1.红外光区的划分?
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)/远红外区域(25-1000微米)
2.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?
振动光谱有红外吸收光谱和激光拉曼光谱两种类型。
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)。
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。
3. 说明红外光谱产生的机理与条件?
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。
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。
4.红外光谱图的表示法?
红外光谱图的表示法:横坐标:波数cm-1或者波长μm
纵坐标:透过率%或者吸光度a
5. 红外光谱图的四大特征(定性参数)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?
四大特征:谱带(或者说是吸收峰)的数目、位置、形状和强度。
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。
进行物相的定性分析:
进行物相的定性分析:
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,则可确认为一种物质。
对于未知物: a、做好准备工作。了解试样的**,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。
6. 何谓拉曼效应?说明拉曼光谱产生的机理与条件?
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。
产生的机理:
斯托克斯线产生机理:处于振动基态的分子在光子作用下,激发到较高的不稳定的能态(虚态)后又立即回到较低能级的振动激发态。此时激发光能量大于散射光能量,产生拉曼散射的斯托克斯线,散射光频率小于入射光。
反斯托克斯线产生机理:若光子与处于振动激发态(v1)的分子相互作用,使分子激发到更高的不稳定能态后又回到振动基态(v0), 散射光的能量大于激发光,产生反斯托克斯散射,散射光频率大于入射光。
产生的条件:分子极化率变化。
7. 拉曼位移是什么?拉曼谱图的表示法?
拉曼位移即为拉曼散射光与入射光频率之差的绝对值。
拉曼谱图的横坐标为拉曼位移,用波数来表示;纵坐标为谱带的强度。
8.比较拉曼光谱与红外光谱。
相同点:两光谱都属于分子振动光谱。
不同点: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。
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。
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。
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要研磨制成kbr压片。
9. 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?
1)o2 、h2
2)h2o的对称伸缩振动、反对称伸缩振动和弯曲振动。
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。
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)h2 o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。
10. 由元素分析某化合物的分子式为c4h6o2,测得红外光谱如下图,试推测其结构。
解: 由分子式计算不饱和度u = 4-6/2+1= 2
特征区 095cm-1有弱的不饱和c—h伸缩振动吸收, 649cm-1的强的c=c伸缩振动吸收。
1和2表明有c=c双键的存在。
3、 1 762cm-1处强的吸收峰,表明有羰基存在, 217cm-1和1 138cm-1处强的吸收峰,为c-o-c的吸收。
3和4表明coo酯基的存在。
cm-1处的强的吸收峰是-ch3的面内弯曲振动吸收。
so、这个化合物中含有-coo-c、—c=c-、-ch3三种基团的存在且没有-cho的存在。
它的可能的结构如下:
ch3-coo-ch=ch2 醋酸乙烯酯。
ch2=ch-coo-ch3 丙烯酸甲酯。
普通酯的vc=o在1 745cm-1附近,ch2=ch-coo-ch3受到共轭效应vc=o较低,估计在1700cm-1左右,且甲基的对称变形振动频率在1 440cm-1处,与谱图不符,ch3-coo-ch=ch2 中vc=o频率较高以及甲基对称变形振动吸收向低频位移,强度增加,表明有ch3coc-结构单元。
指纹区:δ=ch 出现在955和880cm-1,是因为烯键受到极化,使频率降低。
so、化合物的结构是ch3-coo-ch=ch2
之后按鉴定已知物的方法鉴定。
化合物类型的判断有机物和无机物。
饱和化合物与不饱和化合物烯烃或芳烃推断可能含有的功能团。
先看特征频率区(3600-1350),再看指纹区(1350-400)。
先看强峰,再看弱峰先找特征吸收峰,再找相关峰佐证
计算分子的不饱和度,根据不饱和度的结果推断分子中可能存在的官能团。
根据吸收峰的位置、强度、形状分析各种官能团及其相对关系,推出化合物的化学结构
42. 红外光谱图的四大表象(四要素)是什么?谱峰三要素是什么?
答:四大表象:谱带的位置、谱带的强度、谱带的形状、谱带的数目。谱峰三要素:峰位置、峰强度、峰形状。
红外光谱与拉曼光谱比较。
1)红外吸收波数与拉曼位移均在红外光区,反映的都是分子振动的信息,同属分子振***动光谱。 对于一个给定的化学键,其红外吸收频率与拉曼位移相等,均代表第一振动能级的能量。
2)红外光谱的入射光及检测光都是红外光,红外光谱是吸收光谱。而拉曼光谱的入射光和散射光大多是可见光。拉曼光谱为散射光谱,3)机理不同:
拉曼散射过程**于分子的诱导偶极矩,与分子极化率的变化相关。红外吸收过程与分子永久偶极矩的变化相关,中红外吸收光谱的区域如何划分?
答:中红外光谱区分成: 基团频率区和指纹区
基团频率区(官能团区): 4000 cm-1 -1400 cm-1
由伸缩振动产生的吸收带,比较稀疏,容易辨认,常用于鉴定官能团。其中:
1)4000 -2500 cm-1 x-h伸缩振动区,x可以是o、n、c或s等原子。
2)2500-1900 为叁键和累积双键伸缩振动区。
3)1900-1200 cm-1为双键伸缩振动区。
无机物中;除水、oh-外,co2、co32-、n-h等少数键有振动吸收。
指纹区:单键的伸缩振动和变形振动产生的谱带,与整个分子的结构有关。吸收带数量密集而复杂。
1)1400cm-1-900 cm-1区域
c-o、c-n、c-f、c-p、c-s、 p-o、si-o等单键的伸缩振动
c=s、s=o、p=o等双键的伸缩振动吸收。
其中1375 cm-1的谱带为甲基的c-h对称弯曲振动,对识别甲基十分有用,c-o的伸缩振动在1300~1000 cm-1 ,是该区域最强的峰,也较易识别。
2)900-650 cm-1 :确认化合物的顺反构型。
3)无机化合物的红外吸收基频基本上都处于1500cm-1以下。
43. 利用红外光谱分析鉴定物质结构的依据是什么?优先考虑什么?
答:依据:(1)根据特征频率判断基团是否存在,要同时涉及到峰的强度和峰的形状,即考虑谱峰三要素。
(2)同一基团的几种振动吸收是同时存在的,只有当基团频率和指纹频率同时存在时,才能判断基团存在。(3)分析时先看高频的基团频率,再看低频区的指纹频率。(4)若前面有,后面无,可考虑是否由于峰小出不来;若前面无,后面有,则一定不能判定该基团存在。
应优先考虑特征频率。
44. 何谓拉曼光谱?说明拉曼光谱产生的机理与条件?
答:拉曼光谱是用单色光束照射在样品上,产生拉曼效应(散射光中散射强度中约有1%的光频率与入射光束的频率不同。除在入射光频率处有一强的瑞利散射线外,在它的较高和较低频率处还有比它弱得多的谱线),观察到弱的谱线。
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