第十章 红外光谱法习题解答
1,产生红外吸收的条件是什么?是否所有的分子振动都会产生红外吸收光谱?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.以亚甲基为例说明分子的基本振动模式,
解,( 1) 对称与反对称伸缩振动,
C
H H
C
H H
a s? s
(2) 面内弯曲振动,
C
H H
C
H H
( 剪 式, ( 摇 摆,
(3)面外弯曲振动,
C
H H
C
H H
( 摇 摆, ( 扭 曲,? )
3,何谓基团频率? 它有什么重要用途?
解,与一定结构单元相联系的振动频率称为基团频率,基团频率大多集中在 4000-1350
cm-1，称为基团频率区，基团频率可用于鉴定官能团．
4.红外光谱定性分析的基本依据是什么？简要叙述红外定性分析的过程．
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。定性分析的过程如下：
(1) 试样的分离和精制； (2)了解试样有关的资料； (3)谱图解析； (4)与标准谱图对照 ;(5)联机检索
5.影响基团频率的因素有哪些?
解,有内因和外因两个方面,
内因,(1)电效应,包括诱导、共扼、偶极场效应；（ 2）氢键；（ 3）振动耦合；（ 4）
费米共振；（ 5）立体障碍；（ 6）环张力。
外因：试样状态，测试条件，溶剂效应，制样方法等。
6,何谓指纹区？它有什么特点和用途？
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．
7,将 800nm换算为（１）波数；（２） mm单位．
解,
8010800
1 2 5 0 080010
10
3
7
7
1
.//
/
/
/
m
nm
cm
m?
8.根据下列力常数 k数据，计算各化学键的振动频率（ cm-1).
(1)乙烷 C-H键,k=5.1N.cm-1； (2)乙炔 C-H键,k=5.9N.cm-1;
(3)乙烷 C-C键,k=4.5N.cm-1; (4)苯 C-C键,k=7.6N.cm-1;
(5)CH3CN中的 C≡N键,k=17.5N.cm-1
(6)甲醛 C-O键,k=12.3N.cm-1;
由所得计算值，你认为可以说明一些什么问题？
解：（１） ethane C-H bond:
1
5
10
23
21
21
21
21
3 0 6 1
9 2 3 70
1015
109 9 821 4 1 5 932
100 2 36
1242
2
cm
cN
MM
MM
M
M
k
c
N
A
A
.
.
..
.
./,
/
/
(2) Acetylene C-H bond
同上,M=12x1/(12+1)=0.9237,?=3292cm-1.
(3)Ethane C-C bond.
M=6,?=1128cm-1
(4)Benzene C-C bond
=1466cm-1
(5) CH3CN,C≡N,? = 2144cm-1
(6) Formaldehyde C-O bond,? = 1745 cm-1
从以上数据可以看出，由于 H的相对分子质量较小，所以 C-H键均出现在高频区，
而由同类原子组成的化学键，力常数越大，频率越高，同一类化合键振动频率相近，但在不同化合物中会有所区别．
9.氯仿（ CHCl3)的红外光谱说明 C-H伸缩振动频率为 3100cm-1,对于氘代氯仿
（ C2HCl3)，其 C-2H振动频率是否会改变？如果变化的话，是向高波数还是低波数位移？为什么？
解：由于 1H,2H的相对原子质量不同，所以其伸缩振动频率会发生变化．
CHCl3中,M=12x1/(12+1)=0.9237
C2HCl3中,M=12x2/(12+2)=1.714,
由于?与 M平方根成反比，故氘代氯仿中,C-2H键振动频率会向低波数位移．
10,和 是同分异构体，如何应用红外光谱检测它们？
OOH
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．
11．某化合物在 3640-1740cm-1区间,IR光谱如下图所示．该化合物应是氯苯 (I),苯
(II),或 4－叔丁基甲苯中的哪一个？说明理由．
解：应为 III,因为 IR中在 1740-2000cm-1之间存在一个双峰，强度较弱，为对位双取代苯的特征谱带，而在 2500-3640cm-1之间的两个中强峰，则为 CH3-对称与不对称伸缩振动的特征谱带．
1,产生红外吸收的条件是什么?是否所有的分子振动都会产生红外吸收光谱?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.以亚甲基为例说明分子的基本振动模式,
解,( 1) 对称与反对称伸缩振动,
C
H H
C
H H
a s? s
(2) 面内弯曲振动,
C
H H
C
H H
( 剪 式, ( 摇 摆,
(3)面外弯曲振动,
C
H H
C
H H
( 摇 摆, ( 扭 曲,? )
3,何谓基团频率? 它有什么重要用途?
解,与一定结构单元相联系的振动频率称为基团频率,基团频率大多集中在 4000-1350
cm-1，称为基团频率区，基团频率可用于鉴定官能团．
4.红外光谱定性分析的基本依据是什么？简要叙述红外定性分析的过程．
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。定性分析的过程如下：
(1) 试样的分离和精制； (2)了解试样有关的资料； (3)谱图解析； (4)与标准谱图对照 ;(5)联机检索
5.影响基团频率的因素有哪些?
解,有内因和外因两个方面,
内因,(1)电效应,包括诱导、共扼、偶极场效应；（ 2）氢键；（ 3）振动耦合；（ 4）
费米共振；（ 5）立体障碍；（ 6）环张力。
外因：试样状态，测试条件，溶剂效应，制样方法等。
6,何谓指纹区？它有什么特点和用途？
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．
7,将 800nm换算为（１）波数；（２） mm单位．
解,
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8.根据下列力常数 k数据，计算各化学键的振动频率（ cm-1).
(1)乙烷 C-H键,k=5.1N.cm-1； (2)乙炔 C-H键,k=5.9N.cm-1;
(3)乙烷 C-C键,k=4.5N.cm-1; (4)苯 C-C键,k=7.6N.cm-1;
(5)CH3CN中的 C≡N键,k=17.5N.cm-1
(6)甲醛 C-O键,k=12.3N.cm-1;
由所得计算值，你认为可以说明一些什么问题？
解：（１） ethane C-H bond:
1
5
10
23
21
21
21
21
3 0 6 1
9 2 3 70
1015
109 9 821 4 1 5 932
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(2) Acetylene C-H bond
同上,M=12x1/(12+1)=0.9237,?=3292cm-1.
(3)Ethane C-C bond.
M=6,?=1128cm-1
(4)Benzene C-C bond
=1466cm-1
(5) CH3CN,C≡N,? = 2144cm-1
(6) Formaldehyde C-O bond,? = 1745 cm-1
从以上数据可以看出，由于 H的相对分子质量较小，所以 C-H键均出现在高频区，
而由同类原子组成的化学键，力常数越大，频率越高，同一类化合键振动频率相近，但在不同化合物中会有所区别．
9.氯仿（ CHCl3)的红外光谱说明 C-H伸缩振动频率为 3100cm-1,对于氘代氯仿
（ C2HCl3)，其 C-2H振动频率是否会改变？如果变化的话，是向高波数还是低波数位移？为什么？
解：由于 1H,2H的相对原子质量不同，所以其伸缩振动频率会发生变化．
CHCl3中,M=12x1/(12+1)=0.9237
C2HCl3中,M=12x2/(12+2)=1.714,
由于?与 M平方根成反比，故氘代氯仿中,C-2H键振动频率会向低波数位移．
10,和 是同分异构体，如何应用红外光谱检测它们？
OOH
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．
11．某化合物在 3640-1740cm-1区间,IR光谱如下图所示．该化合物应是氯苯 (I),苯
(II),或 4－叔丁基甲苯中的哪一个？说明理由．
解：应为 III,因为 IR中在 1740-2000cm-1之间存在一个双峰，强度较弱，为对位双取代苯的特征谱带，而在 2500-3640cm-1之间的两个中强峰，则为 CH3-对称与不对称伸缩振动的特征谱带．
