作业题
第四章 红外分光光度法 第一节 概述 填空题
1、红外光区位于 光区和 光区之间，波长范围为 ，习惯上又可将其细分为 、 和 三个光区，应用较多的是 光区。
2、红外谱图纵坐标一般为 ，横坐标一般为 。 简答题：
红外分光光度法的特点。
第二节 基本原理
1、分子内部的运动方式有三种，
即： 、 和 ，相应于这三种不同的运动形式，分子具有 能级、 能级和 能级。
2、一般多原子分子的振动类型分为 振动和 振动。
3、乙烷的振动自由度是 。
4、甲酸的振动自由度是 。 判断题： 1、对称结构分子，如H 2O 分子，没有红外活性。 （ ） 2、水分子的H －O －H 对称伸缩振动不产生吸收峰。
（ ） 选择题：
1、试比较同一周期内下列情况的伸缩振动(不考虑费米共振与生成氢键)产生的红外吸收峰, 频率最小的是 ( )
A C-H
B N-H
C O-H
D F-H 2、已知下列单键伸缩振动中 C-C C-N C-O 键力常数k/(N ?cm -1
) 4.5 5.8 5.0 λ/μm 6
6.46 6.85 问C-C, C-N, C-O 键振动能级之差⊿E
顺序为 ( )
A C-C > C-N > C-O
B C-N > C-O > C-
C C C-C > C-O > C-N
D C-O > C-N > C-C 3、判断下列各分子的碳碳对称伸缩振动在红外光谱中哪个是非活性的（）
A. CH 3CH 3
B. CH 3CCl 3
C.
C C H
Cl
H
Cl D. C C
H
Cl
Cl H
4、在有机化合物的红外吸收光谱中，出现在4000～1250cm －1
频率范围的可用于鉴定官能团，这一段频率范围称为（ ）
A.
指纹区 B.倍频区 C.特征区 D.合频区 5、
以上①、②、③、④四种烯的υ
C=C
值为：
A.①为1650cm -1
；②为1678cm -1
；③为1657cm -1
；④为1781cm -1
B.①为1781cm -1
；②为1657cm -1
；③为1650cm -1
；④为1678cm -1
C.①为1650cm -1
；②为1657cm -1
；③为1678cm -1
；④为1781cm -1
D.①为1781cm -1
；②为1678cm -1
；③为1657cm -1
；④为1650cm -1
6、乙烯分子的振动自由度为：
A.20
B.13
C.12
D.6
E.15
7、下列环烯化合物中，υC=C
出现最低波数者为：
A. B.
C. D. E.
8、下列合物中υC=C
吸收强度最大的化合物为：
A.R －CH ＝CH 2
B.R －CH ＝CH －R （顺）
C.R －CH ＝CH －R （反）
D.R 1－CH ＝CH －R 2（顺）
E.R 1－CH ＝CH －COR 2（反）
9、孤立甲基的弯曲振动一般为1380cm -1
，异丙基中的甲基裂分为1385cm -1
和1375cm -1
，叔丁基中的甲基裂分为1395cm -1
和1370cm -1
，造成裂分的原因是： A.分子的对称性 B.振动偶合 C.
费米共振 D.诱导效应
答案：DADCCCDEB
简答题：
1、红外吸收光谱与紫外－可见吸收光谱在谱图的描述及应用方面有何不同?
2、什么是红外非活性振动？
3、分子吸收红外辐射而发生能级跃迁的必要条件是什么？
4、峰位的影响应因素有哪些？
5、红外吸收峰强度取决于什么？
6、以亚甲基为例说明分子的基本振动模式。
7、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？
第三节红外光谱和分子结构的关系
填空题：
１、在苯的红外吸收光谱图中
(1) 3300～3000cm-1处, 由
________________________振动引起的吸收峰
(2) 1675～1400cm-1处, 由
________________________振动引起的吸收峰
(3) 1000～650cm-1处, 由
________________________振动引起的吸收峰
选择题：
1、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：
3400cm-1-2400 cm-1宽而强的吸收，1710 cm-1。
则该化合物可能是：（）
A. 醛
B. 酮
C. 羧酸
D. 酯
2、有一含氧化合物，如用红外光谱判断是否为羰基化合物，重要依据的谱带范围为_______。
A. 3500-3200cm-1;
B. 1500-1300 cm-1;
C.
1000-650 cm-1; D. 1950-1650 cm-1.
3、某种化合物，其红外光谱上3000-2800cm-1,1460 cm-1,1375 cm-1和720 cm-1等处有主要吸收带，该化合物可能是______。
A.烷烃；
B.烯烃；
C.炔烃；
D.芳烃；
E.羟基化合物。
4、酸酐、酯、醛、酮、羧酸和酰胺六类化合物的υC=O出现在1870cm-1至1540cm-1之间，它们的υC=O
排列顺序是：
A.酸酐＜酯＜醛＜酮＜羧酸＜酰胺
B.
酸酐＞酯＞醛＞羧酸＞酮＞酰胺
C.酸酐＞酯＞醛＞酮＞羧酸＞酰胺
D.
醛＞酮＞羧酸＞酯＞酸酐＞酰胺
5、下列光谱数据中，能包括
的吸收带的红外光谱区间是：
A.3000～2700cm-1，1900～1650cm-1，1745～1300cm-1
B.3000～2700cm-1，2400～2100cm-1，1000～650cm-1
C.3300～3010cm-1，1900～1650cm-1，1000～650cm-1
D.3300～3000cm-1，1675～1500cm-1，1475～1300cm-1
E.3000～2700cm-1，1675～1500cm-1，1475～1300cm-1
6、游离酚羟基伸缩振动频率为3650cm-1～3590cm-1，
缔合后移向3550cm-1～3200cm-1，缔合的样品溶液不
断稀释，υOH峰:
A.逐渐移向低波数区
B.逐渐移向高波数
区
C.位置不变
D.转化为δOH
7、下列红外光谱数据中，能够说明分子中有末端
双键的是：
A.724cm-1；1650cm-1；890cm-1
B.967cm-1；
1650cm-1；990cm-1
C.911cm-1；1650cm-1；990cm-1
D.910cm-1；
1650cm-1；802cm-1
E.990cm-1；1650cm-1；840cm-1
8、一化合物分子式为C10H10O2，IR表明：1685cm-1，
3360cm-1有明显吸收峰，将样品稀释后测定IR，谱
图没有改变，推测其可能结构：
A. B. C.
D. E .
9、C 3H 6O 的IR 表明：仅在3600cm -1和1020cm -1
处有明显的吸收峰，它的结构是： A.
B.
C. D. E.
答案：CDACABCAC 判断题：
1、红外光谱图中，不同化合物中相同基团的特征频率峰总是在特定波长范围内出现，故可以根据红外光谱图中的特征频率峰来确定化合物中该基团的存在。 （ ）
2、不考虑其他因素的影响，下列碳基化合物νc=o 伸缩频率的大小顺序为：酰卤＞酰胺＞酸＞醛＞酯。 （ ）
3、醛基中νC －H
伸缩频率出现在3010 cm -1
。 （ ） 简答题：
1、试用红外光谱法区别下列异构体：
（1）CH 3CH 2CH 2CH 2OH CH 3CH 2OCH 2CH 3 （2）CH 3CH 2COOH CH 3COOCH 3
（3）
O
O
2、试解释下列各组化合物羰基C=O 伸缩振动吸收频率变化的原因。
O O
O O
O O
~1800cm -1
~1770cm -1
~1740cm -1
A .
3、如何用特征峰与相关峰区别酮、醛、酯、酰胺、酰氯、酸酐类化合物，并写出羰基峰位由大到小的顺序及其理由。
4、如何利用红外吸收光谱区别饱和与不饱和化合物？脂肪与芳香族化合物？
5、一个化合物的结构式为CH 3─CO ─CH 2─COO ─CH 2─CH 3。结构式中只有二个羰基，而在IR 光谱上却出现三个羰基峰（1717cm -1
、1738cm -1
、1650cm -1
），说明其原因与归属。 6、脂肪醚、醇、酸、酯都有υ
CO
峰，如何利用红外光谱加以区别？ 7、在醇类化合物中，为什么υ
OH 峰随溶液浓度增大
而向低波数方向移动？
8、如何根据红外光谱图来鉴别化合物分子中亚甲基、孤立甲基、异丙基和叔丁基的存在？ 9、如何根据红外光谱来判断分子中芳环的存在及各种取代苯类型？
10、如何区别伯、仲、叔醇类及伯、仲、叔胺类的红外光谱？
第四节 红外分光光度计及制样方法
选择题： １、一种能作为色散型红外光谱仪色散元件的材料
为 ( )
A 玻璃
B 石英
C 卤化物晶体 D
有机玻璃
２、红外分光光度法不能测定的样品是：
Ａ气体样品 Ｂ液体样品 Ｃ 固体粉末 Ｄ 含水样品简答题：
１、红外光谱仪与紫外－可见分光光度计在主要部件上有何不同？
２、简述红外分光光度法中固体样品测定方法。 ３、简述红外测定时样品为何不能含水。 第五节 定性和结构解析方法
解析题：
1、某化合物分子式为C 9H 10O ，其红外光谱图如下，试推导其结构式。C 9H 10O 的红外光谱
2、某化合物分子式为C 8H 8O 2,根据下面红外光谱，判断该化合物为苯乙酸，苯甲酸甲酯还是乙酸苯酯。
3、化合物分子式为C 9H 12，不与溴发生反应，根据红
外
光
谱
图
推
出
其
结
构
。
4、由下图数据试推断固体化合物C 16H 18的结构。
5、从下图推断化合物C 4H 10O 的结构。
简答题：
1、某化合物的分子式为C 8H 8O 2，红外光谱的主要峰有3030cm -1
，2950cm -1
，2860cm -1
，2820cm -1
，2730cm -1
，1690cm -1
，1610cm -1
，1580cm -1
，1520cm -1
，1465cm -1
，1430cm -1
，1395cm -1
，825cm ，请指定结构并归属各峰。
2、某天然产物经硒脱氢，产物为中性化合物，含菲核，分子式为C 17H 16，红外光谱为3030cm -1
，2960cm -1
，2920cm -1
，2870cm -1
，1375cm -1
，1363cm -1，
890cm -1，812cm -1，800cm -1，760cm -1
，请指定结构并归属各峰。
3、某化合物的分子式为C 11H 12O 2，红外光谱测得的主要吸收峰有3100cm -1
，2960cm -1
，2860cm -1
，1720cm -1
，1650cm -1
，1600cm -1
，1580cm -1
，1490cm -1
，1380cm -1
，960cm -1
，745cm -1
，685cm -1
，请指定化合物的结构并归属各峰。若1720cm -1
处的峰移至1735cm -1
，结构如何变化？若1720cm -1处的峰移至1760cm -1，结构如何变化？
思考题：
1、正确解析红外光谱必须遵循哪些原则？
2、解析红外光谱的顺序是什么？
第三章红外光谱 一、名词解释 基频峰、倍频峰、费米共振、特征频率区、指纹区 基频峰：当分子吸收一定频率的红外线后，振动能级从基态（V ）跃迁到第一激 发态（V 1 ）时所产生的吸收峰，称为基频峰。 倍频峰：如果振动能级从从基态（V 0）跃迁到第二激发态（V 2 ）、第三激发态（V 3 ）…… 所产生的吸收峰称为倍频峰。 费米共振：当一振动的倍频（或组频）与另一振动的基频吸收峰接近时，由于发生相互作用而产生很强的吸收峰或发生裂分，这种倍频（或组频）与基频峰之间的振动偶合称费米共振。 特征频率区：特征谱带区有机化合物的分子中一些主要官能团的特征吸收多发生在红外区域的 4000～1500cm-2 。该区域吸收峰比较稀疏, 容易辨认, 故通常把该区域叫特征谱带区。 红外光谱指纹区：红外吸收光谱上 1500～40Ocm-1的低频区, 通常称为，在核指纹区。该区域中出现的谱带主要是 C-X (X=C,N s O) 单键的伸缩振动以及各种弯曲振动对和确认有机化合物时用处很大。 二、填空 1.红外光谱的产生是由于------------------。 化学键的振动与转动跃迁。 2.红外光谱产生的条件是-----------------------------、 --------------------------------------------------。 红外光谱产生的条件是辐射的能量满足跃迁所需能量，辐射引起偶极矩的变化。 3.红外光谱中影响基团频率位移的因素有外部因素和内部因素，内部因素主要有、、等。此外，振动耦合、费米共振等也会使振动频率位移。 外部因素（样品的状态等）、电子效应（诱导效应、共轭效应和偶极场效应）、空间效应、氢键 4.在红外光谱中，将基团在振动过程中有偶极矩变化的称为，相反则称为。红外活性，非红外活性。 5.基团-OH和-NH，-C≡N和-C≡CH，-C=C-和-C=N-的伸缩振动频率范围分别是cm-1， cm-1， cm-1。4000—2500(3000) 、 2500—2000 、2000—1500
第四章振动光谱 一、教学目的 理解掌握震动光谱分析的基本理论，掌握红外光谱图的分析处理，了解红外光谱实验技术。 二、重点、难点 重点：震动光谱分析的基本理论，红外光谱图的分析处理。 难点：震动光谱分析的基本理论。 三、教学手段 多媒体教学 四、学时分配 4学时 引言： ●1900～1910年间，科布伦茨（W．W．C。blentz）首先用红外光测量了一些有 机物液体的吸收光谱而建立起一种新的分析方法——红外光谱法。他发现分子中的一定原子群可以吸收特定的频率，这些特定的频率犹如人类的指纹，可以用来辨认分子中特定原子群的存在。 ●它主要可以用作分子结构的基础研究和物质化学组成（物相）的分析（包括定性和 定量）。红外光谱法作分子结构的研究可以测定分子的键长、键角大小，并推断分子的立体构型，或根据所得的力常数，间接得知化学键的强弱，也可以从正则振动频率来计算热力学函数等。 ●不过红外光谱法更多的用途是根据谱的吸收频率的位置和形状来判定本知物，并按 其吸收的强度来测定它们的含量。因此红外光谱法在目前已成为十分方便而有效的分析方法之一。 ●红外光谱法应用得较多的是在有机化学领域，对无机化合物和矿物的红外鉴定开始 较晚。红外光谱法对测定矿物的结构或组分虽不如X射线衍射分析那么成熟，却也有其独特长处。 所谓振动光谱是指物质因受光的作用，引起分子或原子基团的振动，从而产生对光的吸收。如果将透过物质的光辐射用单色器加以色散，使波长授长短依次排列，同时测量在不同波长处的辐射强度，得到的是吸收光谱。如果用的光源是红外光波，即0.78～1000μm，就是红外吸收光谱。如果用的是强单色光，例如激光，产生的是激光拉曼光谱。本章主要介绍红外光谱的原理及其在无机非金属材料中的应用，对拉曼光谱只作简单的介绍。
第一章质谱习题 1、有机质谱图的表示方法有哪些？是否谱图中质量数最大的峰就是分子离子峰，为什么？ 2、以单聚焦质谱仪为例，说明质谱仪的组成，各主要部件的作用及原理。 3、有机质谱的分析原理及其能提供的信息是什么？ 4、有机化合物在离子源中有可能形成哪些类型的离子？从这些离子的质谱峰中可以得到一些什么信息？ 5、同位素峰的特点是什么？如何在谱图中识别同位素峰？ 6、谱图解析的一般原则是什么？ 7．初步推断某一酯类（M=116）的结构可能为A或B或C，质谱图上m/z 87、m/z 59、m/z 57、m/z29处均有离子峰，试问该化合物的结构为何？ （B） （A） （C） 8．下列化合物哪些能发生McLafferty重排？ 9．下列化合物哪些能发生RDA重排？ 10．某化合物的紫外光谱：262nm（15）；红外光谱：3330~2500cm-1间有强宽吸收，1715 cm-1处有强宽吸收；核磁共振氢谱：δ11.0处为单质子单峰，δ2.6处为四质子宽单峰，δ2.12处为三质子单峰，质谱如图所示。参照同位素峰强比及元素分析结果，分子式为C5H8O3，试推测其结构 式。
部分习题参考答案 1、表示方法有质谱图和质谱表格。质量分析器出来的离子流经过计算机处理，给出质谱图和质谱数据，纵坐标为离子流的相对强度（相对丰度），通常最强的峰称为基峰，其强度定为100%，其余的峰以基峰为基础确定其相对强度；横坐标为质荷比，一条直线代表一个峰。也可以质谱表格的形式给出质谱数据。 最大的质荷比很可能是分子离子峰。但是分子离子如果不稳定，在质谱上就不出现分子离子峰。根据氮规则和分子离子峰与邻近峰的质量差是否合理来判断。 2、质谱仪的组成：进样系统，离子源，质量分析器，检测器，数据处理系统和真空系统。 进样系统：在不破坏真空度的情况下，使样品进入离子源。气体可通过储气器进入离子源；易挥发的液体，在进样系统内汽化后进入离子源；难挥发的液体或固体样品，通过探针直接插入离子源。 真空系统：质谱仪需要在高真空下工作：离子源（10-3~10-5Pa ）；质量分析器（10 -6 Pa ）。真空系统保持质谱仪需要的真空强度。 离子源：是质谱仪的“心脏”。离子源是样品分子离子化和各种碎片离子的场所。质谱分析时离子源的选择至关重要。采用高能电子轰击气态有机分子，使其失去一个电子成为分子离子，分子离子可以裂解成各种碎片离子，这些离子在电场加速下达到一定的速度，形成离子流进入质量分析器。
第一章绪论 问答题 1. 简述仪器分析法的特点。 第二章色谱分析法 1．塔板理论的要点与不足是什么? 2．速率理论的要点是什么? 3．利用保留值定性的依据是什么? 4．利用相对保留值定性有什么优点? 5．色谱图上的色谱流出曲线可说明什么问题? 6．什么叫死时间?用什么样的样品测定? ． 7．在色谱流出曲线上，两峰间距离决定于相应两组分在两相间的分配系数还是扩散速率?为什么? 8．某一色谱柱从理论上计算得到的理论塔板数n很大，塔板高度H很小，但实际上柱效并不高，试分析原因。 9．某人制备了一根填充柱，用组分A和B为测试样品，测得该柱理论塔板数为4500，因而推断A和B在该柱上一定能得到很好的分离，该人推断正确吗?简要说明理由。 10．色谱分析中常用的定量分析方法有哪几种?当样品中各组分不能全部出峰或在组分中只需要定量其中几个组分时可选用哪种方法? 11．气相色谱仪一般由哪几部分组成?各部件的主要作用是什么? 12．气相色谱仪的气路结构分为几种?双柱双气路有何作用? 13．为什么载气需要净化?如何净化? 14．简述热导检测器的基本原理。 15．简述氢火焰离子化检测器的基本结构和工作原理。 16．影响热导检测器灵敏度的主要因素有哪些?分别是如何影响的? 17．为什么常用气固色谱分离永久性气体? 18．对气相色谱的载体有哪些要求? 19．试比较红色载体和白色载体的特点。 20．对气相色谱的固定液有哪些要求? 21．固定液按极性大小如何分类?
22．如何选择固定液? 23．什么叫聚合物固定相?有何优点? 24．柱温对分离有何影响?柱温的选择原则是什么? 25．根据样品的沸点如何选择柱温、固定液用量和载体的种类? 26．毛细管色谱柱与填充柱相比有何特点? 27．为什么毛细管色谱系统要采用分流进样和尾吹装置? 28．在下列情况下色谱峰形将会怎样变化?(1)进样速度慢；(2)由于汽化室温度低，样品不能瞬间汽化；(3)增加柱温；(4)增大载气流速；(5)增加柱长；(6)固定相颗粒变粗。 29．二氯甲烷、三氯甲烷和四氯甲烷的沸点分别为40℃，62℃，77℃，试推测它们的混合物在阿皮松L柱上和在邻苯二甲酸二壬酯柱上的出峰顺序。 30．流动相为什么要预先脱气?常用的脱气方法有哪些? 31．高压输液泵应具备什么性能? 32．在HPLC中，对流动相的要求是什么? 33．何谓梯度洗脱?适用于哪些样品的分析?与程序升温有什么不同? 33．什么是化学键合固定相?化学键合相的特点有哪些? 34．反相键合相色谱法具有哪些优点? 35．为何高效液相色谱法一般采用全多孔微粒型固定相? 36．指出下列物质在正相色谱和在反相色谱中的洗脱顺序： 37．在硅胶柱上，用甲苯为流动相时，某物质的保留时间为28 min，若改用CCl4或CHCl3。为流动相，指出哪一种溶剂能减少该物质的保留时间? 第三章光学分析法导论 一、选择题 1.在光学分析法中, 采用钨灯作光源的是 ( ) (1)原子光谱 (2)分子光谱 (3)可见分子光谱 (4)红外光谱 2.可见光的能量应为 ( ) (1) 1.24×104～ 1.24×106eV (2) 1.43×102～ 71 eV (3) 6.2 ～ 3.1 eV (4) 3.1 ～ 1.65 eV 3.已知：h=6.63×10-34 J s则波长为0.01nm的光子能量为 ( ) (1) 12.4 eV (2) 124 eV (3) 12.4×105eV (4) 0.124 eV 4..频率可用下列哪种方式表示（c------光速，λ---波长，б---波数（） （1）. б/c （2）. cб（3）.1/λ（4）、c/б 5.光量子的能量正比于辐射的（） （1）. 频率（2）.波长（3）.波数（4）.传播速度 6. 下列四个电磁波谱区中，请指出能量最小（），频率最小（），波数最大者（），波长最短者（）
第四章 红外分光光光度法(书后习题参考答案) 1．CO 的红外光谱在2 170cm -1处有一振动吸收峰．问 （1）CO 键的力常数是多少？ （2）14CO 的对应峰应在多少波数处发生吸收？ 解：碳原子的质量2323100.210022.612--?=?= C m g 氧原子的质量2323106.210022.616--?=?=O m g (1) σ =2071cm -1 O C O C m m m m k c ?+= )(21πσ 2346 210210)6.22(106.22)217010314.32()2(--?+???????=+=O C O C m m m m c k σπ =18.6×105 dyn·cm -1=18.6N·cm -1(厘米克秒制) (2)14CO 2323103.210022.614-?=?=C m g 2071106.23.210)6.23.2(106.1810314.3214623 510≈???+??????=--σcm -1 或O C O C O C O C m m m m m m m m +???+=1212141412σσ σ =2080cm -1 2．已知C―H 键的力常数为5N/cm ，试计算C―H 键伸展振动的吸收峰在何波数？若将氘（D ）置换H ，C―D 键的振动吸收峰为多少波数． 解：C-H 键：k =5N·cm -1=5.0×105dyn·cm -1 碳原子的质量：m C =2.0×10-23g, 氢原子的质量：23 231017.010022.61--?=?= H m g 氘原子的质量： 23231034.010022.62--?=?=D m g 依2121)(21m m m m k c ?+= πσ得 29961017.00.210)17.00.2(10510314.3214623 510≈???+??????=--σcm -1 21991034.00.210)34.00.2(10510314.3214623 510≈???+??????=--σcm -1 3．指出以下振动在红外光谱中是活性的还是非活性的 分 子 振 动 （1）CH 3一CH 3 C―C 伸缩振动 （2）CH 3一CC13 C―C 伸缩振动 （3）SO 2 对称伸缩振动 （4）CH 2=CH 2 C―H 伸缩振动 C C H H
第五章红外吸收光谱分析 §5-1概述 红外光谱分析是现代仪器分析中历史悠久并且还在不断发展的分析技术，对于未知物的定性、定量以及结构分析都是一种非常重要的手段，广泛应用于药物、染料、香料、农药、感光材料、橡胶、高分子合成材料、环境监测、法医鉴定等领域。近年来，由于红外光谱技术的不断发展，红外光谱仪的不断完善，红外光谱和色谱、核磁共振、质谱的连用使红外光谱的应用开辟了更为广阔的途径。 红外吸收光谱又称为分子振动光谱。这是因为分子振动、转动能级跃迁所吸收的电磁波谱正好处于红外区。 一、红外吸收光谱 红外吸收光谱：记录物质对红外光的吸收程度与波长或波数关系图。用T-λ曲线或T-σ曲线来表示。 波数（σ）每cm长光波中波的数目，用CM-1表示。红外光谱图的利用，可提供三方面信息： ①吸收峰的数目②吸收峰的位置（σ）③吸收峰强度（透光率） 红外光区中红外区远红外区波长/μm 0.78～2.5 2.5～50 50～300 波数/cm-112820～4000 4000～200 200～33 三、红外光谱的优点与缺点 1、优点 ①使用范围 g、s、l 无机、有机大分子 ②操作方便③样品用量少④不破坏样品⑤重现性好 2、缺点 ①定量时灵敏度低，准确性差②谱带复杂 §5-2 红外光谱分析基本原理 （同系物难区别，只可判断出属于哪种物质） 一、产生红外吸收的条件 1、能量相等条件：振动或转动能级跃迁的能量与红外辐射光子能量相等。 即△E=-△vhυ△E L =hυL△E=△E LυL=△vυ 2、偶合作用（能量传递条件） 二、双原子分子的振动 振动方程式：库克定律 式中：C－光速（2. 998×10cm·s-1） K－化学键力常数（N·cm-1） μ－折合质量（g）μ=m1m2/(m1+m2) σ=1300
第四章 红外吸收光谱法 3、CO 的红外吸收光谱在2170cm -1处有一振动吸收峰。试求CO 键的力常数。 解：根据μπγK c 21= 则 μγπ2)2(c K = 其中2321211002.0)1612(1612)(??+?=?+= L m m m m μ=1.14×10－23g=1.14×10－26Kg 则μγπ2)2(c K ==(2×3.14×3×108×2.17×105)2×1.14×10－26 =1905N/m =19.05N/cm 答：CO 键的力常数19.05 N /cm 。 5、指出下列各种振动形式中，哪些是红外活性振动，哪些是非红外活性振动。 分子结构 振动形式 （1） CH 3－CH 3 γ（C －C ） （2） CH 3—CCl 3 γ（C －C ） （3） SO 2 γs ,γas （4） H 2C CH 2 (a) υ(CH)C H C (b) υ C H C (c) W(CH) H H C H H ++++ (d)τ(CH) C H H C H H -++- 解：只有发生使偶极矩有变化的振动才能吸收红外辐射，即才是红外活性的，否 则为红外非活性的。也即只有不对称的振动形式才是红外活性的，对称的振动则为红外非活性的。因此，上述结构中： 红外活性振动有：（2）CH 3—CCl 3 γ（C －C ） （3）SO 2 γas （4）H 2C CH 2 中的(a) υ(CH)、(d)τ(CH)，（3）SO 2 γs （伸缩振动） (c) W(CH) 红外非活性的有：(a) CH 3－CH 3 υ(CH) 4）H 2C CH 2 中的(b) υ(CH) 6、OH 和 O 是同分异构体，试分析两者红外光谱的差异。
第六章红外吸收光谱法 一选择题 1分子光谱是由于___B___而产生的。 A 电子的发射 B 电子相对于原子核的运动以及核间相对位移引起的振动和转动 C 质子的运动 D 离子的运动 2溶剂对电子光谱的影响较为复杂，改变溶剂的极性，__B_____。 A 不会引起吸收带形状的变化 B 会使吸收带的最大吸收波长发生变化 C 精细结构并不消失 D 对测定影响不大 3红外光谱法中的红外吸收带的波长位置与吸收谱带的强度，可以用来_____A__。 A 鉴定未知物的结构组成或确定其化学基团及进行定量分析与纯度鉴定 B 确定配位数 C 研究化学位移 D 研究溶剂效应 4红外光谱的谱带较多，能较方便地对单组分或多组分进行定量分析，但红外光谱法的灵敏度较低，尚不适于____B___的测定。 A 常量组分 B 微量组分 C 气体试样 D 固体和液体试样 5 在有机化合物的红外吸收光谱分析中，出现在4000~1350cm-1频率范围的吸收峰可用于鉴定官能团，这一段频率范围称为_____A_。 A．指纹区，B．基团频率区，C．基频区，D．和频区。 6光学分析法主要根据物质发射、吸收电磁辐射以及物质与电磁辐射的相互作用来进行分析的。电磁辐射（电磁波）按其波长可分为不同区域，其中中红外区
波长为B______。 A 12820~4000cm-1 B 4000~200 cm-1 C 200~33 cm-1 D 33~10 cm-1 7 下列羰基化合物中C＝O伸缩振动频率最高的是：C A RCOR’ B RCOCl C RCOF D RCOBr 8. 红外光谱法中的红外吸收带的波长位置与吸收谱带的强度，可以用来____A___。 A. 鉴定未知物的结构组成或确定其化学基团及进行定量分析与纯度鉴定; B. 确定配位数; C. 研究化学位移; D. 研究溶剂效应. 二填空题 1 共轭效应使共轭体具有共面性，且使电子云密度平均化，造成双键略有伸长，单键略有缩短。因此，双键的红外吸收频率往___低_____波数方向移动。 2 在化合物R—C—H与R—C—F中，前者的C=O的伸缩振动产生的吸收峰的波数比后者的____低____；而在化合物R—C—R与R—C—NH2中，前者的C=O 的伸缩振动产生的吸收峰的波数比后者的______高__。 3在有机化合物中，常常因取代基的变更或溶剂的改变，使其吸收带的最大吸收波长发生移动，向长波方向移动称为___红（长）移______，向短波方向移动称为_____蓝（短）移______。 4 红外光谱是由于分子振动能级的跃迁而产生，当用红外光照射分子时，要使分子产生红外吸收，则要满足两个条件：(1)_____红外光辐射的频率与分子中某基团的震动频率相同 (2)_在震动的过程中，分子必须有偶极矩的改变 5红外光谱的强度与_______分子或基团的极性强弱______________成正比。
第五章红外吸收光谱分析 5.1红外光谱法概述 5.11红外光谱与红外光谱分析法 红外吸收光谱：又称分子振动-转动光谱，是物质的分子在吸收了红外辐射后引起分子的振动-转动能级跃迁而形成的光谱，因为出现在红外区，所以称之为红外光谱。 红外吸收光谱分析法：是根据物质对红外辐射的选择性吸收特性而建立起来的一种光谱分析方法，即利用红外光谱进行定性、定量分析的方法。 5.12红外光区的划分 红外辐射（即红外光）是波长接近于可见光但能量比可见光低的电磁辐射，其波长范围约为0.75μm?1000μm。 根据所采用的实验技术和获得信息的不同，可将红外光按波长分为三个区（表），其中大多数有机物和无机物的基频吸收带都出现在中红外区，因此中红
5.13红外光谱的表示方法 当用一定波长的红外光作用于物质时，物质分子将吸收一定频率的红外辐射。将分子吸收红外辐射的情况用仪器纪录下来，即得到红外光谱图。 红外光谱图一般用T-σ或T-λ曲线来表示，其中横坐标为波长λ(μm) 及波数 σ(cm-1) ，表示吸收峰所在的位置；纵坐标一般为透射比T(%)。 波数σ和波长λ的关系为： 5.14红外光谱法的特点 ①. 红外光谱是分子振动-转动光谱，主要研究在分子振动中伴随有偶极矩变化的化合物。因此，除单原子分子和同核分子（如Ne、He、O2、N2、Cl2等少数
分子）外，几乎所有的化合物均可用红外光谱法进行研究。 ②.气态、液态和固态样品均可进行红外光谱测定。 ③.分析速度快、灵敏度高、样品用量少（可减少到微克级）且不破坏样品。 ④.常规红外光谱仪价格低廉，易于购置。 ⑤. 针对特殊样品的测试要求，发展了多种测量新技术，如光声光谱(PAS)、衰减反射光谱(ATR)、漫反射、红外显微镜等。 5.15红外光谱的应用 红外光谱法还广泛应用于化学、化工、催化、石油、地矿、材料、生物、医药和环境保护等许多领域。 红外光谱的应用大体上可分为两个方面： 用于分子结构的技术研究：如应用红外光谱可以测定分子的键长、键角，以此推断出分子的立体结构；根据所得的力学常数可以知道化学键的强弱；由简正振动的频率来计算热力学函数等。 用于化学组成的分析：根据光谱中吸收峰的位置和形状来推断未知物结构；依照特征吸收峰的强度来测定混合物中各组分的含量。 5.16红外光谱发展 红外辐射是在1800年由英国的威廉.赫谢尔发现的。一直到1903年，才有人研究了纯物质的红外吸收光谱。 二次世界大战期间，由于对合成橡胶的迫切需求，红外光谱才引起了化学家的重视和研究，并因此而迅速发展。 随着计算机的发展，以及红外光谱仪与其它大型仪器的联用，使得红外光谱在结构分析、化学反应机理研究以及化学组成分析中发挥着极其重要的作用，是“四大波谱”中应用最多、理论最为成熟的一种方法。 5.2红外光谱分析基本原理 5.21红外吸收光谱的产生 1.红外光谱的产生条件 物质分子吸收红外辐射而发生振动-转动能级跃迁必须满足两个条件：一是辐射光子的能量必须与发生振动和转动能级间的跃迁所需的能量相等；二是分子振动必须伴随有偶极矩的变化，辐射与物质之间必须有相互作用。
第六章红外吸收光谱法 基本要点： 1.红外光谱分析基本原理； 2.红外光谱与有机化合物结构； 3.各类化合物的特征基团频率； 4.红外光谱的应用; 5.红外光谱仪. 学时安排：3学时 第一节概述 分子的振动能量比转动能量大，当发生振动能级跃迁时，不可避免地伴随有转动能级的跃迁，所以无法测量纯粹的振动光谱，而只能得到分子的振动-转动光谱，这种光谱称为红外吸收光谱。 红外吸收光谱也是一种分子吸收光谱。 当样品受到频率连续变化的红外光照射时，分子吸收了某些频率的辐射，并由其振动或转动运动引起偶极矩的净变化，产生分子振动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。 一、红外光区的划分 红外光谱在可见光区和微波光区之间，波长范围约为0.75 ~ 1000μm，根据仪器技术和应用不同，习惯上又将红外光区分为三个
区：近红外光区（0.75 ~ 2.5μm），中红外光区（2.5 ~ 25μm ），远红外光区（25 ~ 1000μm）。 近红外光区（0.75 ~ 2.5μm） 近红外光区的吸收带主要是由低能电子跃迁、含氢原子团（如O—H、N—H、C—H）伸缩振动的倍频吸收等产生的。该区的光谱可用来研究稀土和其它过渡金属离子的化合物，并适用于水、醇、某些高分子化合物以及含氢原子团化合物的定量分析。 中红外光区（2.5 ~ 25μm） 绝大多数有机化合物和无机离子的基频吸收带出现在该光区。由于基频振动是红外光谱中吸收最强的振动，所以该区最适于进行红外光谱的定性和定量分析。同时，由于中红外光谱仪最为成熟、简单，而且目前已积累了该区大量的数据资料，因此它是应用极为广泛的光谱区。通常，中红外光谱法又简称为红外光谱法。 远红外光区（25 ~1000μm）该区的吸收带主要是由气体分子中的纯转动跃迁、 振动-转动跃迁、液体和固体中重原子的伸缩振动、某些变角 振动、骨架振动以及晶体中的晶格振动所引起的。由于低频骨架振动能很灵敏地反映出结构变化，所以对异构体的研究特别方便。此外，还能用于金属有机化合物（包括络合物）、氢键、吸附现象的研究。但由于该光区能量弱，除非其它波长区间内没有合适的分析谱带，一般不在此范围内进行分析。 红外吸收光谱一般用T~λ曲线或T~ 波数曲线表示。纵坐标为百分透射比T%，因而吸收峰向下，向上则为谷；横坐标是波长λ（单位为μm），或波数（单位为cm-1）。 波长λ与波数之间的关系为： 波数/cm-1=104/（λ / μm） 中红外区的波数范围是4000 ~ 400cm-1。 二、红外光谱法的特点
作业题 第四章 红外分光光度法 第一节 概述 填空题 1、红外光区位于 光区和 光区之间，波长范围为 ，习惯上又可将其细分为 、 和 三个光区，应用较多的是 光区。 2、红外谱图纵坐标一般为 ，横坐标一般为 。 简答题： 红外分光光度法的特点。 第二节 基本原理 1、分子内部的运动方式有三种， 即： 、 和 ，相应于这三种不同的运动形式，分子具有 能级、 能级和 能级。 2、一般多原子分子的振动类型分为 振动和 振动。 3、乙烷的振动自由度是 。 4、甲酸的振动自由度是 。 判断题： 1、对称结构分子，如H 2O 分子，没有红外活性。 （ ） 2、水分子的H －O －H 对称伸缩振动不产生吸收峰。 （ ） 选择题： 1、试比较同一周期内下列情况的伸缩振动(不考虑费米共振与生成氢键)产生的红外吸收峰, 频率最小的是 ( ) A C-H B N-H C O-H D F-H 2、已知下列单键伸缩振动中 C-C C-N C-O 键力常数k/(N ?cm -1 ) 4.5 5.8 5.0 λ/μm 6 6.46 6.85 问C-C, C-N, C-O 键振动能级之差⊿E 顺序为 ( ) A C-C > C-N > C-O B C-N > C-O > C- C C C-C > C-O > C-N D C-O > C-N > C-C 3、判断下列各分子的碳碳对称伸缩振动在红外光谱中哪个是非活性的（） A. CH 3CH 3 B. CH 3CCl 3 C. C C H Cl H Cl D. C C H Cl Cl H 4、在有机化合物的红外吸收光谱中，出现在4000～1250cm －1 频率范围的可用于鉴定官能团，这一段频率范围称为（ ） A. 指纹区 B.倍频区 C.特征区 D.合频区 5、 以上①、②、③、④四种烯的υ C=C 值为： A.①为1650cm -1 ；②为1678cm -1 ；③为1657cm -1 ；④为1781cm -1 B.①为1781cm -1 ；②为1657cm -1 ；③为1650cm -1 ；④为1678cm -1 C.①为1650cm -1 ；②为1657cm -1 ；③为1678cm -1 ；④为1781cm -1 D.①为1781cm -1 ；②为1678cm -1 ；③为1657cm -1 ；④为1650cm -1 6、乙烯分子的振动自由度为： A.20 B.13 C.12 D.6 E.15 7、下列环烯化合物中，υC=C 出现最低波数者为： A. B. C. D. E. 8、下列合物中υC=C 吸收强度最大的化合物为： A.R －CH ＝CH 2 B.R －CH ＝CH －R （顺） C.R －CH ＝CH －R （反） D.R 1－CH ＝CH －R 2（顺） E.R 1－CH ＝CH －COR 2（反） 9、孤立甲基的弯曲振动一般为1380cm -1 ，异丙基中的甲基裂分为1385cm -1 和1375cm -1 ，叔丁基中的甲基裂分为1395cm -1 和1370cm -1 ，造成裂分的原因是： A.分子的对称性 B.振动偶合 C. 费米共振 D.诱导效应
第五节 红外吸收光谱法（IR ） 一、概述 优点：①每种化合物均有红外吸收（除了单原子分子＆同核双原子），因此应用范围广 ②分析快速、灵敏度高、检测样品量少 ③是一种无损检测方法，可检测各种状态的试样 ④对光谱的吸收符合朗伯比尔定律，由于谱带宽，干扰峰多，应用于定量分析较少 ⑤分子的振动能级与许多结构特征因素相关，因此能提供丰富的组成和结构信息 二 红外光区光谱表示方法： T ％～ σ曲线or T ％～ λ曲线 波长λ与 波数σ之间的关系为： σ （ cm-1） =104 / λ （ μm ） 例： λ ＝5 μm 的红外线，它的波长为 σ＝ 104 / 5＝2000 cm-1 三、红外光谱的产生机理 1、条件：①吸收应刚好满足分子跃迁时所需的能量 ②红外光谱法主要研究在振动中伴随有偶极矩变化的化合物（没有偶极矩变化的振动在拉曼光谱中出现） 偶极距（dipole moment ）μ＝ q · d 只有偶极距不为零的分子才能对吸收了红外光后引起偶极距的共振吸收，在特征波长处产生吸收峰，构成了红外吸收光谱图。 红外光谱图：可以用峰数，峰位，峰形，峰强来描述。 应用：有机化合物的结构解析。 定性：基团的特征吸收频率； 定量：特征峰的强度 k 化学键的力常数，与键能和键长有关 μ为双原子的折合质量 ： μ =M1M2/（M1+M2） 发生振动能级跃迁需要能量的大小取决于键两端原子的折合质量和键的力常数，即取决于分子的结构特征 化学键键强越强（即键的力常数K 越大）原子折合质量越小，化学键的振动频率越大，吸收峰将出现在高波数区。 例题: 由表中查知C=C 键的k =9.5 ~ 9.9 ,令其为9.6, 计算波数值。 1cm 16502 /126.913071307211 -=====μμπλk k c v 分子中基团的基本振动形式 两类基本振动形式 （以亚甲基为例） 伸缩振动（对称伸缩、反对称伸缩） 变形振动 面内变形（剪式、摇摆） 面外变形（面外摇摆、扭曲变形） .影响峰数减少的原因 实际上，绝大多数化合物在红外光谱图上出现的峰数远小于理论上计算的振动数，这是
《仪器分析》思考题 第一章绪论 1.经典分析方法和仪器分析方法有何不同？ 经典分析方法：是利用化学反应及其计量关系，由某已知量求待测物量，一般用于常量分析，为化学分析法。 仪器分析方法：是利用精密仪器测量物质的某些物理或物理化学性质以确定其化学组成、含量及化学结构的一类分析方法，用于微量或痕量分析，又称为物理或物理化学分析法。 化学分析法是仪器分析方法的基础，仪器分析方法离不开必要的化学分析步骤，二者相辅相成。 2.灵敏度和检测限有何联系？ 灵敏度(sensitivity，用S表示)是指改变单位待测物质的浓度或质量时引起该方法检测器响应信号(吸光度、电极电位或峰面积等)的变化程度. 检出限(detection limit，用D表示)，又称为检测下限，是指能以适当的置信概率检出待测物质的最低浓度或最小质量。检出限既与检测器对待测物质的响应信号有关，又与空白值的波动程度有关。 检测限与灵敏度从不同侧面衡量了分析方法的检测能力，但它们并无直接的联系，灵敏度不考虑噪声的影响，而检出限与信噪比有关，有着明确的统计意义。似乎灵敏度越高，检出限就越低，但往往并非如此，因为灵敏度越高，噪声就越大，而检出限决定于信噪比。 3.简述三种定量分析方法的特点和适用范围。 一、工作曲线法（标准曲线法、外标法） 特点：直观、准确、可部分扣除偶然误差。需要标准对照和扣空白 试用范围：试样的浓度或含量范围应在工作曲线的线性范围内，绘制工作曲线的条件应与试样的条件尽量保持一致。 二、标准加入法（添加法、增量法） 特点：由于测定中非待测组分组成变化不大，可消除基体效应带来的影
响 试用范围：适用于待测组分浓度不为零，仪器输出信号与待测组分浓度符合线性关系的情况 三、内标法 特点：可扣除样品处理过程中的误差 试用范围：内标物与待测组分的物理及化学性质相近、浓度相近，在相同检测条件下，响应相近，内标物既不干扰待测组分，又不被其他杂质干扰 第二章光谱分析法导论 1.常用的光谱分析法有哪些？ 分子光谱法：紫外-可见分光光度法红外光谱法分子荧光光谱法 分子磷光光谱法 原子光谱法：原子吸收光谱法原子发射光谱法原子荧光光谱法 X射线荧光光谱法 2.简述狭缝的选择原则 狭缝越大，光强度越大，信噪比越好，读数越稳定，但如果邻近有干扰线通过时会降低灵敏度，标准曲线弯曲。 狭缝越小，光强度越弱，信噪比越差，读数不稳定，但光的单色性好，测试的灵敏度较高。 狭缝的选择原则：有保证只有分析线通过的前提下，尽可能选择较宽的狭缝以保证较好的信噪比和读数稳定性。 第三章紫外—可见分光光度法 1.极性溶剂为什么会使π→π* 跃迁的吸收峰长移，却使ｎ→π* 跃迁的吸收峰短移？ 溶剂极性不同会引起某些化合物吸收光谱的红移或蓝移，称溶剂效应。在π→π*跃迁中，激发态极性大于基态，当使用极性溶剂时，由于溶
第一章绪论 第二章光学分析法导论 第三章紫外－可见吸收光谱法 第四章红外吸收光谱法 第五章分子发光分析法 第六章原子发射光谱法 第七章原子吸收与原子荧光光谱法 第八章电化学分析导论 第九章电位分析法 第十章极谱分析法 第十一章电解及库仑分析法 第十二章色谱分析法 第一章绪论 1．解释下列名词： （1）仪器分析和化学分析；（2）标准曲线与线性范围；（3）灵敏度、精密度、
准确度和检出限。 答：（1）仪器分析和化学分析：以物质的物理性质和物理化学性质（光、电、热、磁等）为基础的分析方法，这类方法一般需要特殊的仪器，又称为仪器分析法；化学分析是以物质化学反应为基础的分析方法。 （2）标准曲线与线性范围：标准曲线是被测物质的浓度或含量与仪器响应信号的关系曲线；标准曲线的直线部分所对应的被测物质浓度（或含量）的范围称为该方法的线性范围。 （3）灵敏度、精密度、准确度和检出限：物质单位浓度或单位质量的变化引起响应信号值变化的程度，称为方法的灵敏度；精密度是指使用同一方法，对同一试样进行多次测定所得测定结果的一致程度；试样含量的测定值与试样含量的真实值（或标准值）相符合的程度称为准确度；某一方法在给定的置信水平上可以检出被测物质的最小浓度或最小质量，称为这种方法对该物质的检出限。 2． 对试样中某一成分进行5次测定，所得测定结果（单位μg ?mL -1）分别为 0.36，0.38，0.35，0.37，0.39。 （1） 计算测定结果的相对标准偏差； （2） 如果试样中该成分的真实含量是0.38 μg ?mL -1，试计算测定结果的相对 误差。 解：（1）测定结果的平均值 37.05 39 .037.035.038.036.0=++++= x μg ?mL -1 标准偏差
第一章绪论第二章光学分析法导论第三章紫外一可见吸收光谱法第四章红外吸收光谱法 第五章分子发光分析法 第六章原子发射光谱法 第七章 原子吸收与原子荧光光谱法 第八章电化学分析导论 第九章电位分析法 第十章极谱分析法 第十一章电解及库仑分析法第十二章色谱分析法
第一章绪论 1.解释下列名词： （1）仪器分析和化学分析；（2）标准曲线与线性范围；（3）灵敏度、精密度、准确度和检出限。 答：（1）仪器分析和化学分析：以物质的物理性质和物理化学性质（光、电、热、磁等）为基础的分析方法，这类方法一般需要特殊的仪器，又称为仪器分析法；化学分析是以物质化学反应为基础的分析方法。 （2）标准曲线与线性范围：标准曲线是被测物质的浓度或含量与仪器响应信号的关系曲线；标准曲线的直线部分所对应的被测物质浓度（或含量）的范围称为该方法的线性范围。 （3）灵敏度、精密度、准确度和检出限：物质单位浓度或单位质量的变化引起响应信号值变化的程度，称为方法的灵敏度；精密度是指使用同一方法，对同一?试样进行多次测定所得测定结果的一致程度；试样含景的测定值与试样含量的真实值（或标准值）相符合的程度称为准确度；某一方?法在给定的置信水平上可以检出被测物质的最小浓度或最小质量，称为这种方法对该物质的检出限。 2.对试样中某一成分进行5次测定，所得测定结果（单位//gm!/'）分别为0.36, 0.38, 0.35, 0.37, 0.39o （D 计算测定结果的相对标准偏差； （2）如果试样中该成分的真实含量是0.38/zg mL-1,试计算测定结果的相对误差。 解：（1）测定结果的平均值 一0.36 + 0.38 + 0.35 + 0.37 + 0.39 x = ---------------------------------------- = 0.37 /zgrnL 标准偏差 E 尸i=l n-\ ，(0.36-0.37)2 +(0.38 - 0.37)2 +(0.35 - 0.37)2 +(0.37-0.37)2 +(0.39 — 0.37)2 9 9 5^1 = 0.0158//g mL-1 相对标准偏差& = Mx 100% =业挫! x 100% = 4.27% x 0.37 (2)相对误差E, =x 100% = -0'37-0,38x 100% = -2.63% o 〃0.38 3.用次甲基蓝-二氯乙烷光度法测定试样中硼时，为制作标准曲线，配制一系列质量浓度向（单位 mg-L"1）分别为0.5, 1.0, 2.0, 3.0, 4.0, 5.0的标准溶液，测得吸光度A分别为0.140, 0.160, 0.280, 0.380, 0.410, 0.5400试写出该标准曲线的一元线性回归方程，并求出相关系数。