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第 6 章红外吸收光谱法6.1 内容提要6.1.1 基本概念红外吸收光谱——当用红外光照射物质时，物质分子的偶极矩发生变化而吸收红外光光能，有振动能级基态跃迁到激发态（同时伴随着转动能级跃迁），产生的透射率随着波长而变化的曲线。
红外吸收光谱法——利用红外分光光度计测量物质对红外光的吸收及所产生的红外光谱对物质的组成和结构进行分析测定的方法，称为红外吸收光谱法。
振动跃迁——分子中原子的位置发生相对运动的现象叫做分子振动。
不对称分子振动会引起分子偶极矩的变化，形成量子化的振动能级。
分子吸收红外光从振动能级基态到激发态的变化叫做振动跃迁。
转动跃迁——不对称的极性分子围绕其质量中心转动时，引起周期性的偶极矩变化，形成量子化的转动能级。
分子吸收辐射能（远红外光）从转动能级基态到激发态的变化叫做转动跃迁。
伸缩振动——原子沿化学键的轴线方向的伸展和收缩的振动。
弯曲振动——原子沿化学键轴线的垂直方向的振动，又称变形振动，这是键长不变，键角发生变化的振动。
红外活性振动——凡能产生红外吸收的振动，称为红外活性振动，不能产生红外吸收的振动则称为红外非活性振动。
诱导效应——当基团旁边连有电负性不同的原子或基团时，通过静电诱导作用会引起分子中电子云密度变化，从而引起键的力常熟的变化，使基团频率产生位移的现象。
共轭效应——分子中形成大键使共轭体系中的电子云密度平均化，双键力常数减小，使基团的吸收频率向低波数方向移动的现象。
氢键效应——氢键使参与形成氢键的原化学键力常数降低，吸收频率将向低波数方向移动的现象。
溶剂效应——由于溶剂（极性）影响，使得吸收频率产生位移现象。
基团频率——通常将基团由振动基态跃迁到第一振动激发态所产生的红外吸收频率称为基团频率，光谱上出现的相应的吸收峰称为基频吸收峰，简称基频峰。
振动偶合一一两个相邻基团的振动之间的相互作用称为振动偶合。
基团频率区一一红外吸收光谱中能反映和表征官能团（基团）存在的区域。
仪器分析课程教学大纲一、课程基本概况课程名称：仪器分析课程英文名称：Instrumental Analysis课程编号：课程总学时：80 （讲课：40，实验40）课程学分：开设学期：适用专业：分析质检先修课程：无机化学、有机化学、分析化学、物理化学、大学物理、高等数学等。
后续课程：材料性能测试、功能材料、光谱分析、食品分析等。
二、课程性质、目的和任务仪器分析是培养应用化学和化学学科专业人才以及分析质检、加工、生物科学等专业的专业基础课程之一，是测定物质的化学组成、含量、状态、结构和进行化学研究的重要手段。
通过本课程的学习，要求掌握常用仪器分析方法的原理和仪器结构，了解各方法的特点、应用范围及局限性，授课以“精而新”为原则，启发提倡学生自学，培养全面、科学的思维方法。
针对本课程内容广泛、种类繁多的特点，注意结合国内的实际情况和国际发展趋势，兼顾成分分析和结构分析，无机分析和有机分析，在加强基础理论、基本方法、仪器结构及其应用技能教育的同时，着重培养学生应用科学知识提高分析问题和解决问题的能力。
三、主要内容、重点及深度第一章绪论重点：仪器分析的概念、特点和分类。
第二章色谱分析法原理基本教学要求：1、熟悉色谱图及色谱法有关术语2、掌握塔板理论相关内容，了解速率理论3、掌握定量校正因子相关概念及计算4、熟悉色谱定量分析方法教学重点:1.色谱法有关术语2.色谱法的塔板理论3.色谱定量分析方法教学难点:1.色谱法的速率理论2.定量校正因子2—1色谱分析法及其分类2—2色谱图及有关术语2—3色谱法的基本原理2—4柱效率与选择性、分离度的关系2—5定性定量分析第三章气相色谱法教学基本要求：1、熟悉气相色谱仪的构造2、掌握固定液的选择原则3、熟悉担体的结构及特点教学重点：1.气相色谱仪的构造2.固定液的选择原则3.气相色谱最佳条件的选择原则教学难点：1．各种检测器的检测原理2．担体的结构及特点3—1气相色谱仪3—2气相色谱的固定相及其选择3—3气相色谱操作条件的选择3—4气相色谱分析方法的应用第四章高相液相色谱法教学基本要求：1、熟悉液相色谱仪的构造2、掌握键合相色谱法、流动相的选择原则3、掌握液相色谱法的分离原理教学重点：1．液相色谱仪的构造2．键合相色谱法、流动相的选择原则3．液相色谱法的分离原理教学难点：1．检测器的检测原理2．流动相的选择原则3．液相色谱法的分离原理4—1概述4—2高效液相色谱仪4—3高效液相色谱法的类型及其应用第五章电位分析法教学基本要求：1、掌握能斯特方程，熟悉相关计算2、熟悉玻璃电极的构造及测定原理3、熟悉电位法测定溶液的pH值方法教学重点：1．奈恩斯特方程式2．玻璃电极的构造及测定原理3．电位法测定溶液的pH值方法教学难点：1. 各类电极的测定原理2. 玻璃电极的测定原理3. 离子选择性电极的测定原理5—1电位分析法的基本原理5—2电位法测定溶液的pH值5—3离子选择性电极5—4电位滴定法第六章原子发射光谱法教学基本要求：1、熟悉分子的运动形式及分子能量、光谱分析法分类2、掌握原子发射光谱法有关术语3、熟悉原子发射光谱法定性分析方法教学重点：1．分子的运动形式及分子能量、光谱分析法分类2．原子发射光谱法有关术语及定性分析方法教学难点：1．原子发射光谱定性分析方法2．分子的运动形式及分子能量6—1光谱分析法引论6—2原子发射光谱分析法第七章原子吸收光谱法教学基本要求：1、掌握原子吸收光谱法测定原理2、熟悉原子吸收分光光度计的构造3、熟悉原子吸收分光光度定量分析方法4、了解吸光度值与溶液浓度之间关系的推导过程教学重点：1．原子吸收光谱法测定原理2．原子吸收分光光度计的构造3．原子吸收分光光度定量分析方法教学难点：1．吸光度值与溶液浓度之间关系的推导过程2．空心阴极灯的发光原理3．光谱干扰引起的原因及消除方法7—1基本原理7—2原子吸收分光光度计7—3干扰及消除方法7—4分析方法7—5原子吸收分析法的应用第八章分子发光分析法教学基本要求：1、熟悉荧光光谱的产生过程及荧光光谱的特点2、掌握荧光强度与荧光物质浓度之间的关系3、了解荧光分析方法及其应用4、了解化学发光与生物发光分析教学重点：1．荧光光谱的产生过程、荧光光谱的特点2．荧光强度与荧光物质浓度之间的关系教学难点：1.荧光光谱曲线的特点2．荧光强度与荧光物质浓度之间的关系推导过程8—1概述8—2分子荧光分析法的基本原理8—3荧光分析仪器8—4荧光分析方法及其应用8—5化学发光与生物发光分析第九章紫外可见吸收光谱法教学基本要求：1、掌握紫外可见吸收与电子跃迁之间的关系2、熟悉紫外可见吸收光谱带类型及其特点3、熟悉紫外可见吸收分光光度计的构造4、掌握紫外可见吸收光谱定量分析方法教学重点：1．紫外可见吸收与电子跃迁之间的关系2．紫外可见吸收光谱带类型及其特点3．紫外可见吸收分光光度计的构造4．紫外可见吸收光谱定量分析方法教学难点：1．紫外可见吸收带与电子跃迁之间的关系2．示差分光光度法9—1紫外可见吸收光谱法的基本原理9—2紫外可见吸收光谱与分子结构的关系9—3紫外可见吸收光谱的仪器9—4紫外可见吸收光谱的应用第十章红外吸收光谱法教学基本要求：1、掌握原子分子振动方程式，熟悉多原子分子的振动形式2、熟悉红外吸收光谱仪的构造3、熟悉红外光谱基团的特征吸收峰4、掌握结构鉴定的方法教学重点：1．原子分子振动方程式及多原子分子的振动形式2．红外吸收光谱仪的构造、基团的特征吸收峰3．红外吸收光谱法定性分析和结构鉴定的方法教学难点：1．原子分子振动方程式2．基团的特征吸收峰3．结构鉴定的方法10—1红外吸收光谱法的基本原理10—2红外吸收光谱仪10—3红外吸收光谱与分子结构的关系10—4红外吸收光谱法的应用第十一章核磁共振波谱法教学基本要求：1、掌握核磁共振波谱法基本原理2、熟悉图谱解析方法3、熟悉化学位移及其影响因素4、了解核磁共振波谱的应用教学重点：1．核磁共振波谱法基本原理2. 图谱解析教学难点：图谱解析11—1产生核磁共振的基本原理11—2核磁共振波谱仪11—3化学位移及其影响因素11—4核磁共振波谱的应用第十二章 质谱法教学基本要求：掌握质谱定性分析及图谱解析方法教学重点：质谱定性分析及图谱解析教学难点：质谱定性分析及图谱解析12—1基本原理12—2质谱仪12—3质谱及其离子峰的类型12—4质谱法的应用实验项目1、液相色谱法定性分析2、液相色谱法定量分析非蛋白氮类物质含量3、气相色谱法定性分析4、气相色谱法定量分析苯含量5、火焰原子吸收光谱法测定水中钙含量6、火焰原子吸收光谱法测定植物叶片中锌、锰含量7、紫外光谱法测定亚硝酸盐含量8、光谱法测定磷含量 四、学时分配表各教学环节学时分配章序内容讲授实验讨论习题课外其它小计作业题量备注1引言22色谱原理623气相色谱4104液相色谱4105电位分析法46原子发射光谱47原子吸收光谱41028荧光光谱0自学9紫外吸收光谱4510红外吸收光谱4511核磁共振波谱0自学12质谱分析0自学合计五、课程教学的基本要求和主要环节1、单独设立习题课，其课时总量占该门课程理论总学时的十分之一，即4学时。
第十章.红外吸收光谱法一、选择题( 共61题)1. 2 分(1009)在红外光谱分析中，用KBr制作为试样池，这是因为：( )(1) KBr 晶体在4000～400cm-1范围内不会散射红外光(2) KBr 在4000～400 cm-1范围内有良好的红外光吸收特性(3) KBr 在4000～400 cm-1范围内无红外光吸收(4) 在4000～400 cm-1范围内，KBr 对红外无反射2. 2 分(1022)下面给出的是某物质的红外光谱（如图），已知可能为结构Ⅰ、Ⅱ或Ⅲ，试问哪一结构与光谱是一致的？为什么？( )3. 2 分(1023)下面给出某物质的部分红外光谱（如图），已知结构Ⅰ、Ⅱ或Ⅲ，试问哪一结构与光谱是一致的，为什么？4. 2 分(1068)一化合物出现下面的红外吸收谱图，可能具有结构Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ或Ⅳ，哪一结构与光谱最近于一致？5. 2 分(1072)1072羰基化合物R COO R(I),R CORÇ (¢ò),R CONHR(I I I), A rSCOS R(I V)中，C = O 伸缩振动频率出现最低者为( )(1) I (2) II (3) III (4) IV6. 2 分(1075)一种能作为色散型红外光谱仪色散元件的材料为( )(1) 玻璃(2) 石英(3) 卤化物晶体(4) 有机玻璃7. 2 分(1088)并不是所有的分子振动形式其相应的红外谱带都能被观察到，这是因为( )(1) 分子既有振动运动，又有转动运动，太复杂(2) 分子中有些振动能量是简并的(3) 因为分子中有C、H、O 以外的原子存在(4) 分子某些振动能量相互抵消了8. 2 分(1097)下列四组数据中，哪一组数据所涉及的红外光谱区能够包括CH3- CH2-CH = O的吸收带( )9. 2 分(1104)请回答下列化合物中哪个吸收峰的频率最高？( )(1) R OR(2)COR(3)CO(4) F C R10. 2 分(1114)在下列不同溶剂中，测定羧酸的红外光谱时，C＝O 伸缩振动频率出现最高者为( )(1) 气体(2) 正构烷烃(3) 乙醚(4) 乙醇11. 2 分(1179)水分子有几个红外谱带，波数最高的谱带对应于何种振动? ( )(1) 2 个，不对称伸缩(2) 4 个，弯曲(3) 3 个，不对称伸缩(4) 2 个，对称伸缩12. 2 分(1180)CO2的如下振动中，何种属于非红外活性振动? ( )(1) ←→(2) →←→(3)↑↑(4 )O＝C＝O O ＝C ＝O O ＝C ＝O O ＝C ＝O↓13. 2 分(1181)苯分子的振动自由度为( )(1) 18 (2) 12 (3) 30 (4) 3114. 2 分(1182)双原子分子在如下转动情况下(如图)，转动不形成转动自由度的是( )15. 2 分(1183)任何两个振动能级间的能量差为( )(1) 1/2 hν(2) 3/2 hν(3) hν(4) 2/3 hν16. 2 分(1184)在以下三种分子式中C＝C 双键的红外吸收哪一种最强? ( )(a) CH3- CH = CH2(b) CH3- CH = CH - CH3（顺式）(c) CH3- CH = CH - CH3（反式）(1) a 最强(2) b 最强(3) c 最强(4) 强度相同17. 2 分(1206)在含羰基的分子中，增加羰基的极性会使分子中该键的红外吸收带( )(1) 向高波数方向移动(2) 向低波数方向移动(3) 不移动(4) 稍有振动18. 2 分(1234)以下四种气体不吸收红外光的是( )(1)H2O (2)CO2(3)HCl (4)N219. 2 分(1678)某化合物的相对分子质量M r=72,红外光谱指出,该化合物含羰基,则该化合物可能的分子式为( )(1) C4H8O (2) C3H4O2(3) C3H6NO (4) (1)或(2)20. 2 分(1679)红外吸收光谱的产生是由于( )(1) 分子外层电子、振动、转动能级的跃迁(2) 原子外层电子、振动、转动能级的跃迁(3) 分子振动-转动能级的跃迁(4) 分子外层电子的能级跃迁21. 1 分(1680)乙炔分子振动自由度是( )(1) 5 (2) 6 (3) 7 (4) 822. 1 分(1681)甲烷分子振动自由度是( )(1) 5 (2) 6 (3) 9 (4) 1023. 1 分(1682)Cl2分子基本振动数目为( )(1) 0 (2) 1 (3) 2 (4) 324. 2 分(1683)Cl2分子在红外光谱图上基频吸收峰的数目为( )(1) 0 (2) 1 (3) 2 (4) 325. 2 分(1684)红外光谱法试样可以是( )(1) 水溶液(2) 含游离水(3) 含结晶水(4) 不含水26. 2 分(1685)能与气相色谱仪联用的红外光谱仪为( )(1) 色散型红外分光光度计(2) 双光束红外分光光度计(3) 傅里叶变换红外分光光度计(4) 快扫描红外分光光度计27. 2 分(1686)下列化合物在红外光谱图上1675～1500cm-1处有吸收峰的是( )(1)HOCH3(2)CH3CH2CN(3) CH3COO C CCH3(4)OH28. 2 分(1687)某化合物的红外光谱在3500～3100cm-1处有吸收谱带, 该化合物可能是( )(1) CH3CH2CN(2) CH3OCH2C CH(3)CH2NH2(4) CH3CO-N(CH3)229. 2 分(1688)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( )(1) C-H (2) N-H (3) O-H (4) F-H30. 2 分(1689)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吸收峰波长 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( )(1) C-C > C-N > C-O (2) C-N > C-O > C-C(3) C-C > C-O > C-N (4) C-O > C-N > C-C31. 2 分(1690)下列化合物中, C=O伸缩振动频率最高者为( )COCH 3(1)(2)COCH 3CH 3CH 3CH 3(3)COCH 3CH 3(4)COCH 3CH332. 2 分 (1691)下列化合物中, 在稀溶液里, C=O 伸缩振动频率最低者为 ( )(1)OOH(2)OOHOHOOH(3)OHOHOOH (4)33. 2 分 (1692)羰基化合物中, C=O 伸缩振动频率最高者为 ( )(1) R ORC O(2) R FC O(3) R C lC O (4) R Br34. 2 分 (1693)1693下列的几种醛中, C=O 伸缩振动频率哪一个最低? ( ) (1) RCHO(2) R-CH=CH-CHO(3) R-CH=CH-CH=CH-CHO(4)CHO35. 2 分 (1694)丁二烯分子中C=C 键伸缩振动如下: A. ← → ← → CH 2=CH-CH=CH 2 B. ← → → ← CH 2=CH-CH=CH 2有红外活性的振动为 ( ) (1) A (2) B (3) A, B 都有 (4) A, B 都没有 36. 2 分 (1695)下列有环外双键的烯烃中, C=C 伸缩振动频率最高的是哪个? ( )(1)(3)(2)(4)CH 2CH 2CH 2CH 237. 2 分 (1696)一个含氧化合物的红外光谱图在3600～3200cm -1有吸收峰, 下列化合物最可能 的是 ( ) (1) CH 3－CHO (2) CH 3－CO-CH 3 (3) CH 3－CHOH-CH 3 (4) CH 3－O-CH 2-CH 3 38. 2 分 (1697)某化合物的红外光谱在3040－3010cm -1和1670－1620cm -1处有吸收带, 该化合物 可能是 ( )(1)(2)(3)(4)CH 3CH 2OOH39. 2 分 (1698)红外光谱法, 试样状态可以是 ( ) (1) 气体状态 (2) 固体状态(3) 固体, 液体状态 (4) 气体, 液体, 固体状态都可以 40. 2 分 (1699)用红外吸收光谱法测定有机物结构时, 试样应该是 ( ) (1) 单质 (2) 纯物质 (3) 混合物 (4) 任何试样41. 2 分 (1700)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 峰强度最大的是 ( ) (1) C-H (2) N-H (3) O-H (4) F-H 42. 2 分 (1701)一个有机化合物的红外光谱图上在3000cm -1附近只有2930cm -1和2702cm -1处 各有一个吸收峰, 可能的有机化合物是 ( )CHO(1)(2) CH 3─CHO(3) C H CCH 2CH 2CH 3(4) CH 2= CH-CHO 43. 2 分 (1702)羰基化合物中, C=O 伸缩振动频率最低者是 ( ) (1) CH 3COCH 3COCH 3COCO (2)CH CHR(3)(4)44. 2 分 (1703)色散型红外分光光度计检测器多用 ( ) (1) 电子倍增器 (2) 光电倍增管 (3) 高真空热电偶 (4) 无线电线圈 45. 2 分 (1704)红外光谱仪光源使用 ( ) (1) 空心阴级灯 (2) 能斯特灯 (3) 氘灯 (4) 碘钨灯 46. 2 分 (1705)某物质能吸收红外光波, 产生红外吸收谱图, 其分子结构必然是 ( ) (1) 具有不饱和键 (2) 具有共轭体系 (3) 发生偶极矩的净变化 (4) 具有对称性 47. 3 分 (1714)下列化合物的红外谱中σ(C=O)从低波数到高波数的顺序应为 ( )C H 3 C H C H 3 C C l C H 2 C l C C l C H 3 CN H 2 (a ) (b) (c )(d ) O OOO(1) a b c d (2) d a b c (3) a d b c (4) c b a d48. 1 分 (1715)对于含n 个原子的非线性分子, 其红外谱 ( ) (1) 有3n -6个基频峰 (2) 有3n -6个吸收峰(3) 有少于或等于3n-6个基频峰(4) 有少于或等于3n-6个吸收峰49. 2 分(1725)下列关于分子振动的红外活性的叙述中正确的是( )(1)凡极性分子的各种振动都是红外活性的, 非极性分子的各种振动都不是红外活性的(2) 极性键的伸缩和变形振动都是红外活性的(3) 分子的偶极矩在振动时周期地变化, 即为红外活性振动(4) 分子的偶极矩的大小在振动时周期地变化, 必为红外活性振动, 反之则不是50. 2 分(1790)某一化合物以水或乙醇作溶剂, 在UV光区204nm处有一弱吸收带, 在红外光谱的官能团区有如下吸收峰: 3300~2500cm-1(宽而强); 1710cm-1, 则该化合物可能是( )(1) 醛(2) 酮(3) 羧酸(4) 酯51. 3 分(1791)某一化合物以水作溶剂, 在UV光区214nm处有一弱吸收带, 在红外光谱的官能团区有如下吸收峰: 3540~3480cm-1和3420~3380cm-1双峰;1690cm-1强吸收。
