第三章振动光谱作业
第三章振动光谱作业-标准化文件发布号：（9456-EUATWK-MWUB-WUNN-INNUL-DDQTY-KII
第二章振动光谱作业
1．红外光区的划分？
红外光按波长不同划分为三个区域：近红外区域（1-2.5微米）/中红外区域（2.5-25微米）/远红外区域（25-1000微米）
2．振动光谱有哪两种类型多原子分子的价键或基团的振动有哪些类型同一种基团哪种振动的频率较高哪种振动的频率较低
振动光谱有红外吸收光谱和激光拉曼光谱两种类型。
价键或基团的振动有伸缩振动和弯曲振动。其中伸缩振动分为对称伸缩振动和非对称伸缩振动；弯曲振动则分为面内弯曲振动（剪式振动、面内摇摆振动）和面外弯曲振动（扭曲振动、面外摇摆振动）。
伸缩振动频率较高，弯曲振动频率较低。（键长的改变比键角的改变需要更大的能量）非对称伸缩振动的频率高于对称伸缩振动。
3. 说明红外光谱产生的机理与条件？
产生机理：
当用红外光波长范围的光源照射物质时，物质因受光的作用，引起分子或原子基团的振动，若振动频率恰与红外光波段的某一频率相等时就引起共振吸收，使光的透射强度减弱，使通过试样的红外光在一些波长范围内变弱，在另一些范围内则较强，用光波波长（或波数）对光的透过率作图，便可得到红外光谱
产生条件：
1）辐射应具有能满足物质产生振动-转动跃迁所需的能量，即振动的频率与红外光谱谱段的某频率相等。
2）辐射与物质间有相互偶合作用，即振动中要有偶极矩变化
4．红外光谱图的表示法？
红外光谱图的表示法：横坐标：波数cm-1或者波长μm
纵坐标：透过率%或者吸光度A
5. 红外光谱图的四大特征(定性参数)是什么？
如何进行基团的定性分析如何进行物相的定性分析
四大特征：谱带（或者说是吸收峰）的数目、位置、形状和强度。
进行基团的定性分析时，首先，观察特征频率区，根据基团的伸缩振动来判断官能团。
进行物相的定性分析：
进行物相的定性分析：
对于已知物：
a、，观察特征频率区，判断官能团，以确定所属化合物的类型
b、观察指纹频率区，进一步确定基团的结合方式
c、对照标准谱图进行比对，若被测物质的与已知物的谱图峰位置和相对强度完全一致，则可确认为一种物质。
对于未知物： A、做好准备工作。了解试样的来源，纯度、熔点、沸点点各种信息，如果是混合物，尽量用各种化学、物理的方法分离
B、按照鉴定已知化合物的方法进行
6. 何谓拉曼效应说明拉曼光谱产生的机理与条件
光子与试样分子发生非弹性碰撞，也就是说在光子与分子相互作用中有能量的交换，产生了频率的变化，且方向改变叫拉曼效应。
产生的机理：
斯托克斯线产生机理：处于振动基态的分子在光子作用下，激发到较高的不稳定的能态（虚态）后又立即回到较低能级的振动激发态。此时激发光能量大于散射光能量，产生拉曼散射的斯托克斯线，散射光频率小于入射光。
反斯托克斯线产生机理：若光子与处于振动激发态（V1）的分子相互作用，使分子激发到更高的不稳定能态后又回到振动基态（V0）, 散射光的能量大于激发光，产生反斯托克斯散射，散射光频率大于入射光。
产生的条件：分子极化率变化
7. 拉曼位移是什么拉曼谱图的表示法
拉曼位移即为拉曼散射光与入射光频率之差的绝对值。
拉曼谱图的横坐标为拉曼位移，用波数来表示；纵坐标为谱带的强度
8．比较拉曼光谱与红外光谱。
相同点：
两光谱都属于分子振动光谱
不同点：
○1、两光谱的光源不同：拉曼光谱用单色光很强的激光辐射，频率在可见光范围；红外光谱用的是红外光辐射源，波长大于1000nm的多色光
○2、产生机理不同：拉曼光谱是分子对激光的散射，强度由分子极化率决定，其适用于研究同原子的非极性键振动，红外光谱是分子对红外光的吸收，强度由分子偶极矩决定，其适用于研究不同原子的极性键的振动。
○3、光谱范围不同：红外光谱的范围是4000-400cm-1,拉曼光谱的范围是4000-40cm-1.拉曼光谱的范围较红外光谱范围宽。
○4、制样、操作的不同：
a、在拉曼光谱分析中水可以作溶剂，但是红外光谱分析中水不能作为溶剂。
b、拉曼光谱分析中样品可盛于玻璃瓶，毛细管等容器中直接测定，但红外光谱分析中不能用玻璃容器测定。
c、拉曼光谱分析中固体样品可直接测定，但红外光谱分析中固体样品需要研磨制成KBr 压片。
9．红外与拉曼活性判断规律指出下列分子的振动方式哪些具有红外活性、哪些具有拉曼活性。为什么
（1）O2、H2
（2）H2O的对称伸缩振动、反对称伸缩振动和弯曲振动。
活性判断规律：产生偶极矩变化有红外活性，反之没有。分子极化率变化有拉曼活性，反之没有，凡有对称中心的分子，其分子振动仅对红外和拉曼之一有活性；凡无对称中心的分子，大多数分子振动对红外和拉曼都是有活性的；少数分子的振动即红外非活性又拉曼非活性。
（1）O2 H2 都有两个原子，且为线性分子，所以其振动形式有3n-5=3*2-5=1中，即对称伸缩振动，它们分子的振动是拉曼活性，红外非活性，因为它们是对称分子，其振动中并没有偶极矩的变化，有极化率的变化。
（2）H2 O分子中有3个原子，且为非线性分子，所以其振动形式有3n-6=3*3-6=3种，即对称伸缩振动、反对称伸缩振动和弯曲振动三种振动都对红外和拉曼都具有活性，因为水分子为无对称中心的分子，其振动同时使偶极矩和极化率产生变化。
10. 由元素分析某化合物的分子式为C4H6O2，测得红外光谱如下图，试推测其结构。
解：由分子式计算不饱和度U = 4－6/2＋1= 2
特征区：1、3 095cm-1有弱的不饱和C—H伸缩振动吸收，
2、1 649cm-1的强的C=C伸缩振动吸收
1和2表明有C=C双键的存在
3、 1 762cm-1处强的吸收峰，表明有羰基存在，
4、1 217cm-1和1 138cm-1处强的吸收峰,为C-O-C的吸收。
3和4表明coo酯基的存在
5、1372cm-1处的强的吸收峰是-CH3的面内弯曲振动吸收
So、这个化合物中含有-COO-C、—C=C-、-CH3三种基团的存在且没有-CHO的存在。
它的可能的结构如下：
CH3－COO－CH=CH2醋酸乙烯酯
CH2=CH－COO－CH3丙烯酸甲酯
普通酯的v C=O在1 745cm-1附近，CH2=CH－COO－CH3受到共轭效应v C=O较低，估计在1700cm-1左右，且甲基的对称变形振动频率在1 440cm-1处，与谱图不符，CH3－COO－CH=CH2中v C=O频率较高以及甲基对称变形振动吸收向低频位移，强度增加，表明有CH3COC－结构单元。
指纹区：δ=CH 出现在955和880cm-1，是因为烯键受到极化，使频率降低。
So、化合物的结构是CH3－COO－CH=CH2
之后按鉴定已知物的方法鉴定
化合物类型的判断有机物和无机物
饱和化合物与不饱和化合物烯烃或芳烃推断可能含有的功能团
先看特征频率区（3600-1350），再看指纹区（1350-400）。
先看强峰，再看弱峰先找特征吸收峰，再找相关峰佐证
计算分子的不饱和度，根据不饱和度的结果推断分子中可能存在的官能团。
根据吸收峰的位置、强度、形状分析各种官能团及其相对关系，推出化合物的化学结构
42. 红外光谱图的四大表象（四要素）是什么谱峰三要素是什么
答：四大表象:谱带的位置、谱带的强度、谱带的形状、谱带的数目。谱峰三要素：峰位置、峰强度、峰形状。
红外光谱与拉曼光谱比较
1)红外吸收波数与拉曼位移均在红外光区,反映的都是分子振动的信息，同属分子振(转)动光谱. 对于一个给定的化学键，其红外吸收频率与拉曼位移相等，均代表第一振动能级的能量。
2)红外光谱的入射光及检测光都是红外光，红外光谱是吸收光谱。而拉曼光谱的入射光和散射光大多是可见光。拉曼光谱为散射光谱，
3)机理不同：拉曼散射过程来源于分子的诱导偶极矩，与分子极化率的变化相关。红外吸收过程与分子永久偶极矩的变化相关，
中红外吸收光谱的区域如何划分？
答：中红外光谱区分成: 基团频率区和指纹区
基团频率区（官能团区）: 4000 cm-1 -1400 cm-1
由伸缩振动产生的吸收带，比较稀疏，容易辨认，常用于鉴定官能团。其中：（1）4000 -2500 cm-1 X-H伸缩振动区，X可以是O、N、C或S等原子。（2）2500-1900 为叁键和累积双键伸缩振动区。
（3）1900-1200 cm-1为双键伸缩振动区
无机物中；除水、OH-外，CO2、CO32-、N-H等少数键有振动吸收.
指纹区:单键的伸缩振动和变形振动产生的谱带，与整个分子的结构有关。吸收带数量密集而复杂
（1）1400cm-1-900 cm-1区域
C-O、C-N、C-F、C-P、C-S、 P-O、Si-O等单键的伸缩振动
C=S、S=O、P=O等双键的伸缩振动吸收。
其中≈1375 cm-1的谱带为甲基的δC-H对称弯曲振动，对识别甲基十分有用，C-O的伸缩振动在1300~1000 cm-1 ，是该区域最强的峰，也较易识别。
（2）900-650 cm-1 ：确认化合物的顺反构型
（3）无机化合物的红外吸收基频基本上都处于1500cm-1以下。
43. 利用红外光谱分析鉴定物质结构的依据是什么优先考虑什么
答：依据：（1）根据特征频率判断基团是否存在，要同时涉及到峰的强度和峰的形状，即考虑谱峰三要素。（2）同一基团的几种振动吸收是同时存在的，只有当基团频率和指纹频率同时存在时，才能判断基团存在。（3）分析时先看高频的基团频率，再看低频区的指纹频率。（4）若前面有，后面无，可考虑是否由于峰小出不来；若前面无，后面有，则一定不能判定该基团存在。
应优先考虑特征频率
44. 何谓拉曼光谱说明拉曼光谱产生的机理与条件
答：拉曼光谱是用单色光束照射在样品上，产生拉曼效应（散射光中散射强度中约有1%的光频率与入射光束的频率不同。除在入射光频率处有一强的瑞利散射线外，在它的较高和较低频率处还有比它弱得多的谱线），观察到弱的谱线。