仪器分析2-1

分子吸收光谱

1.紫外光谱的电磁波谱范围是(C)

（A）400～760nm (B) 0.75～2.5μm (C)200～400nm (D) 2.5～25μm

(E) 50～1000μm

2.下列化合物中，羟基作为助色团的化合物是(C)

(A) -CH2OH

(B) -OH (C) -OH

(D) CH2-CH-CH2 (E)CH3-CH-CH=CH2

| | | |

OH OH OH OH

3下列5组数据中，哪一组数据所涉及的红外光谱区能包括CH3CH2CH2COH 的吸收带：E

A 3000～2700 cm-11675～1500cm-11475～1300cm-1

B 3000～2700 cm-12400～2100cm-11000～650cm-1

C 3300～3010 cm-11675～1500cm-11475～1300cm-1

D 3300～3010 cm-11900～1650cm-11475～1300cm-1

E 3000～2700 cm-11900～1650cm-11475～1300cm-1

4分子光谱是由于______而产生的。B

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

5不饱和烃类分子中除含有σ键外, 还含有π键, 它们可产生______两种跃迁。A

A σ→σ*和π→π*

B σ→σ*和n→σ*

C π→π*和n→π*

D n→σ*和π→π*

6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

O在红外光谱中出现的吸收峰数目为(A)

7.H

2

(A) 3 (B) 4 (C) 5 (D) 2 (E) 1

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

9．表示红外分光光度法通常用(C)

(A)HPLC (B)GC (C) IR (D)TLC （E）AAS

10 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___ C ___。

A．指纹区，B．基团频率区，C．基频区，D．合频区。

11 紫外吸收光谱的最重要应用是为我们提供识别未知有机化合物分子中可能具有的_____和估计共轭程度的信息，从而推断和鉴别该有机物的结构。（A）

A 生色团、助色团

B 质子数

C 价电子数

D 链长

12 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

13 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

14 在碱性条件下，苯酚的最大吸波长将发生何种变化？（A）

A 红移

B 蓝移

C 不变

D 不能确定

15 在发生σ→σ*、n→σ*、n→π*和π→π*四种能级跃迁中，下列哪种表述是正确的？C

A σ→σ*有最低的能量

B π→π*有最低的能量

C n→π*有最低的能量

D π→π*可产生最大的吸收波长

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—CO—H与R—CO—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—CO—R与R—CO—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 对于紫外及可见分光光度计，在可见光区可以用玻璃吸收池，而紫外光区则用___石英_____吸收池进行测量。

4 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___红移________，向短波方向移动称为___蓝移________。

5 在朗伯—比尔定律lgI0/It = abc中，I0是入射光的强度，It是透射光的强度，a是吸光系数，b是光通过透明物的距离，即吸收池的厚度，c是被测物的浓度，则透射比T = ___It/I0______，百分透过率T% =____It/I0 x 100%___，(1-T%) 称为__百分吸收率_____________，吸光度A与透射比T的关系为___A=－lgT_______________。

6 有机化合物的紫外吸收光谱受分子中的一些杂原子基团影响，使得吸收峰波长向长波长方向移动，这些杂原子基团称为___助色团______________。

7 紫外吸收光谱分析可用来进行在紫外区范围有吸收峰的物质（主要是有机化合物）的____定性______ 及____定量_____ 分析。

8 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)辐射应具有刚好满足振动跃迁所需的能量(2)只有能使偶极矩发生变化的振动形式才能吸收红外辐射。

9 红外光谱的强度与偶极矩变化的大小成正比。

10 红外光谱对有机化合物的定性分析具有鲜明的特征性，大致可分为官能团定性和结构分析两个方面。

11 一强极性基团如羰基上有一强极性基团与其相连时，则红外吸收带移向高波数。三判断题

1 在分子的能级中，电子能级、振动能级、转动能级差的大小比较为：ΔE电子> ΔE 转动> ΔE振动。×

2 在不饱和烃中，当有两个以上的双键共轭时，随着共轭系统的延长，π→π* 跃迁的吸收带将明显向长波移动，吸收强度也随之加强。√

3 选择测定紫外吸收光谱曲线的溶剂时，溶剂在样品的吸收光谱区是否有明显吸收并不重要。×

4 红外分光光度计和紫外、可见分光光度计十分相似，无论是组成部分，还是结构等都没有区别。×

5 Cl2、H2O分子的振动可以引起红外吸收而产生吸收谱带。×

6 紫外吸收光谱只适合于研究不饱和有机化合物以及某些无机物，而不适于研究饱和有机化合物。红外吸收光谱则不受此限制，凡是在振动中伴随有偶极距变化的化合物都是红外光谱研究的对象。√

7 有机化合物分子中各种电子能级高低次序为：σ* > π* > n > σ。√

8 化合物的不饱和度为2时，化合物中可能含有两个双键，或一个双键和一个环，或一个三键。√

9 有两个化合物A与B，分别在353nm和303nm处出现最大吸收值，这两种化合物不能用紫外光谱区别。×

10 在进行紫外吸收光谱分析时，用来溶解待测物质的溶剂对待测物质的吸收峰的波长、强度及形状等不会产生影响。×

11 与紫外吸收光谱相比，红外吸收光谱的灵敏度较低，加上紫外分光光度的仪器较为简单、普遍，只要有可能，采用紫外吸收光谱法进行定量分析是较方便。√

四问答题

1 分子吸收红外辐射的必要条件是什么？是否所有的振动都会产生吸收光谱？为什么？

解:条件:激发能与分子的振动能级差相匹配,同时有偶极矩的变化.

并非所有的分子振动都会产生红外吸收光谱,具有红外吸收活性,只有发生偶极矩的变化时才会产生红外光谱.

2 试述分子的基本振动形式？

解:( 1) 对称(νs)与反对称伸缩振动(νas)。

(2) 面内弯曲振动，它又包括剪式振动（δ）和平面摇摆（ρ）。

(3)面外弯曲振动，它又包括面外摇摆振动（ω）和扭曲振动（τ）。

3 红外光谱定性分析的基本依据是什么？

解：基本依据：红外对有机化合物的定性具有鲜明的特征性，因为每一化合物都有特征的红外光谱，光谱带的数目、位置、形状、强度均随化合物及其聚集态的不同而不同。

4 影响基团频率的因素是有哪些？

解:有内因和外因两个方面.

内因: (1)电效应,包括诱导、共扼效应；（2）氢键；（3）振动耦合；（4）空间效应。外因：试样状态，溶剂效应，测试条件，制样方法等。

5 何谓“指纹区”，它有什么特点？

解：在IR光谱中，频率位于1350-650cm-1的低频区称为指纹区．指纹区的主要价值在于表示整个分子的特征，因而适用于与标准谱图或已知物谱图的对照，以得出未知物与已知物是否相同的准确结论，任何两个化合物的指纹区特征都是不相同的．

6 简述紫外吸收光谱产生的原因。

解：不同物质的分子其组成和结构不同，分子具有不同的特征能级，故能级差也不同，而各物质只能吸收与它们内部能级差相当的光辐射，当分子从外界吸收紫外可见光后，就会发生相应的电子能级跃迁，并同时伴随着振动和转动能级的跃迁．同原子一样，分子吸收能量具有量子化特征．记录分子对电磁辐射的吸收程度与波长的关系就可以得到吸紫外可见光收光谱．

7 电子跃迁有哪几种类型？这些类型的跃迁各处于什么波长范围？

解：四种主要跃迁类型，分别是：σ→σ* *,n →σ*,π →π*,n→π*．

一般σ→σ*跃迁波长处于远紫外区，＜200nm, π→π*,n →σ*跃迁位于远紫外到近紫外区，波长大致在150－250nm之间，n →π*跃迁波长近紫外区及可见光区，波长位于250nm－800nm之间．

8 有机化合物的紫外吸收光谱中有哪几种类型的吸收带，它们产生的原因是什么？解：首先有机化合物吸收光谱中，如果存在饱和基团，则有σ→σ*跃迁吸收带，这是由于饱和基团存在基态和激发态的σ电子，这类跃迁的吸收带位于远紫外区．如果还存在杂原子基团，则有n →σ*跃迁，这是由于电子由非键的n轨道向反键σ轨道跃迁的结果，这类跃迁位于远紫外到近紫外区，而且跃迁峰强度比较低．如果存在不饱和C=C双键，则有π→π*,n →π*跃迁，这类跃迁位于近紫外区，而且强度较高．如果分子中存在两个以上的双键共轭体系，则会有强的K吸收带存在，吸收峰位置位于近紫外到可见光区．

对于芳香族化合物，一般在185nm,204nm左右有两个强吸收带，分别成为E1,E2吸收带，如果存在生色团取代基与苯环共轭，则E2吸收带与生色团的K带合并，并且发生红移，而且会在230-270nm处出现较弱的精细吸收带（B带）．这些都是芳香族化合物的特征吸收带．

9 下列各分子中有几种类型的电子跃迁？

CH3OH CH3CH2COCH3 CH2=CHCH2OCH3C6H5NH2

CH3OH：σ→σ*和n →σ*

CH3CH2COCH3：σ→σ*，n →σ*，π→π*和n →π*

CH2=CHCH2OCH3：σ→σ*，n →σ*，π→π*（K）和n →π*

C6H5NH2：σ→σ*，n →σ*，π→π*和n →π*

O

10 有两种异构体，α异构体的吸收峰在228nm （ε=14 000），而β异构体吸收峰在296nm （ε=11 000）。试指出这两种异构体分别属于下面两种结构中的哪一种？

CH 3

CH 3CH CH C CH 3O CH 3 CH 3C H 3CH CH C C H 3

O CH 3

（1） （2）

α异构体是２. β异构体是１

11 某酮类化合物，当溶于极性溶剂中（如乙醇）时，溶剂对n→π*及π→π* 跃迁，各产生什么影响？

答：溶剂极性的不同也会引起某些化合物吸收光谱的红移和蓝移，这种作用称为溶剂效应。在π→π*跃迁中，激发态极性大于基态，当使用极性大的溶剂时，由于溶剂与溶质相互作用，激发态π*比基态π的能量下降更多，因而激发态与基态之间的能量差减小，导致吸收谱带λmax 红移。而在n →π*跃迁中，基态n 电子与极性溶剂形成氢键，降低了基态能量，使激发态与基态之间能量差变大，导致吸收带λmax 向短波区移动（蓝移）。

12 实际上的红外吸收谱带(吸收峰)数目与理论计算的振动数目要少。解释原因。 解：1.偶极矩的变化 =0的振动，不产生红外吸收。

2.谱线简并（振动形式不同，但其频率相同）

3.有些峰特别弱或者接近，仪器无法检测或分辨

4.有些峰落在仪器检测范围外。

5. 组频峰和倍频峰存在。

和是同分异构体，试分析二者红外光谱的差异。

13

解：后者分子中存在-C=O ，在1600cm-1会有一强吸收带，而前者则无此特征峰．

分子发射光谱

O H

1.所谓荧光,即指某些物质经入射光照射后,吸收了入射光的能量,从而辐射出比入射

光(A).

A. 波长长的光线;

B. 波长短的光线;

C. 能量大的光线;

D. 频率高的光线

2.萘及其衍生物在以下溶剂中能产生最大荧光的溶剂是(A ).

A. 1-氯丙烷;

B. 1-溴丙烷;

C. 1-碘丙烷;

D. 1,2-二碘丙烷

3.下列说法正确的是(AC)

A 荧光发射波长永远大于激发波长

B 荧光发射波长永远小于激发波长

C 荧光光谱形状与激发波长无关

D 荧光光谱形状与激发波长有关

4.荧光物质的荧光强度与该物质的浓度成线性关系的条件是(ABCD )

A. 单色光;

B. A≤0.05;

C. 入射光强度I0一定;

D. 样品池厚度一定

二, 填空题

2.荧光光谱的形状与激发光谱的形状,常形成(镜像对称) .

3.一般情况下,溶液的温度(越低) ,溶液中荧光物质的荧光强度或荧光量子产率越高.

4.激发光谱的形状与(吸收)光谱形状极为相似,所不同的只是(激发光谱的纵坐标为荧光强度,而吸收光谱的纵坐标为吸光强度) .

5.荧光分光光度计中光源与检测器呈(90°) 角度.这是因为(如果光源与检测器在同一直线上,透射光将干扰荧光的检测) .

6.紫外分光光度计与荧光分光光度计的主要区别是(1)( 紫外分光光度计的光源与检测器在一条直线上,荧光分光光度计的光源与检测器呈90°角) .(2) (紫外分光光度计有一个单色器;荧光分光光度计在样品池前后各有一个单色器).

7.荧光分光光度计中,第一个单色器的作用是(将光源发出的复光变成单色光，即用来扫描激发光谱) ,第二个单色器的作用是(将发出的荧光与杂散光分离,防止杂散光对荧光测定的干扰，即用来扫描发射光谱) .

8.荧光量子产率(越大) ,荧光强度越大.具有(刚性,共平面共轭体系) 分子结构的物质有较高的荧光量子产率.

9.处于激发态的分子不稳定,回到基态时常有(辐射跃迁(荧光和磷光) 和（非辐射跃迁(振动弛豫,内转换,体系间窜越等)）去活化过程.

三,判断题

1.荧光光谱是荧光物质的特性,所以同一荧光物质在不同的溶剂中具有相同的荧光光谱. ×.

2.荧光光谱的形状与激发光谱的形状常形成镜像对称. √

3.在一定条件下,物质的荧光强度与该物质的任何浓度成线性关系. ×

4.荧光光谱的形状与激发波长有关.选择最大激发波长,可以得到最佳荧光光谱. ×

5.荧光分光光度计中光源发出光到检测器检测荧光,其光路为一条直线.

6.发荧光时,电子能量的转移没有电子自旋的改变;发磷光时,电子能量的转移伴随电子自旋的改变. √

7.紫外分光光度法和荧光分光光度法都属于分子光谱法范畴,所以两种方法具有相同的灵敏度. ×

8.荧光量子产率φF<1. √

10.具有π→π* 跃迁共轭的化合物,易产生更强的荧光;具有n→π* 跃迁共轭的化合物,易产生更强的磷光. √

四,名词解释

1.单重态或单线态：在给定轨道中的两个电子,必定以相反方向自旋,自旋量子数分别为1/2和-1/2,其总自旋量子数s=0.电子能级的多重性用M=2s+1=1,即自旋方向相反的电子能级多重性为1.此时分子所处的电子能态称为单重态或单线态,用S表示.

2.三重态或三线态：当两个电子自旋方向相同时,自旋量子数都为1/2,其总自旋量子数s=1.电子能级的多重性用M=2s+1=3,即自旋方向相同的电子能级多重性为3,此时分子所处的电子能态称为三重态或三线态,用T表示.

3.振动弛豫：处于激发态最高振动能级的外层电子回到同一电子激发态的最低振动能级以非辐射的形式将能量释放的过程.

4.内部能量转换；由高一级电子激发态以无辐射方式跃迁至低一级电子能级的过程.

5.荧光：分子受到激发后,无论处于哪一个激发单重态,都可通过振动弛豫及内转换,回到第一激发单重态的最低振动能级,然后以辐射形式回到基态的各个振动能级发射的光.

6.体系间窜越：处于激发态分子的电子发生自旋反转而使分子的多重性发生变化的过程.即分子由激发单重态以无辐射形式跨越到激发三重态的过程.

7.激发光谱：在一定条件下,固定发射波长((em),扫描激发波长((ex),记录荧光强度(F),以荧光强度F对激发波长(ex作图得到的曲线为激发光谱.激发光谱说明不同激发波长的辐射引起物质发射某一波长荧光的相对效率.激发光谱形状与吸收光谱相似.

8.荧光光谱：在一定条件下,固定激发波长((ex),扫描发射波长((em),记录荧光强度(F),以荧光强度F对发射波长(em作图得到的曲线为荧光光谱.荧光光谱说明不同发射波长下,荧光物质发荧光的相对强度.

9.荧光效率：又称荧光量子产率.是激发态分子发射荧光的光子数与基态分子吸收激发光的光子数之比,常用表示.

五,计算题

1.用荧光法测定复方炔诺酮片中炔雌醇的含量时,取供试品20片(每片含炔诺酮应为0.54~0.66 mg,含炔雌醇应为31.5~38.5 g),研细,用无水乙醇溶解,转移至250 mL容量瓶中,用无水乙醇稀释至刻度,滤过,弃去初滤液,取续滤液5.00 mL,稀释至10 mL,在(ex285nm 和(em307 nm处测定荧光强度.已知炔雌醇对照品乙醇溶液的浓度为1.4 g/mL,在同样测定条件下,测得荧光强度为65,则合格片的荧光读数应在什么范围内：

1.解:20片复方炔诺酮片中含炔雌醇应为31.5~38.5 g,

根据题意炔雌醇的低浓度为: c低= 31.5× 20 / 500 = 1.26 (g/ml)

炔雌醇的高浓度为: c高= 38.5× 20 / 500 = 1.54 (g/ml)

已知: c s=1.4g/mL,F s=65

由F = KC

合格片的荧光读数应在什么范围内58.5~71.5之间.