第二章红外光谱作业

1 第二章 红外光谱和拉曼光谱技术研究阴离子型层状及插层材料的结构

红外光谱和拉曼光谱技术是相当成熟的分子结构研究手段，目前已经应用于多种阴离子型层状结构LDHs的层板阳离子、层间阴离子的研究[1-21]。LDHs中的水是一个很强的红外吸收体，因此，红外光谱中很难观察到层板羟基的伸缩振动吸收峰。但是，水又是一个很差的散射体，层板羟基的伸缩振动可以很容易在拉曼光谱中观察到，因此拉曼光谱法在LDHs研究中逐渐得到人们的重视[18]。近年来，红外发射光谱技术、热分析/红外光谱联用技术、原位红外和拉曼光谱技术等已经被用来研究LDHs的热稳定性及有机阴离子插层LDHs的热分解过程[21-26]。相关红外光谱和拉曼光谱技术在LDHs中的应用研究综述详见文献[27]。

2.1. LDHs层板的振动光谱

2.1.1. MgAl-LDHs的振动光谱

MgAl-LDHs在目前的文献中研究最多，下面以MgAl-LDHs为例说明LDHs层板的振动光谱峰位归属，并且对不同金属阳离子组成的LDHs层板的振动光谱进行比较分析。MgAl-LDHs的红外光谱谱图在3450cm-1处可以观察到一个强而宽的吸收峰（图2-1），这是由两个或三个羟基伸缩振动和层间水分子伸缩振动重叠而成的；在3000~3300cm-1附近有时还出现一个肩峰，这是由羟基和层间碳酸根的相互作用而产生的；在650cm-1以下可观察到晶格的平移振动，而在700~1000cm-1范围内观察到归属于羟基和水的平移振动模式的宽而强的吸收峰，450cm-1处的吸收峰归属于[AlO6]3-基团或Al-O的单键振动。在600~650cm-1之间，观察到由多组分峰相重叠而成的一个宽峰，在555cm-1附近有时有一个独立的峰。680cm-1处峰形比较复杂，这是由于Al-O和Mg-O键的振动峰与碳酸根的ν4振动峰发生重叠的缘故。对870cm-1附近的吸收峰的归属存在争议，一些研究者认为此峰是由层间CO32-的ν2振动产生的[28-30]，而Kagunya等人[31]则认为856cm-1附近的峰归属于LDHs的层间阴离子CO32-、NO3-及OH-的转动振动模式Eu(R)(OH)。而拉曼光谱中羟基伸缩振动很弱，但要比红外光谱中相应振动模式的峰更尖锐。Kagunya等[31]将695cm-1和1061cm-1处的两个峰归属于平移振动模式Eg(T)和转动振动模式Eg(R)，这两个峰与相应层间CO32-产生的ν4（约680cm-1）和ν1（约1063cm-1）振动峰位置接近，可能会发生重叠。Kloprogge等[29]在1061cm-1和1053cm-1处分别观察到一个尖峰和一个宽而弱的重叠峰。在476cm-1和552cm-1处的两个峰是由与主体Al相连的羟基振动产生的，但也可能受到配体中Mg的影响。476cm-1峰具有拉曼活性，而552cm-1峰与红外光谱中553cm-1峰具有相同的振动模式。

浙江大学远程教育学院

《波谱分析概论》课程作业

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年级： 2014秋药学 学习中心： 衢州学习中心

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第一章紫外光谱

一、简答

1．丙酮的羰基有几种类型的价电子。试绘出其能级图，并说明能产生何种电子跃迁？各种跃迁可在何区域波长处产生吸收？

答：有n电子和π电子。能够发生n→π*跃迁。从n轨道向π反键轨道跃迁。能产生R带。跃迁波长在250—500nm之内。

2．指出下述各对化合物中，哪一个化合物能吸收波长较长的光线（只考虑π→π*跃迁）。

答：（1）的后者能发生n→π*跃迁，吸收较长。

（2）后者的氮原子能与苯环发生P→π共轭，所以或者吸收较长。

3．与化合物（A）的电子光谱相比，解释化合物（B）与（C）的电子光谱发生变化的原因（在乙醇中）。

答：B、C发生了明显的蓝移，主要原因是空间位阻效应。

二、分析比较

1．指出下列两个化合物在近紫外区中的区别：

答：（A）和（B）中各有两个双键。（A）的两个双键中间隔了一个单键，这两个双键就能发生π→π共轭。而（B）这两个双键中隔了两个单键，则不能产生共轭。所以（A）的紫外波长比较长，（B）则比较短。 2．某酮类化合物，当溶于极性溶剂中（如乙醇中）时，溶剂对n→π*跃迁及π→π*跃迁有何影响？用能级图表示。

答：对n→π*跃迁来讲，随着溶剂极性的增大，它的最大吸收波长会发生紫移。而π→π*跃迁中，成键轨道下，π反键轨道跃迁，随着溶剂极性的增大，它会发生红移。

三、试回答下列各问题

某酮类化合物λ＝305nm，其λEtOHmax=307nm,试问，该吸收是由n→π*跃迁还是π→π*跃迁引起的？

答：乙醇比正己烷的极性要强的多，随着溶剂极性的增大，最大吸收波长从305nm变动到307nm，随着溶剂极性增大，它发生了红移。化合物当中应当是π→π反键轨道的跃迁。

有机化合物波谱解析第五版课后答案

示例文章篇一：

《有机化合物波谱解析（第五版）课后答案》

一、第一章：紫外光谱

1. 课后习题1答案

- 题目：简述紫外光谱产生的原理。

- 答案：紫外光谱产生是基于分子吸收紫外光后，发生价电子跃迁。有机化合物中的电子有σ电子、π电子和n电子等。当分子吸收一定能量的紫外光时，这些电子会从低能级跃迁到高能级。就好比是一群小鸟原本在低枝上栖息（低能级状态），当有一股特殊的力量（紫外光能量）到来时，它们飞到了更高的树枝上（高能级状态）。这种电子跃迁伴随着能量的吸收，而吸收的能量与波长有关，从而在紫外光谱上产生吸收峰。

2. 课后习题2答案

- 题目：某化合物在200 - 400nm范围内没有吸收峰，试推测该化合物的结构类型。

- 答案：如果一个化合物在200 - 400nm范围内没有吸收峰，很可能是饱和烃类化合物。因为饱和烃类只有σ键，其电子跃迁所需能量较高，吸收波长不在这个范围。这就像一个非常稳定的堡垒（饱和烃结构），不容易被这种能量的“攻击”（紫外光能量）所撼动，所以不会在这个波长范围内显示吸收峰。

二、第二章：红外光谱

1. 课后习题1答案

- 题目：简述红外光谱中官能团区和指纹区的划分及意义。

- 答案：在红外光谱中，4000 - 1300cm - 1为官能团区，1300 - 600cm - 1为指纹区。官能团区就像是一个人的面部特征，它可以比较明确地反映出分子中存在的官能团类型。例如，羰基（C = O）在1700cm - 1左右有特征吸收峰，就像看到高挺的鼻梁就知道是某种面部特征一样。而指纹区则如同人的指纹，每个化合物都有独特的指纹区光谱，它对于鉴定化合物的具体结构非常有用。即使两个化合物有相同的官能团，但是指纹区的差异可以区分它们，就像两个人可能有相似的面部特征，但指纹绝对不同。

2. 课后习题2答案

- 题目：某化合物的红外光谱在1740cm - 1处有强吸收峰，试推测可能存在的官能团。

1 第一章 紫外光谱

一、单项选择题

1、共轭体系对λmax的影响 ( A)

A 共轭多烯的双键数目越多，HOMO与LUMO之间能量差越小，吸收峰红移

B 共轭多烯的双键数目越多，HOMO与LUMO之间能量差越小，吸收峰蓝移

C 共轭多烯的双键数目越多，HOMO与LUMO之间能量差越大，吸收峰红移

D 共轭多烯的双键数目越多，HOMO与LUMO之间能量差越大，吸收峰蓝移

2、溶剂对λmax的影响 (B)

A 溶剂的极性增大，  *跃迁所产生的吸收峰紫移

B 溶剂的极性增大，n  *跃迁所产生的吸收峰紫移

C 溶剂的极性减小，n  *跃迁所产生的吸收峰紫移

D 溶剂的极性减小，  *跃迁所产生的吸收峰红移

3. 苯环引入甲氧基后，使λmax (C)

A 没有影响

B 向短波方向移动

C 向长波方向移动

D 引起精细结构的变化

4、以下化合物可以通过紫外光谱鉴别的是：(C)

OCH3与与与与ABCD

二、简答题

1）举例说明苯环取代基对λmax的影响

答：烷基（甲基、乙基）对λmax影响较小，约5-10nm；带有孤对电子基团（烷氧基、烷氨基）为助色基，使λmax红移；与苯环共轭的不饱和基团，如CH=CH,C=O等，由于共轭产生新的分子轨道，使λmax显著红移。

2）举例说明溶剂效应对λmax的影响 2 答：溶剂的极性越大，n  *跃迁的能量增加，λmax向短波方向移动；溶剂的极性越大， *跃迁的能量降低，λmax向长波方向移动。

三、计算下列化合物的λmax

1）2）CH33）OOHO4）

1）λmax = 217（基本值）+30（共轭双键）+15（环外双键3×5）+35烷基（7×5）=

357nm

2）λmax = 217（基本值）+30（共轭双键）+10（环外双键2×5）+25烷基（5×5）=

342nm

3）λmax = 215（基本值）+30（共轭双键）+5（环外双键1×5）+ 30烷基（1×12+1×18）= 280nm