C＝O中甲基；結(jié)構(gòu)式是：4.甲醛；乙炔；甲醛；乙炔。(1)C2H6O為CH3-O-CH3(2)C3H6Cl2為(3)C3H6O為CH3-CO-CH3四、正誤判斷1．核磁共振波譜法與紅外吸收光譜法一樣，都是基于吸收電磁輻射的分析法。（）5．核磁共振波譜儀的磁場(chǎng)越強(qiáng)，其分辨率越高。（）7．在核磁共振波譜中，偶合質(zhì)子的譜線裂分?jǐn)?shù)目取決于鄰近氫核的個(gè)數(shù)。（）8．化合物CH3CH2OCH(CH3)2的1HNMR中，各質(zhì)子信號(hào)的面積比為：9:2:1。（）9．核磁共振波譜中出現(xiàn)的多重峰是由于鄰近核的核自旋相互作用。（）10．化合物C12CH－CH2Cl的核磁共振波譜中，H的精細(xì)結(jié)構(gòu)為三重峰。（）12．碳譜的相對(duì)化學(xué)位移范圍較寬(0一200)，所以碳譜的靈敏度高于氫譜。（）、、、、、、、、、、、、、、只有一組1H-NMR譜圖信號(hào)和特定分子式的下列化合物,可能的結(jié)構(gòu)是什么?(1)C2H6O(2)C3H6Cl2(3)C3H6O(1)C2H6O為CH3-O-CH3(2)C3H6Cl2為(3)C3H6O為CH3-CO-CH3第12章差示掃描量熱法：指在程序控制溫度條件下，測(cè)量物質(zhì)（樣品）與參比物之間的功率差隨溫度或時(shí)間變化的函數(shù)關(guān)系的技術(shù)。簡(jiǎn)述差熱分析中放熱峰和吸熱峰產(chǎn)生的原因。答：差熱分析中產(chǎn)生放熱峰和吸熱峰的大致原因如下表無(wú)論測(cè)試條件如何，同一樣品的差熱分析曲線都應(yīng)是相同的。（）X要測(cè)定聚合物的熔點(diǎn)，可以選擇（）。紅外光譜B、掃描電鏡C、差熱分析D、X射線衍射簡(jiǎn)述熱差分析的原理原理：差熱分析是在程序控制溫度下，測(cè)量試樣與參比物質(zhì)之間的溫度差ΔT與溫度T（或時(shí)間t）關(guān)系的一種分析技術(shù)，所記錄的曲線是以ΔT為縱坐標(biāo),以T（或t）為橫坐標(biāo)的曲線，稱為差熱曲線或DTA曲線，反映了在程序升溫過(guò)程中，ΔT與T或t的函數(shù)關(guān)系：ΔT=f(T)或f(t)DTA檢測(cè)的是ΔT與溫度的關(guān)系試樣吸熱ΔT＜0ΔT=Ts–Tr試樣放熱ΔT＞02熱分析用的參比物有何性能要求要求:一是在測(cè)試溫度范圍內(nèi)無(wú)熱反應(yīng)；二是所選用的參比物與試樣的比熱及熱傳導(dǎo)率相同或相近。3闡述DSC技術(shù)原理原理：差示掃描量熱法DSC是在程序控制溫度下，測(cè)量輸給試樣和參比物的功率差與溫度關(guān)系的一種技術(shù)。在這種方法下，試樣在加熱過(guò)程中發(fā)生熱效應(yīng)，產(chǎn)生熱量的變化，而通過(guò)輸入電能及時(shí)加以補(bǔ)償，而使試樣和參比物的溫度又恢復(fù)平衡。所以，只要記錄所補(bǔ)償?shù)碾姽β蚀笮。涂梢灾涝嚇訜嵝?yīng)(吸收或放出)熱量的多少。4簡(jiǎn)述熱重分析的特點(diǎn)和原理熱重法是在程控溫度下，測(cè)量物質(zhì)的質(zhì)量與溫度或時(shí)間關(guān)系的一種熱分析法。由熱重法所記錄的曲線稱為熱重曲線或TG曲線，它以質(zhì)量m（或質(zhì)量參數(shù)）為縱坐標(biāo)，以溫度T或時(shí)間t為橫坐標(biāo)，反映了在均勻升溫或降溫過(guò)程中物質(zhì)質(zhì)量與溫度或時(shí)間的函數(shù)關(guān)系：m=f(T)或f(t)簡(jiǎn)述熱分析技術(shù)在材料研究中的應(yīng)用 應(yīng)用：材料的熱穩(wěn)定性的研究，材料的熱膨脹、收縮、拉伸、剪切、扭曲的研究；含能材料的熱反應(yīng)性的研究等；假如從實(shí)驗(yàn)得到如下一些高聚物的熱－機(jī)械曲線，如圖，試問(wèn)它們各主要適合作什么材料（如塑料、橡膠、纖維等）？為什么？TεTε-60040BTε2060100140180A（a）（b）8010080100TεD20210TεC（a）（b）圖高聚物的溫度-形變曲線解：A、塑料，由于其室溫為玻璃態(tài)，Tg遠(yuǎn)高于室溫。B、橡膠，由于室溫為高彈態(tài)，而且高彈區(qū)很寬。C、纖維，由于是結(jié)晶高分子，熔點(diǎn)在210℃左右。(當(dāng)然大多數(shù)用作纖維的高分子也可作為塑料)D、塑料，但經(jīng)過(guò)增塑后可用作橡膠或人造皮革，例如PVC。這是由于室溫下為玻璃態(tài)，但Tg比室溫高不多，可通過(guò)加入增塑劑降低Tg使之進(jìn)入高彈態(tài)。1819章顯微分析敘述X射線照射到物質(zhì)上發(fā)生的相互作用答：X射線與物質(zhì)的相互作用，是一個(gè)比較復(fù)雜的物理過(guò)程，可以概括地用圖來(lái)表示。子束入射固體樣品表面會(huì)激發(fā)哪些信號(hào)?它們有哪些特點(diǎn)和用途?答：主要有六種：1)背散射電子:能量高；來(lái)自樣品表面幾百nm深度范圍；其產(chǎn)額隨原子序數(shù)增大而增多.用作形貌分析、成分分析以及結(jié)構(gòu)分析。2)二次電子:能量較低；來(lái)自表層5—10nm深度范圍；對(duì)樣品表面化狀態(tài)十分敏感。不能進(jìn)行成分分析.主要用于分析樣品表面形貌。3)吸收電子:其襯度恰好和SE或BE信號(hào)調(diào)制圖像襯度相反;與背散射電子的襯度互補(bǔ)。吸收電子能產(chǎn)生原子序數(shù)襯度，即可用來(lái)進(jìn)行定性的微區(qū)成分分析.4)透射電子：透射電子信號(hào)由微區(qū)的厚度、成分和晶體結(jié)構(gòu)決定.可進(jìn)行微區(qū)成分分析。5)特征X射線:用特征值進(jìn)行成分分析，來(lái)自樣品較深的區(qū)域6)俄歇電子:各元素的俄歇電子能量值很低；來(lái)自樣品表面1—2nm范圍。它適合做表面分析。什么是分辨率，影響透射電子顯微鏡分辨率的因素是哪些？答：分辨率：兩個(gè)物點(diǎn)通過(guò)透鏡