十二章 红外吸收光谱法△.doc

1、红外光区是如何划分的？写出相应的能级跃迁类型。红外线（或红外辐射）是波长长于可见光而短于微波的电磁波（0.761000m）。习惯上按红外线波长的不同，将红外线划分为三个区域，0.762.5m称为近红外区（低于1000nm为分子价电子，10002500nm为分子基团振动），2.525m为中红外区（振动能级跃迁），25m以上为远红外区（转动能级跃迁）。2、红外吸收光谱法与紫外-可见吸收光谱法有何不同？红外吸收光谱法，即根据样品（中）红外吸收光谱进行定性、定量及测定分子结构的方法。因为红外线的照射能量较低，只能引起分子振动能级的跃迁。而紫外-可见吸收光谱法紫外-可见光区为200800nm，属于电子光谱，作用于具有共轭结构有机分子外层电子和有色无机物价电子，是由电子跃迁引起的光谱。3、简述红外吸收光谱产生的条件。满足两个条件：红外辐射的能量必须与分子的振动能级差相等，即EL=Vh或L=V即分子（或基团）的振动频率与振动量子数之差V之积等于红外辐射的照射频率。分子振动过程中其偶极矩必须发生变化，即0，只有红外活性振动才能产生吸收峰。4、何为红外非活性振动？红外非活性振动是不能引起偶极矩变化，不吸收红外线的振动。（补充：红外活性振动就是能引起偶极矩变化而吸收红外线的振动，简并是振动形式不同但是振动频率相同而合并的现象。）5、何为振动自由度？为何基本振动吸收峰数有时会少于振动自由度？振动自由度是分子基本振动的数目，即分子的独立振动数。原因：首要原因：简并。只有在真的过程中偶极矩发生变化的振动才能吸收能量相当的红外辐射，而在红外吸收光谱上才能观测到吸收峰。即红外非活性振动是又一原因。6、基频峰的分布规律有哪些?折合相对原子质量越小，基团的伸缩振动频率越高。所有含氢基团折合相对原子质量较小，因此其伸缩振动的基频峰，一般都会出现在中红外吸收光谱高波数区（左端）。折合相对原子质量相同的基团，其化学键力常数越大，伸缩振动基频峰的频率越高。折合相对原子质量相同的基团，一般（伸缩振动）（面内弯曲振动）（面外弯曲振动）。7、举例说明为何共轭效应的存在常使一些基团的振动频率降低。比如脂肪酮和芳香酮。前者频率1715-1，后者频率1685-1。由于羰基与苯环共轭，其电子的离域增大，使羰基的双键性减弱，伸缩力常数减小，故羰基伸缩振动频率降低，其吸收峰向低波数方向移动。8、如何利用红外吸收光谱区别烷烃、烯烃及炔烃？P242，脂肪烃类。9、如何在谱图上区别异丙基及叔丁基？当2个或3个甲基连接在同一碳原子上时，则sCH3吸收峰分裂为双峰。如果是异丙基，双峰分别位于1385-1和1375cm-1左右，其峰强基本相等；如果是叔丁基，双峰分别位于1365-1和1395-1附近，且1365-1峰的强度约为1395-1的两倍。10、如何利用红外吸收光谱确定芳香烃类化合物？P24411、简述傅里叶变换红外光谱仪的工作原理及傅里叶变换红外光谱法的主要特点？工作原理：它主要由光源、干涉仪、检测器、计算机和记录系统组成。由光源发射出红外光经准直系统变为一束平行光束后进入干涉仪系统，经干涉仪调制得到一束干涉光，干涉光通过样品后成为带有样品信息的干涉光到达检测器，检测器将干涉光讯号变为电讯号，但这种带有光谱信息的干涉信号难以进行光谱解析。将它通过模/数转换器（A/D）送入计算机，由计算机进行傅里叶变换的快速计算，将这一干涉信号所带有的光谱信息转换成以波数为横坐标的红外光谱图，然后再通过数/模转换器（D/A）送入绘图仪，便得到与色散型红外光谱仪完全相同的红外光谱图。主要特点：灵敏度高，样品量可少到10-910-11g。分辨率高，波数准确度一般可达0.5-1，有的可达0.005-1。测定的光谱范围宽，可达1000010-1。扫描速度快，一般在1s内即可完成全光谱范围的扫描，比色散型仪器提高数百倍。使得色谱-红外光谱的联用成为现实。12、特征区与指纹区是如何划分的？在光谱解析时有何作用？在中红外吸收光谱（4000400-1）上，习惯上把40001300-1区域称为特征区，1300400-1区域称为指纹区。特征区域内有一明显特点，即每一个吸收峰都和一定的基团相对应。而且有机化合物分子中的一些主要基团的特征吸收，多发生在这个区域内。该区域的吸收峰比较稀疏，易辨认。所以在光谱解析中的作用是通过在该区域内查找特征峰存在与否，来确定或否定基团的存在，以确定化合物的类别。指纹区在光谱解析中的作用，首先是查找相关吸收峰，以进一步确定基团的存在。其次，确定化合物较细微的结构。依据这些大量密集多变的吸收峰的整体状态，可反映有机化合物分子的具体特征的相关性，用来与标准谱图或已知物谱图进行比较解析。特征区内主要包括各种含氢单键的伸缩振动峰，各种三键、双键的伸缩振动峰，以及部分含氢单键的面内弯曲振动峰。指纹区内一般含有各种单键的伸缩振动峰，以及多数基团的面外弯曲振动峰。13、正确解析红外光谱必须遵循哪些原则？P256最下面。14、试用红外吸收光谱区别羧酸、酯、酸酐？15、解析红外光谱的顺序是什么？为什么？16、影响峰位的因素。一、分子内部结构因素（1）电子效应。包括诱导效应和共轭效应。诱导效应：吸电子基团的诱导效应的存在，常使吸收峰向高频方向移动。因为吸电子基团的引入，使羰基的双键性增强，使化学键力常数增大，故其伸缩振动频率增加。共轭效应（见上）。 （2）空间效应。 环张力效应（键角效应）。当环有张力时，环内双键被削弱，其伸缩振动频率降低；而环外双键被增强，其伸缩振动频率升高，峰强度也增强。 空间位阻（空间障碍）。使共轭体系受到影响或破坏时，吸收频率将移向较高波数。 （3）互变异构。分子有互变异构现象存在时，其红外吸收光谱上能看到各种异构体的吸收峰，吸收峰峰位也将发生移动。【乙酰乙酸乙酯】 （4）氢键。氢键的形成使伸缩振动频率降低，吸收强度增强，峰变宽。分子间、分子内。 （5）费米共振。是由频率相近的泛频峰与基频峰的相互作用而产生的，结果使泛频峰的强度增加或发生分裂。【苯甲醛】二、外部因素 （1）物态效应 （2）溶剂效应。在极性溶剂中，极性基团的伸缩振动频率，常随溶剂的极性的增大而降低，而其峰强往往增大。一般是因为极性基团和极性溶剂间形成氢键的缘故。17、影响吸收峰强度的因素。键的偶极矩。在不考虑相邻基团相互影响的前提下，键的偶极矩越大，伸缩振动过程中偶极矩的变化也越大，其吸收峰的强度亦愈强。【C=O