波谱学复习资料2014.09

波谱总复习一．名词解释：1.饱和:低能态与高能态核数趋于相等,吸收信号完全消失。

2. 驰豫:高能态的原子核不发射原来所吸收的能量由高能态回到低能态的过程。

（非辐射）3. 自旋一晶格驰豫(纵向驰豫)：高能态的核自旋体系与其周围的环境之间的能量交换过程。

4. 自旋-自旋驰豫(横向驰豫)：一些高能态的自旋核把能量转移给同类的低能态核,同时一些低能态的核获得能量跃迁到高能态,因而各种取向的核的总数并没有改变，全体核的总能量也不改变。

5. 屏蔽效应(Shielding effect)核外电子在与外加磁场垂直的平面上绕核旋转时将产生一个与外加磁场相对抗的第二磁场,使原子核实际所受磁场减弱，这种作用叫做电子的屏蔽效应。

hv（频率）=△E=2μ（磁矩）H0（1-σ）6. 屏蔽常数σ( shielding constant)电子屏蔽作用大小，取决于核外电子云密度，即化学环境。

7.化学位移δ：IUPAC规定:把TMS共振峰的位置规定为零,待测氢核的共振峰位置按照"左正右负”表示。

没有单位（ppm与δ不能共存）。

常见δ范围0-10。

化学位移-总结化学环境不同的质子共振频率不同;核外电子云密度高，屏蔽作用强，共振所需的频率低;共振峰的位置用化学位移δ( ppm)表示，δTMS= 0;不同频率的NMR仪测定同一-组质子δ值相同，△v不同。

8. 峰面积的大小与产生该峰的质子数目成比例。

9. 自旋耦合（自旋干扰）：相邻两个(组)磁性核之间的相互干扰作用。

10. 自旋裂分：自旋耦合引起的谱线增多的现象。

11. 自旋-自旋耦合常数（耦合常数）：相互耦合的氢核产生信号裂分，裂分峰间的距离,用J表示,单位Hz (或c/s)，反映相互耦合的两个(组)核间的干扰作用强度。

J越大，干扰越小，离得越远。

12. 同核耦合( homee-coupling)：氢核之间相互也可以发生自旋耦合的作用。

13.化学等同：分子中处于相同的化学环境,具有相同的δ值的氢核称为化学等同(价)氢核。

《波谱分析》期末复习资料·《波谱分析》期末复习资料⼀、名词解释：1、摩尔吸光系数；根据⽐尔定律，吸光度A与吸光物质的浓度c和吸收池光程长b 的乘积成正⽐。

当c的单位为g/L，b的单位为cm时，则A = abc，⽐例系数a称为吸收系数，单位为L/g.cm；当c的单位为mol/L，b的单位为cm时，则A = εbc，⽐例系数ε称为摩尔吸收系数，单位为L/mol.cm，数值上ε等于a与吸光物质的摩尔质量的乘积。

它的物理意义是：当吸光物质的浓度为1 mol/L，吸收池厚为1cm，以⼀定波长的光通过时，所引起的吸光度值A。

ε值取决于⼊射光的波长和吸光物质的吸光特性，亦受溶剂和温度的影响。

显然，显⾊反应产物的ε值愈⼤，基于该显⾊反应的光度测定法的灵敏度就愈⾼。

2、⾮红外活性振动；物质分⼦吸收红外光发⽣振动和转动能级跃迁，必须满⾜两个条件：1. 红外辐射光量⼦具有的能量等于分⼦振动能级能量差△E2. 分⼦振动时必须伴随偶极矩的变化，具有偶极矩的变化的分⼦振动是红外活性振动，否则是⾮红外活性振动。

3、弛豫；⼈们把向平衡状态恢复的过程称为弛豫过程。

原⼦核从激化的状态回复到平衡排列状态的过程叫弛豫过程。

这个过程遵循指数变化规律，其时间常数称为弛豫时间。

弛豫过程所需的时间叫弛豫时间。

即达到热动平衡所需的时间。

热动平衡即因热量⽽导致的动态平衡。

4、碳谱的γ-效应；5、麦⽒重排是MCLATTERTY对质谱分析中离⼦的重排反应提出的经验规则。

具有不饱和官能团C=X（X为O、S、N、C等）及其γ-H原⼦结构的化合物，γ-H原⼦可以通过六元环空间排列的过渡态，向缺电⼦（C=X+ ）的部位转移，发⽣γ-H的断裂，同时伴随C=X 的β键断裂（属于均裂），这种断裂称为McLafferty重排，简称麦⽒重排（麦⽒于1956年发现），例如：2-戊酮在质谱中，位于含有杂原⼦双键的γ-位氢原⼦，通过六员过渡态转移到杂原⼦上的过程称之为麦⽒重排。

紫外-可见(kějiàn)光谱：➢电子光谱➢朗伯比尔定律(dìnglǜ) A= εcl➢发色团、助色团➢红移、蓝移是什么(shén me)？导致红移、蓝移的因素(yīn sù)？➢K、B、E、R带分别(fēnbié)对应哪种跃迁？根据波长以及摩尔吸光系数判断是哪个带？➢苯胺在酸性条件下E2和B带（均为π-π*跃迁）均发生蓝移，苯酚在碱性条件下发生红移原因？➢共轭烯烃的紫外吸收位置计算规则及应用➢紫外溶剂的选择红外光谱：➢分子光谱➢基本公式：➢红外的分区：近红外、中红外、远红外➢红外吸收波数的计算公式➢分子振动自由度的数目：线性分子3n-5，非线性分子3n-6➢红外活性➢影响红外吸收频率的因素（考虑折合质量以及双键性增强或减弱）：质量效应、电子效应（诱导效应、中介效应、共轭效应）、空间效应氢键对羰基和羟基吸收频率的影响➢各类化合物的特征吸收：烷烃：C-H：3000以下1460cm-1：CH2的变形振动（δ）和CH3的反对称变形振动（νas）1375cm-1：CH3的对称变形振动；异丙基和叔丁基此处吸收峰发生裂分，前者强度相似，后者低频峰比高频峰强度大很多烯烃：C-H：3050±50C=C：1650顺反式的判断（CH面外弯曲振动吸收峰不同）炔烃：C-H: 3300C≡C:2100（注：C≡N：2250）芳香烃：C-H：3050±50C-H：1650-1450（1-4个峰）C-H面外弯曲振动对应的苯环取代类型：苯：670；单取代：750，700；二取代：1,2-取代（750）、1,3-取代（800,700）、1,4-取代（820）醇酚醚：OH：3300宽峰醇酚的C-O伸缩振动：1200-1000；区分伯仲叔季醇（1050、1100、1150、1200）醚的C-O-C伸缩振动(zhèndòng)：反对称伸缩振动1275-1060，对称伸缩(shēn suō)振动弱甲氧基：C-H对称伸缩(shēn suō)振动2850-2815，较一般(yībān)甲基频率低，对称(duìchèn)变形振动从1370移到1460羰基化合物：1.醛酮：1715左右，醛C-H伸缩振动：2820-2720两个峰2.羧酸（二聚体）：3200-2500（OH伸缩）、1710（C=O）、920（二聚体OH非平面摇摆振动）3.酯：1730（C=O）、1200（C-O-C非对称伸缩）4.酸酐：两个羰基的对称和反对称伸缩1750、1800，开链酸酐两峰强度相似，环状低波数峰强5.酰胺：a)伯酰胺：1690-1650（C=O）、3350和3180（NH2的反对称和对称伸缩）b)仲酰胺：1680-1655（C=O）、1550-1530（C-N-H弯曲振动）、3470-3400（NH伸缩）胺：1.伯胺3490、3400（NH2反对称伸缩、对称伸缩）2.仲胺3500-3300（一个吸收峰）3.叔胺无NH峰➢解析顺序和原则：“先特征后指纹；先最强后次强；先粗查后细找；先否定后肯定；解析一组相关峰”核磁共振氢谱：➢核磁共振研究的对象：具有磁矩的原子核，即有自旋的核。

波谱解析复习题波谱解析复习题波谱解析是一门重要的分析技术，广泛应用于化学、物理、天文学等领域。

在波谱解析中，我们通过观察和分析光谱图来获取物质的信息。

本文将带您回顾一些波谱解析的基础知识，并提供一些复习题，以帮助您巩固对这一主题的理解。

一、紫外-可见吸收光谱紫外-可见吸收光谱是一种常用的波谱技术，用于研究物质在紫外和可见光区的吸收行为。

它通过测量物质对不同波长光的吸收程度来确定物质的结构和浓度。

1. 什么是吸收光谱？如何表示吸收光谱图？吸收光谱是指物质对特定波长或一定范围内的光的能量吸收的图谱。

在吸收光谱图中，横轴表示波长或频率，纵轴表示吸收强度或吸光度。

吸收光谱图通常以峰的形式出现，峰的高度和形状与物质的吸收特性相关。

2. 为什么紫外-可见吸收光谱常用于分析有机化合物？紫外-可见吸收光谱对于分析有机化合物非常有用，因为有机化合物通常在紫外和可见光区域吸收较强。

通过测量有机化合物在不同波长的吸收情况，我们可以推断出它们的结构和浓度。

二、红外光谱红外光谱是一种用于研究物质分子振动和转动行为的波谱技术。

它通过测量物质对红外光的吸收来确定物质的化学成分和结构。

1. 什么是红外光谱？红外光谱图如何表示？红外光谱是指物质对红外辐射（通常是波长在2.5-25微米之间的光）的吸收行为。

红外光谱图通常以波数（cm-1）表示，横轴表示波数，纵轴表示吸收强度或吸收百分比。

2. 红外光谱在有机化学中的应用有哪些？红外光谱在有机化学中有广泛的应用。

通过红外光谱，我们可以确定有机化合物的官能团、分子结构和键的类型。

例如，羟基、羰基、胺基等官能团在红外光谱中有特征性的吸收峰，可以用于鉴定有机化合物的结构。

三、核磁共振光谱核磁共振光谱是一种用于研究物质中原子核的磁共振行为的波谱技术。

它通过测量原子核在外加磁场下的共振吸收来确定物质的结构和环境。

1. 什么是核磁共振光谱？核磁共振光谱图如何表示？核磁共振光谱是指物质中原子核在外加磁场下发生共振吸收的现象。

波谱考试试题库波谱学是一门研究物质与电磁波相互作用的学科，它在化学、物理学、生物学等领域有着广泛的应用。

波谱考试试题库通常包含了各种波谱分析方法的理论知识、实验技术以及数据分析等方面的问题。

以下是一些可能包含在波谱考试试题库中的问题类型：1. 基本概念题：- 波谱分析中，什么是拉曼散射和红外吸收的区别？- 核磁共振(NMR)中，化学位移是如何定义的？2. 原理理解题：- 描述紫外-可见光谱分析的原理及其在分子结构分析中的应用。

- 解释质谱分析中，分子离子峰和碎片离子峰的区别及其在化合物鉴定中的意义。

3. 仪器操作题：- 在使用红外光谱仪进行样品分析时，需要注意哪些操作步骤？- 核磁共振波谱仪的样品制备有哪些基本要求？4. 数据分析题：- 给出一个典型的红外光谱图，分析其可能对应的化合物类型。

- 根据质谱图，推测分子的分子量和可能的结构特征。

5. 应用案例题：- 描述如何使用拉曼光谱分析生物样品中的特定分子。

- 举例说明核磁共振波谱在药物结构鉴定中的应用。

6. 计算题：- 给定一组NMR氢谱数据，计算化合物的化学位移值，并推测可能的化学结构。

- 根据质谱图的碎片峰，计算分子的可能分子量。

7. 实验设计题：- 设计一个实验来区分两种具有相似化学性质的化合物。

- 描述如何使用波谱技术来追踪化学反应的进程。

8. 理论综合题：- 讨论波谱分析在新材料开发中的重要性及其面临的挑战。

- 分析不同波谱技术在环境监测中的应用及其优缺点。

9. 案例分析题：- 根据一个具体的波谱分析案例，讨论实验结果的可能解释和实验中可能遇到的问题。

- 分析一个复杂的波谱图，并提出合理的解释和进一步的实验建议。

10. 前沿探索题：- 描述当前波谱学领域的最新进展和未来发展趋势。

- 讨论波谱技术在生物医学领域的潜在应用。

这些问题覆盖了波谱学的多个方面，旨在考察学生对波谱学基础知识的掌握程度，以及他们分析问题和解决问题的能力。

考试时，学生需要根据自己的知识储备和理解来解答这些问题。

波谱分析复习题质谱部分一、判断题1. 质谱图中质荷比最大的峰不一定是分子离子峰，但分子离子峰一定是质谱图中质荷比最大的峰。

（√）2. 分子离子峰的强度与化合物的类型有关，一般含有芳环的化合物分子离子峰的强度较大。

（√）3 根据“氮律”，由C、H、O、N组成的化合物，N为奇数，分子离子峰为奇数，N为偶数，分子离子峰也为偶数。

（√）4. 化学电离源属于软电离技术，因此在CI-MS 中最强峰通常是准分子离子峰。

（√）5. 由于不能生成带正电荷的卤素离子，所以在质谱仪分析中是无法确定分子结构中是否有卤素元素存在的。

（×）6. 在标准质谱图中，醇类化合物的分子离子峰很小或不出现。

（√）7. 大气压化学电离源（ACPI）适合分析中等极性的化合物，而且产生的碎片离子很少，主要是准分子离子。

（√）8．通过研究亚稳离子峰，可以找到某些离子之间的相互关系。

（√）9．在(EI-MS)中，产生的碎片离子很少，分子离子峰通常是基峰。

（×）10. 简单断裂仅有一个键发生开裂，并脱去一个自由基；而重排断裂同时发生几个键的断裂，通常脱去一个中性分子同时发生重排。

（√）11. 在质谱中，一般来说碳链越长和存在支链有利于分子离子断裂，所以分子离子越强。

（×）二、选择题：1. 在质谱分析中，判断分子离子峰的正确方法是（D）A. 增加进样量，分子离子峰强度增加；B.谱图中强度最大的峰；C. 质荷比最大的峰；D. 降低电子轰击电压，分子离子峰强度增加；2. 某一化合物分子离子峰区相对丰度近似为M:(M+2) = 1:1，则该化合物分子式中可能含有（C）A. 1个F;B. 1个Cl;C. 1个Br;D. 1个I3. 除同位素离子峰外，如果质谱中存在分子离子峰，则其一定是（B）A. 基峰B. 质荷比最高的峰；C. 偶数质量峰；D.奇数质量峰4. 要想获得较多的碎片离子，采用如下哪种离子源？（A）A. EI；B. FAB；C. APCI；D.ESI5. 用于高分辨质谱的质量分析器是（B）A. 单聚焦质量分析器；B. 双聚焦质量分析器；C. 四极杆质量分析器；D. 离子阱质量分析器6．在实际工作中，如果磁场强度不变，通常采用下列哪种措施来增大仪器测量的质量范围？（B）A. 增加加速电压；B.减少加速电压；C. 增加电离电压；D. 减少电离电压7．认为两个相邻的谱峰被分开，一般是指两个谱峰间的“峰谷”为两峰平均峰高的（C）A. 0%;B. 5%;C. 10%;D. 15%8. 质谱图中强度最大的峰，规定其相对强度为100%，称为（B）A. 分子离子峰；B. 基峰；C. 亚稳离子峰；D. 准分子离子峰9. 质谱中分子离子能被进一步分解成多种碎片离子，其原因是（C）A. 加速电场的作用；B. 碎片离子均比分子离子稳定C. 电子流能量大；D. 分子之间互相碰撞10. 在质谱中，被称为基峰或标准峰的是（C）A. 分子离子峰；B. 质荷比最大的峰；C. 强度最大的离子峰；D. 强度最小的离子峰11. 测定有机化合物的分子量应采用（B）A. 气相色谱；B. 质谱；C. 紫外光谱；D. 核磁共振谱12. 下列哪种简写表示大气压化学电离源（C）A. EI；B. CI；C. APCI；D. ESI12. CI-MS表示（B）A. 电子轰击质谱；B. 化学电离质谱；C. 电喷雾质谱；D. 激光解吸质谱三、推断结构：1、有一未知物，经初步鉴定是一种酮，它的质谱图如图所示，试推断其组成和结构。

波谱学期末复习题答案一、选择题1. 波谱学中，波长最长的电磁波是：A. 无线电波B. 微波C. 红外线D. 可见光答案：A2. 以下哪种物质的拉曼散射强度最强？A. 气体B. 液体C. 固体D. 等离子体答案：C3. 在核磁共振波谱中，氢原子的化学位移主要受以下哪种因素影响？A. 电子云密度B. 原子核的自旋状态C. 磁场强度D. 温度答案：A二、填空题1. 波谱学是研究物质与______相互作用的科学。

答案：电磁波2. 拉曼散射是由于光子与分子发生非弹性碰撞而产生的，其散射光的频率与入射光的频率相差一个分子的______频率。

答案：振动3. 在红外光谱中，分子振动模式可以分为______振动和弯曲振动两大类。

答案：伸缩三、简答题1. 简述波谱学在化学分析中的应用。

答案：波谱学在化学分析中的应用主要包括：通过分析物质的光谱特性来确定物质的分子结构和化学组成；利用波谱技术进行定量分析，测定物质的浓度；以及在材料科学、环境监测和医学诊断等领域的应用。

2. 描述核磁共振波谱中化学位移的概念及其影响因素。

答案：核磁共振波谱中的化学位移是指原子核在磁场中受到周围电子云的影响，导致其共振频率发生偏移的现象。

化学位移的大小取决于原子核所处的化学环境，如电子云密度、分子内电荷分布以及分子间相互作用等因素。

四、计算题1. 已知某分子的振动频率为3000 cm^-1，试计算其对应的波长。

答案：波长λ = 1/(3000 cm^-1) = 0.333 μm2. 若某原子核的自旋量子数为1/2，试计算其在磁场强度为9.4 T的核磁共振波谱中的化学位移范围。

答案：化学位移范围Δδ = γB0/2π，其中γ为原子核的旋磁比，B0为磁场强度。

对于氢原子，γ约为267.52 MHz/T，因此化学位移范围Δδ = (267.52 MHz/T × 9.4 T) / (2π) ≈ 42.6 ppm。

波谱复习题1.在质谱图中，怎样识别分子离子峰？答：识别质谱图中的分子离子峰必须注意：（1）在质谱图中，分子离子峰应该是最高质荷比的离子峰（同位素离子及准分子离子峰除外）；（2）分子离子峰是奇电子离子峰；（3）分子离子能合理地丢失碎片（自由基或中性分子），与其相邻的质荷比较小的碎片离子关系合理。

分子离子丢失的碎片为有机化合物中合理组成的基团或经过质谱反应生成的稳定小分子。

这些碎片除由M+ .直接丢失外，也可由碎片离子进一步裂解丢失。

识别分子离子峰除需要考虑以上条件外，还要看其质荷比（分子量）是否符合氮律。

氮律：组成有机化合物的大多数元素，就其天然丰度高的同位素而言，偶数质量的元素具有偶数化合价。

奇数质量的元素具有奇数化合价。

只有14N反常，质量数是偶数，而化合价是奇数。

由此得出以下规律，称为氮律。

在有机化合物中，不含氮或含偶数氮的化合物，分子量一定为偶数（单电荷分子离子的质荷比为偶数）；含奇数氮的化合物分子量一定为奇数。

反过来，质荷比为偶数的单电荷分子离子峰，不含氮或含偶数个氮。

根据氮律，化合物若不含氮，假定的分子离子峰m/z为奇数，或化合物只含奇数个氮，假定的分子离子峰的m/z为偶数，则均不是分子离子峰。

2.试述产生核磁共振的条件。

①原子核的自旋量子数I不能为零②有自旋的原子核必须置于一外加磁场H0中，使核磁能级发生分裂。

③必须有一外加频率为ν的电磁辐射，其能量正好是作拉莫尔运动的原子核的两能级之差，才能被原子核吸收，使其从低能态跃迁到高能态，从而发生核磁共振吸收。

答：（1）自旋量子数I≠0的原子核，都具有自旋现象，或质量数A或核电荷数二者其一为奇数的原子核，具有自旋现象。

（2）自旋量子数I=1/2的原子核是电荷在核表面均匀分布的旋转球体，核磁共振谱线较窄，最适宜于核磁共振检测，是NMR研究的主要对象。

3.在质谱分析中，试以分子中由双电子构成的σ键断裂过程说明均裂、异裂和半异裂的含义。

答：（1）在反应中，共价键断裂时一对电子平均分给两个原子或原子团，这种断裂移到一个碎片上，这种断裂叫“半异裂”。

一、名词解释：
1、生色基、助色基、红移现象、蓝移现象、增色效应、减色效应、官能团吸收峰、（n+1 规则）、偶合常数、基频峰、亚稳离子、自旋－自旋偶合？
二、问答题：
1、有机化合物结构测定的经典方法？
2、有机分子电子跃迁有哪几种类型？
4、紫外谱图提供的结构信息有哪些？
5、产生红外光谱的必要条件？
6、影响IR谱峰位置变化的因素有哪些？举例说明之。

7、IR谱图解析的基本步骤？
8、影响化学位移的因素有哪些？举例说明之。

9、NMR谱图可以向我们提供关于有机分子结构的哪些信息？
10、NMR谱图解析的基本步骤？
11、波谱综合分析方法的基本步骤？
12、紫外吸收光谱的基本原理是什么？
13、影响离子断裂的因素有哪些?
14、解析红外谱图应注意哪些事项？
15、化学位移是如何产生的？
三、波谱解析：
1. 分子式为C6H14，红外光谱如下，试推其结构。

2. 分子式为C8H7N ，红外光谱如下，试推其结构。

3. 分子式为C4H6 O2，红外光谱如下，试推其结构。

4. 分子式为C10H14S ，红外光谱如下，试推其结构。

5、C3H6O2IR 3000cm-1 1700cm-1
=1 NMR 11.3 (单峰1H) 2.3 (四重峰2H)
1.2 (三重峰3H)
6、C7H8O IR 3300，3010，1500，1600，730，690cm-1
=4 NMR 7.2 (多重峰5H) 4.5 (单峰2H)
3.7 (宽峰1H)
7、根据下列谱图决定化合物的结构，并解析谱图。