红外拉曼光谱复习题

1 红外 拉曼光谱习题红外 拉曼光谱习题 三 问答题三 问答题 1 1 分子的每一个振动自由度是否都能产生一个红外吸收 为什么 分子的每一个振动自由度是否都能产生一个红外吸收 为什么 答 1 产生条件 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 产生红外吸收的条件 1 红外辐射的能量应与振动能级差相匹配 即 v EE 光 2 分子在振动过程中偶极矩的变化必须不等于零 故只有那些可以产生瞬间偶极距变化的振动才能产生红外吸收 2 2 如何用红外光谱区别下列各对化合物 如何用红外光谱区别下列各对化合物 a a P CHP CH3 3 Ph COOH Ph COOH 和和 Ph COOCHPh COOCH3 3 b b 苯酚和环己醇苯酚和环己醇 答 a 在红外谱图中 P CH3 Ph COOH 有如下特征峰 vOH 以 3000cm 1 为中 心 有一宽而散的峰 而 Ph COOCH3 没有 b 苯酚有苯环的特征峰 即苯环的骨架振动在 1625 1450cm 1 之间 有几 个 吸收峰 而环己醇没有 3 下列振动中哪些不会产生红外吸收峰 下列振动中哪些不会产生红外吸收峰 1 CO 的对称伸缩的对称伸缩 2 CH3CN 中中 C C 键的对称伸缩键的对称伸缩 3 乙烯中的下列四种振动 乙烯中的下列四种振动 A B H H H H C C H H H H C C H H C C H H H H C C H H 2 C D 答 1 有红外吸收峰0 2 有红外吸收峰0 3 只有 D 无偶极矩变化 无红外吸收峰 4 下列化合物在红外光谱中哪一段有吸收 各由什么类型振动引起 下列化合物在红外光谱中哪一段有吸收 各由什么类型振动引起 HO CH O CH3 CO2CH2C CH A B 答 A HO C H vOH 3700 3200cm 1 OH 1300 1165cm 1 vCH O 2820 2720cm 1双峰 vC O 1740 1720cm 1 苯骨架振动 1650 1450 cm 1 苯对位取代 860 800 cm 1 v CH 3100 3000cm 1 B CH3 COCH2C CH vC O 1750 1735cm 1 vC O C 1300 1000cm 1 vC C 2300 2100cm 1 v CH 3300 3200cm 1 vasC H 2962 10cm 1 2926 5cm 1 vsC H 2872 10cm 1 2853 10cm 1 asC H 1450 20cm 1 1465 20cm 1 sC H 1380 1370cm 1 5 红外光谱 图红外光谱 图 10 28 表示分子式为 表示分子式为 C8H9O2N 的一种化合物 其结构与的一种化合物 其结构与 O 3 下列结构式哪一个符合 下列结构式哪一个符合 A B C D E 答 A 结构含 OH 而图中无 vOH峰 排除 C 结构中含 CNH2 伯酰胺 而图中无 1650 1640cm 1的肩峰 排除 D 与 E 结构中有 COOH 而图中无 3000cm 1大坡峰 排除 B 图中 3600cm 1 3300cm 1为 vAr N 1680cm 1 为 vC O 1600 1400cm 1为苯骨架振动 1300 1000cm 1表示有 C O C 所以应为 B 6 芳香化合物 芳香化合物 C7H8O 红外吸收峰为 红外吸收峰为 3380 3040 2940 1460 1010 690 和和 740cm 1 试推导结构并确定各峰归属 试推导结构并确定各峰归属 NHCOCH3 OH NH2 CO2CH3 COCH2 OCH3 NHCH3 CO2H CH2NH2 CO2H O 4 解 7 1 8 2 4 3380cm 1表明有 OH 3040cm 1表明为不饱和 H 690 与 740cm 1表明苯单取代 得 3380cm 1为 vOH 2940cm 1为 CH2的 vC H 3040cm 1为 v C H 1460cm 1为苯骨架振动 1010cm 1 为 vC O 690 与 740cm 1为苯单取代 C H 7 化合物 化合物 C4H5N 红外吸收峰 红外吸收峰 3080 2960 2260 1647 990 和和 935cm 1 其中 其中 1865 为弱带 推导结构 为弱带 推导结构 解 4 1 3 2 51 CH2 CHCH2C N 3080cm 1为 v C H 2960cm 1 2260cm 1为 vC H 1647 cm 1为 vC N 1418cm 1为 C H 990cm 1和 935cm 1为烯烃 取代 C H 7 7 一个化合物的结构不是一个化合物的结构不是 A A 就是就是 B B 其部分光谱图如下 试确定其结构 其部分光谱图如下 试确定其结构 A A B B CH2OH 5 答 由图可得 在 2300cm 1左右的峰为 C N 产生的 而图在 1700cm 1 左右 也没有羰基的振动峰 故可排除 B 而为 A 8 8 下图是分子式为下图是分子式为 C C8 8H H8 8O O 化合物的红外光谱图化合物的红外光谱图 bp 202 bp 202 试推测其结构 试推测其结构 答 其结构为 9 9 请根据下面的红外光谱图试推测化合物请根据下面的红外光谱图试推测化合物 C C7 7H H5 5NONO3 3 mp106 mp106 的结构式 的结构式 6 答 其结构为 10 10 分子式为分子式为 C C8 8H H16 16的未知物 其红外光谱如图 试推测结构 的未知物 其红外光谱如图 试推测结构 答 其结构为 11 11 红外光区的划分 红外光区的划分 答 红外光按波长不同划分为三个区域 近红外区域 1 2 5 微米 中红外区 域 2 5 25 微米 远红外区 25 1000 微米 1212 振动光谱有哪两种类型 多原子分子的价键或基团的振动有哪些类型 同 振动光谱有哪两种类型 多原子分子的价键或基团的振动有哪些类型 同 一种基团哪种振动的频率较高 哪种振动的频率较低一种基团哪种振动的频率较高 哪种振动的频率较低 答 1 振动光谱有红外吸收光谱和激光拉曼光谱两种类型 2 价键或基团的振动有伸缩振动和弯曲振动 其中伸缩振动分为对称伸 缩振动和非对称伸缩振动 弯曲振动则分为面内弯曲振动 剪式振动 面内摇 摆振动 和面外弯曲振动 扭曲振动 面外摇摆振动 1 伸缩振动 指键合原子沿键轴方向振动 这是键的长度因原子的伸缩运动 发生变化 2 弯曲振动 指原子离开键轴振动 而产生键角大小的变化 3 伸缩振动频率较高 弯曲振动频率较低 键长的改变比键角的改变需要 更大的能量 非对称伸缩振动的频率高于对称伸缩振动 7 13 13 说明红外光谱产生的机理与条件 说明红外光谱产生的机理与条件 答 1 产生机理 当用红外光波长范围的光源照射物质时 物质因受光的作 用 引起分子或原子基团的振动 若振动频率恰与红外光波段的某一频率相等 时就引起共振吸收 使光的透射强度减弱 使通过试样的红外光在一些波长范 围内变弱 在另一些范围内则较强 用光波波长 或波数 对光的透过率作图 便可得到红外光谱 2 产生条件 1 辐射应具有能满足物质产生振动 转动跃迁所需的能量 即振动的频率与 红外光谱谱段的某频率相等 2 辐射与物质间有相互偶合作用 即振动中要有偶极矩变化 1414 红外光谱图的表示法 红外光谱图的表示法 答 红外吸收光谱图 不同频率 IR 光辐射于物质上 导致不同透射比 以纵座 标为透过率 横座标为频率 形成该物质透过率随频率的变化曲线 即红外吸 收光谱图 横坐标 波数 cm 1或者波长 m 纵坐标 透过率 或者吸光度 15 15 红外光谱图的四大特征红外光谱图的四大特征 定性参数定性参数 是什么 如何进行基团的定性分析 如是什么 如何进行基团的定性分析 如 何进行物相的定性分析 何进行物相的定性分析 答 1 红外光谱图的四大特征 定性参数 是 谱带的数目 谱带的位置 谱 带的强度 谱带的形状 2 进行基团的定性分析时 首先 观察特征频率区 根据基团的伸缩振 动来判断官能团 3 进行物相的定性分析 1 对于已知物 a 观察特征频率区 判断官能团 以确定所属化合物的类型 b 观察指纹频率区 进一步确定基团的结合方式 c 对照标准谱图进行比对 若被测物质的与已知物的谱图峰位置和相对强 度完全一致 可确认为一种物质 2 对于未知物 8 A 做好准备工作 了解试样的来源 纯度 熔点 沸点点各种信息 如果 是混合物 尽量用各种化学 物理的方法分离 B 按照鉴定已知化合物的方法进行 16 16 何谓拉曼效应 说明拉曼光谱产生的机理与条件 何谓拉曼效应 说明拉曼光谱产生的机理与条件 答 1 光子与试样分子发生非弹性碰撞 也就是说在光子与分子相互作用中 有能量的交换 产生了频率的变化 且方向改变叫拉曼效应 2 产生的机理 由于光子与试样分子发生非弹性碰撞 使得分子的极化率 发生变化 最终使散射光频率和入射光频率有差异 17 17 请叙述请叙述 CSCS2 2的拉曼和红外活性的振动模式 的拉曼和红外活性的振动模式 答 CS2对称伸缩振动时只有拉曼活性 反对称伸缩振动和弯曲振动时只有红外 活性 1818 比较拉曼光谱与红外光谱 比较拉曼光谱与红外光谱 答 1 相同点 两光谱都属于分子振动光谱 2 不同点 1 两光谱的光源不同 拉曼光谱用单色光很强的激光辐射 频率在可见 光范围 红外光谱用的是红外光辐射源 波长大于 1000nm 的多色光 2 产生机理不同 拉曼光谱是分子对激光的散射 强度由分子极化率决 定 其适用于研究同原子的非极性键振动 红外光谱是分子对红外光的吸收 强度由分子偶极矩决定 其适用于研究不同原子的极性键的振动 3 光谱范围不同 红外光谱的范围是 4000 400cm 1 拉曼光谱的范围是 4000 40cm 1 拉曼光谱的范围较红外光谱范围宽 4 制样 操作的不同 a 在拉曼光谱分析中水可以作溶剂 但是红外光谱分析中水不能作为溶 剂 b 拉曼光谱分析中样品可盛于玻璃瓶 毛细管等容器中直接测定 但红 外光谱分析中不能用玻璃容器测定 c 拉曼光谱分析中固体样品可直接测定 但红外光谱分析中固体样品需 9 要研磨制成 KBr 压片 1919 红外与拉曼活性判断规律 指出下列分子的振动方式哪些具有红外活性 红外与拉曼活性判断规律 指出下列分子的振动方式哪些具有红外活性 哪些具有拉曼活性 为什么 哪些具有拉曼活性 为什么 1 1 O O2 2 H H2 2 2 2 H H2 2O O 的对称伸缩振动 反对称伸缩振动和弯曲振动 的对称伸缩振动 反对称伸缩振动和弯曲振动 答 一 红外与拉曼活性判断规律 产生偶极矩变化有红外活性 反之没有 分子极化率变化有拉曼活性 反之没有 凡有对称中心的分子 其分子振动仅 对红外和拉曼之一有活性 凡无对称中心的分子 大多数分子振动对红外和拉 曼都是有活性的 少数分子的振动即红外非活性又拉曼非活性 二 1 O2 H2都有两个原子 且为线性分子 所以其振动形式有 3n 5 3 2 5 1 中 即对称伸缩振动 它们分子的振动是拉曼活性 红外非活性 因为它们是对称分子 其振动中并没有偶极矩的变化 有极化率的变化 2 H2O 分子中有 3 个原子 且为非线性分子 所以其振动形式有 3n 6 3 3 6 3 种 即对称伸缩振动 反对称伸缩振动和弯曲振动三种振动都对 红外和拉曼都具有活性 因为水分子为无对称中心的分子 其振动同时使偶极 矩和极化率产生变化 2020 比较红外与拉曼光谱分析的特点 什么样的分子的振动具有红外或拉曼活比较红外与拉曼光谱分析的特点 什么样的分子的振动具有红外或拉曼活 性 性 答 拉曼光谱是分子对激光的散射 强度由分子极化率决定 其适用于研究同 原子的非极性键振动 与红外光谱分析相比 拉曼光谱的特点 1 光谱范围较红外光谱宽 为 40 4000cm 1 2 水可以作溶剂 3 样品可盛于玻璃瓶 毛细管等容器中直接测定 4 固体样品可直接测定 5 激光方向性强 光束发散小 1 2 可测定一定深度的微区样品 如测包 裹体中的物质 6 合频 倍频谐波少甚至无 图谱简单 10 2121 何为有机基团的何为有机基团的 IRIR 特征吸收峰 影响红外吸收峰发生移动的因素有哪些 特征吸收峰 影响红外吸收峰发生移动的因素有哪些 答 1 总结大量红外光谱资料后 发现具有同一类型化学键或官能团的不同 化合物 其红外吸收频率总是出现在一定的波数范围内 我们把这种能代表某 基团 并有较高强度的吸收峰 称为该基团的特征吸收峰 2 影响红外吸收峰发生移动的因素可分为两类 一是内部结构因素 二 是外部因素 1 内部因素 1 电子效应 A 成键轨道类型 B 诱导效应 C 诱导效应 2 空间效应 A 场效应 B 空间障碍 C 跨环效应 D 环张力 3 氢键效应 4 互变异构 5 振动偶合效应 6 样品的物理状态的影响 2 外部因素 1 溶剂影响 极性基团的伸缩频率常常随溶剂的极性增大而降低 2 仪器的色散元件 A 棱镜 分辨率低 B 光栅 分辨率高 2222 请叙述碳 请叙述碳纳米管拉曼光谱中三