第十二章 红外吸收光谱法_图文-五星文库
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第十二章 红外吸收光谱法_图文
导读：第十二章红外吸收光谱法，-11．中红外区的特征区是指()cm范围内的波数，请推测其红外光谱中，3．红外光谱中，不是分子的所有振动形式的相应红外谱带都能被观察到，4．关于红外光谱的吸收峰，A、共轭效应使红外吸收峰向低波数方向移动，B、诱导效应使红外吸收峰向高波数方向移动，C、氢键使红外吸收峰向低波数方向移动，D、氢键使红外吸收峰向高波数方向移动，6．欲获得红外活性振动，吸收红外线发生能级跃迁，属
红外吸收光谱法
一、选择题
-11．中红外区的特征区是指(
)cm范围内的波数。
D、10 000～10
2．已知CO2的结构式为O=C=O，请推测其红外光谱中，基本振动数为(
3．红外光谱中，不是分子的所有振动形式的相应红外谱带都能被观察到，这是因为（
A、分子中既有振动运动，又有转动运动
B、分子中有些振动能量是简并的
C、因为分子中有C、H、O以外的原子存在
D、分子中有些振动能量相互抵消
4．关于红外光谱的吸收峰，下列叙述不正确的是（
A、共轭效应使红外吸收峰向低波数方向移动
B、诱导效应使红外吸收峰向高波数方向移动
C、氢键使红外吸收峰向低波数方向移动
D、氢键使红外吸收峰向高波数方向移动
5．若 O―H键的键力常数 K＝ 7．12N／cm，则它的振动波数（ cm）为（
6．欲获得红外活性振动，吸收红外线发生能级跃迁，必须满足(
A、△μ&0或△μ&0
B、△μ≠0并服从νL=v△V
C、△μ=0及vL=△Vv
D、△μ≠0
7．CO2的下列振动中，属于红外非活性振动的是(
8．下列三种物质：甲R-CO-CH2CH3、乙R-CO-CH=C（CH3）2、、丙R-COCl，问其VC=O波数大小次序为(
A、甲&乙&丙
B、乙&甲&丙
C、丙&乙&甲
D、丙&甲&乙
9．三种振动νc=o，νc=N及νc=C的频率大小次序为(
)。(电负性：C为2．6，N为3．0，O为3．5)
A、νc=o＞νc=N＞νc=C
B、νc=C＞νc=N＞νc=o
C、νc=N＞νc=C＞νc=o
D、νc=N＞νc=o＞νc=C
10．同一分子中的某基团，其各振动形式的频率大小顺序为(
A、γ&β&ν
B、 ν&β&γ
C、β&ν &γ
D、β&γ &ν
11．用于鉴别官能团存在的峰称为（
12．已知某化合物不含氮，它的红外光谱中 cm-1有吸收峰，则该化合物可能是（
A、CH3CH2CH2CH3
B、CH3CH2C≡CH
C、CH3CH2CH＝CH2
D、CH3CH2C≡CCH2CH3
13．某化合物在紫外光区204nm处有一弱吸收带，在红外特征区有如下吸收峰：3400－
-1-12400cm宽而强的吸收，1710cm。则该化合物可能是：（
14．某化合物在紫外光区270nm处有一弱吸收带，在红外光区有，1725cm吸收峰。则该化合物可能是（
15．红外分光光度计使用的检测器是(
B、光电倍增管
C、真空热电偶
16．下列四组数据中，(
)组数据所涉及的红外光谱区能包括CH3CH2CHO的吸收带。
-1-1-1A、cm，cm，cm
-1-1-1B、cm，cm，cm
-1-1-1C、cm，cm，cm
-1-1-1D、cm，cm，cm
1．红外光谱中吸收峰数常少于基本振动数目的原因是---------和----------。
2．红外非活性振动是指-----------------。
3．红外光谱图常用----------为纵坐标，------------为横坐标。
4．分子吸收红外光，振动能级由基态跃迁至第一激发态所产生的吸收峰称做--------------。
5．基本振动产生红外吸收的条件--------和-----------。
6．红外光谱中，--------的低频区称为指纹区。
7．------------、-----------及--------统称为泛频峰。
8．红外光谱吸收强度主要由两个因素--------------和-----------------决定。
9．振动形式不同但振动频率相同而合并的现象称为--------。
10．红外分光光度计的光源为--------或----------。
三、简答题
1．红外吸收光谱法与紫外吸收光谱法有何区别?
2．CO2有几种振动形式?在红外吸收光谱上能看到几个吸收峰?为什么?
3．为什么共轭效应能使一些基团的振动频率降低，而诱导效应相反，举例说明。
4．特征区和指纹区各有何特点?它们在图谱解析中主要解决哪些问题?
5．试用红外吸收光谱区别胺、酰胺及芳香硝基化合物。
四、光谱解析
1．一化合物分子式为C14H12，试根据IR光谱(图12―1)推断其结构式。
图12一l C14H12的红外吸收光谱图
2.一化合物的分子式为C8H18，图12-2是它的红外光谱，试推断可能的结构。
图13―2 C8H18的红外吸收光谱图
3.一化合物的分子式是C8Hl0O，其红外光谱见图12―3，试推断其结构式。
图13―3 C8Hl0O的红外吸收光谱图
4.一化合物的分子式为C11H12O2，图12―4是其红外光谱，试推断该化合物的结构式。
图12―4 C11H1202的红外吸收光谱图
5.一化合物的分子式为C9HllNO，图12―5是它的红外及紫外光谱，试推测其结构式。
图12―5 C9HllNO的红外及紫外吸收光谱图
一．选择题
11．A 12．B 13．C 14．A 15．C 16．D
二．填空题
1．红外非活性振动，简并
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应该对各官能团的特征吸收熟记于心（我自己常常记不牢,估计是老了,唉!）,因 为官能团特征吸收是解析谱图的基础对一张已经拿到手的红外谱图：（1）首先依据谱图推出化合物碳架类型：根据分子式计算不饱和度,公式：不饱和度＝F+1+(T-O)/2　 其中　　　F：化合价为4价的原子个数（主要是C原子）,T：化合价为3价的原子个数（主要是N原子）,O：化合价为1价的原子个数（主要是H原子）,举个例子：比如苯：C6H6,不饱和度＝6+1+（0-6）/2＝4,3个双键加一个环,正好为4个不饱和度（2）分析cm^-1区域C-H伸缩振动吸收；以3000 cm^-1为界:高于3000cm^-1为不 饱和碳C-H伸缩振动吸收,有可能为烯,炔,芳香化合物,而低于3000cm^-1一般为饱和C-H伸缩振动吸收（3）若在稍高于3000cm^-1有吸收,则应在 cm^-1频区,分析不饱和碳碳键的伸缩振动吸收特征峰,其中：炔　　
cm^-1烯　　
cm^-1芳环　 00,1450 cm^-1若已确定为烯或芳香化合物,则应进一步解析指纹区,即cm^-1的频区 ,以确定取代基个数和位置（顺反,邻、间、对）（4）碳骨架类型确定后,再依据其他官能团,如 C=O,O-H,C-N 等特征吸收来判定化合物的官能团； （5）解析时应注意把描述各官能团的相关峰联系起来,以准确判定官能团的存在,如和cm^-1的三个峰,说明醛基的存在.
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根据吸收峰的峰值的大小，吸收光的波长，这些去判断，有附表可以查的吧？红外光谱最大的特点就是具有特征性。。。常见基团频率一般都会有资料在教材、课本的~
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红外光谱法
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又称“红外分光分析法”。是分子的一种。根据不同物质会有选择性的吸收红外光区的电磁辐射来进行结构分析；对各种吸收红外光的化合物的定量和定性分析的一种方法。物质是由不断振动的状态的构成，这些与红外光的振动频率相当。用红外光照射有机物时，分子吸收红外光会发生振动，不同的化学键或官能团吸收频率不同，每个有机物分子只吸收与其分子振动、转动频率相一致的红外光谱，所得到的吸收光谱通常称为，简称红外光谱“IR”，。对红外光谱进行分析，可对物质进行定性分析。各个物质的含量也将反映在红外吸收光谱上，可根据峰位置、吸收强度进行。
红外光谱法特点
特征性强、测定快速、不破坏试样、试样用量少、操作简便、能分析各种状态的试样、分析灵敏度较高、定量分析误差较大。
红外光谱法要求
①试样纯度应大于98%，或者符合商业规格
&O 这样才便于与纯化合物的或商业光谱进行对照
&O 多组份试样应预先用、萃取、或进行，否则各组份光谱互相重叠，难予解析
②试样不应含水（结晶水或游离水）
水有，与羟基峰干扰，而且会侵蚀的盐窗。所用试样应当经过干燥处理
③试样浓度和厚度要适当
使最强吸收透光度在5～20%之间
红外光谱法分析
红外光谱具有鲜明的特征性，其谱带的数目、位置、形状和强度都随化合物不同而各不相同。因此，红外光谱法是定性鉴定和结构分析的有力工具
红外光谱法①已知物的鉴定
将试样的谱图与标准品测得的谱图相对照，或者与文献上的标准谱图（例如《药品红外光谱图集》、Sadtler、Sadtler商业光谱等）相对照，即可定性
使用文献上的谱图应当注意：试样的、结晶形状、溶剂、测定条件以及所用仪器类型均应与标准谱图相同
红外光谱法②未知物的鉴定
未知物如果不是新化合物，己有收载的，可有两种方法来查对标准光谱：
A.利用标准光谱的谱带索引，寻找标准光谱中与试样光谱相同的谱图
B.进行光谱解析，判断试样可能的结构。然后由化学分类索引查找标准光谱对照核实
解析光谱之前的准备：
&O 了解试样的来源以估计其可能的范围
&O 测定试样的物理常数如熔沸点、溶解度、、等作为定性的旁证
&O 根据及分子量的测定，求出分子式
&O 计算化合物的Ω，用以估计结构并验证光谱解析结果的合理性解析光谱的程序一般为：
A.从的最强谱带入手，推测未知物可能含有的，判断不可能含有的基团
B.用的谱带验证，找出可能含有基团的相关峰，用一组相关峰来确认一个基团的存在
C.对于简单化合物，确认几个基团之后，便可初步确定
D.查对核实
红外光谱法③新化合物的结构分析
红外光谱主要提供官能团的结构信息，对于复杂化合物，尤其是新化合物，单靠红外光谱不能解决问题，需要与紫外光谱、和核磁共振等分析手段互相配合，进行综合光谱解析，才能确定分子结构。
红外光谱法分析
红外光谱有许多谱带可供选择，更有利于排除干扰。&O 红外光源发光能量较低，红外检测器的灵敏度也很低，ε&103
&O 吸收池厚度小、单色器狭缝宽度大，测量误差也较大
☆对于农药组份、土壤表面水份、田间二氧化碳含量的测定和谷物油料作物及肉类食品中蛋白质、脂肪和水份含量的测定，红外光谱法是较好的分析方法
红外光谱法划分
通常将红外波谱区分为近红外(near-infrared)，中红外(middle-infrared)和远红外(far-infrared)。
波长范围(um)
波数范围(cm-1)
3.8?10-1.2?10
1.2?10-6.0?10
6.0?10-3.0?10
1.2?10-2.0?10
当样品受到频率连续变化的红外光照射时，分子吸收某些频率的辐射，产生分子振动能级和转动能级从基态到激发态的跃迁，使相应于这些吸收区域的透射光强度减弱。记录红外光的百分透射比与波数或波长关系曲线，就得到红外光谱。物质的红外光谱是其分子结构的反映，谱图中的吸收峰与分子中各基团的振动形式相对应。
通过比较大量已知化合物的红外光谱，发现：组成分子的各种基团，如O-H、N-H、C-H、C=C、C=O和C?C等，都有自己的特定的红外吸收区域，分子的其它部分对其吸收位置影响较小。通常把这种能代表基团存在、并有较高强度的吸收谱带称为基团频率，其所在的位置一般又称为特征吸收峰。分子吸收红外辐射后，由基态振动能级(n=0)跃迁至第一振动激发态(n=1)时，所产生的吸收峰称为基频峰。因为(振动量子数的差值) △n=1时，nL=n，所以基频峰的位置(nL)等于分子的振动频率。在红外吸收光谱上除基频峰外，还有振动能级由基态(n=0)跃迁至第二激发态(n=2)、第三激发态(n=3)?，所产生的吸收峰称为倍频峰。由n = 0跃迁至n = 2时，△n = 2，则nL = 2n，即吸收的红外线谱线(nL )是分子振动频率的二倍，产生的吸收峰称为二倍频峰。
下图是双原子分子的能级示意图，图中EA和EB表示不同能量的电子能级，在每个电子能级中因振动能量不同而分为若干个n = 0、1、2、3……的振动能级，在同一电子能级和同一振动能级中，还因转动能量不同而分为若干个J= 0、1、2、3……的转动能级。
由于分子非谐振性质，各倍频峰并非正好是基频峰的整数倍，而是略小一些。以HCl为例：
基频峰(n0→1) 2885.9 cm 最强
二倍频峰(n0→2 ) 5668.0 cm 较弱
三倍频峰(n0→3 ) 8346.9 cm 很弱
四倍频峰(n0→4 ) 10923.1 cm 极弱
五倍频峰(n0→5 ) 13396.5 cm 极弱
除此之外，还有合频峰(n1+n2，2n1+n2，?)，差频峰(n1-n2，2n1-n2，?)等，这些峰多数很弱，一般不容易辨认。倍频峰、合频峰和差频峰统称为泛频峰。[1]
红外光谱法基团频率
中红外光谱区可分成4000 cm~) cm和 ) cm~ 600 cm两个区域。最有分析价值的基团频率在4000 cm~ 1300 cm之间，这一区域称为基团频率区、官能团区或特征区。区内的峰是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。
在1800 cm(1300 cm)~600 cm区域内，除单键的伸缩振动外，还有因变形振动产生的谱带。这种振动基团频率和特征吸收峰与整个分子的结构有关。当分子结构稍有不同时，该区的吸收就有细微的差异，并显示出分子特征。这种情况就像人的指纹一样，因此称为指纹区。指纹区对于指认结构类似的化合物很有帮助，而且可以作为化合物存在某种基团的旁证。
基团频率区可分为三个区域
cm X-H伸缩振动区，X可以是O、N、C或S等原子。
O-H基的伸缩振动出现在 cm范围内，它可以作为判断有无醇类、酚类和有机酸类的重要依据。
当醇和酚溶于非极性溶剂(如CCl4)，浓度于0.01mol. dm时，在 cm处出现游离O-H基的伸缩振动吸收，峰形尖锐，且没有其它吸收峰干扰，易于识别。当试样浓度增加时，羟基化合物产生缔合现象，O-H基的伸缩振动吸收峰向低波数方向位移，在 cm出现一个宽而强的吸收峰。
胺和酰胺的N-H伸缩振动也出现在 cm，因此，可能会对O-H伸缩振动有干扰。
C-H的伸缩振动可分为饱和和不饱和的两种：
饱和的C-H伸缩振动出现在3000 cm以下，约 cm，取代基对它们影响很小。如-CH3基的伸缩吸收出现在2960 cm和2876 cm附近；R2CH2基的吸收在2930 cm和2850 cm附近；R3CH基的吸收基出现在2890 cm附近，但强度很弱。
不饱和的C-H伸缩振动出现在3000 cm以上，以此来判别化合物中是否含有不饱和的C-H键。
苯环的C-H键伸缩振动出现在3030 cm附近，它的特征是强度比饱和的C-H浆键稍弱，但谱带比较尖锐。
不饱和的双键=C-H的吸收出现在 cm范围内，末端= CH2的吸收出现在3085 cm附近。
叁键?CH上的C-H伸缩振动出现在更高的区域(3300 cm)附近。
cm为叁键和累积双键区，主要包括-C?C、-C?N等叁键的伸缩振动，以及-C =C=C、-C=C=O等累积双键的不对称性伸缩振动。
对于炔烃类化合物，可以分成R-C?CH和R?-C ?C-R两种类型：
R-C?CH的伸缩振动出现在 cm附近；
R?-C ?C-R出现在 cm附近；
R-C ?C-R分子是对称，则为非红外活性。
-C ?N基的伸缩振动在非共轭的情况下出现 cm附近。当与不饱和键或芳香核共轭时，该峰位移到 cm附近。若分子中含有C、H、N原子，-C ?N基吸收比较强而尖锐。若分子中含有O原子，且O原子离-C ?N基越近，-C ?N基的吸收越弱，甚至观察不到。
cm为双键伸缩振动区,该区域重要包括三种伸缩振动：
C=O伸缩振动出现在 cm，是红外光谱中特征的且往往是最强的吸收，以此很容易判断酮类、醛类、酸类、酯类以及酸酐等有机化合物。酸酐的羰基吸收带由于振动耦合而呈现双峰,苯的衍生物的泛频谱带，出现在 cm范围，是C-H面外和C=C面内变形振动的泛频吸收，虽然强度很弱，但它们的吸收面貌在表征芳核取代类型上有一定的作用。[1]
红外光谱法指纹区
(1) ) cm~ 900 cm区域是C-O、C-N、C-F、C-P、C-S、P-O、Si-O等单键的伸缩振动和C=S、S=O、P=O等双键的伸缩振动吸收。
其中：1375 cm的谱带为甲基的dC-H对称弯曲振动，对识别甲基十分有用，C-O的伸缩振动在 cm，是该区域最强的峰，也较易识别。
(2) 900 ~ 650 cm区域的某些吸收峰可用来确认化合物的顺反构型。
利用上区域中苯环的C-H面外变形振动吸收峰和cm区域苯的倍频或组合频吸收峰，可以共同配合确定苯环的取代类型。[1]
．新浪博客． [引用日期]
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