仪器分析化学——习题讲解.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,*,1.,试简述产生吸收光谱的原因,解：分子具有不同的特征能级，当分子从外界吸收能量后，就会发生相应的能级跃迁同原子一样，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收光谱,2.,电子跃迁有哪几种类型？这些类型的跃迁各处于什么补偿范围？,解：从,化学键的性质考虑，与有机化合物分子的紫外可见吸收光谱有关的电子为：形成单键的,s,电子，形成双键的,p,电子以及未共享的或称为非键的,n,电子电子跃迁发生在电子基态分子轨道和反键轨道之间或基态原子的非键轨道和反键轨道之间处于基态的电子吸收了一定的能量的光子之后，可分别发生,s,s,*,s,p*,p s*,n,s*,p p*,n,p,*,等跃迁类型,p p*,n,p*,所需能量较小，吸收波长大多落在紫外和可见光区，是紫外可见吸收光谱的主要跃迁类型四种主要跃迁类型所需能量,D,E,大小顺序为：,n,p*p p*,n,s*s s*.,一般,s s*,跃迁波长处于远紫外区，,200nm,p p*,n,s*,跃迁位于远紫外到近紫外区，波长大致在,150,250nm,之间，,n,p,*,跃迁波长近紫外区及可见光区，波长位于,250nm,800nm,之间,3.,何谓助色团及生色团？试举例说明,解：能够使化合物分子的吸收峰波长向长波长方向移动的杂原子基团称为助色团，例如,CH,4,的吸收峰波长位于远紫外区，小于,150nm,但是当分子中引入,-OH,后，甲醇的正己烷溶液吸收波长位移至,177nm,，,-OH,起到助色团的作用,当在饱和碳氢化合物中引入含有,p,键的不饱和基团时，会使这些化合物的最大吸收波长位移至紫外及可见光区，这种不饱和基团成为生色团例如，,CH,2,CH,2,的最大吸收波长位于,171nm,处，而乙烷则位于远紫外区,4.,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？有什么特点？,解：首先有机化合物吸收光谱中，如果存在饱和基团，则有,s s*,跃迁吸收带，这是由于饱和基团存在基态和激发态的,s,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 s*,跃迁，这是由于电子由非键的,n,轨道向反键,s,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,p p*,n p*,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,10.,紫外及可见分光光度计与可见分光光度计比较，有什么不同之处？为什么？,解：首先光源不同，紫外用氢灯或氘灯，而可见用钨灯，因为二者发出的光的波长范围不同,从单色器来说，如果用棱镜做单色器，则紫外必须使用石英棱镜，可见则石英棱镜或玻璃棱镜均可使用，而光栅则二者均可使用，这主要是由于玻璃能吸收紫外光的缘故,从吸收池来看，紫外只能使用石英吸收池，而可见则玻璃、石英均可使用，原因同上。,从检测器来看，可见区一般使用氧化铯光电管，它适用的波长范围为,625-1000nm,，紫外用锑铯光电管，其波长范围为,200-625nm.,1,.,某苦味酸胺试样0.0250,g，,用95%乙醇溶解并配成1.0,L,溶液，在380,nm,波长处用1.0,cm,吸收池测得吸光度为0.760。试估计该苦味酸胺的相对分子质量为多少？(已知在95%乙醇溶液中的苦味酸胺在380,nm,时,lg,=4.13),2.K,2,CrO,4,的碱性溶液在372,nm,处有最大吸收，若碱性,K,2,CrO,4,溶液的浓度为3.0010,5,mol,L,1,，,吸收池厚度为1,cm，,在此波长下测得透光率是71.6%，计算：（1）该溶液的吸光度；（2）摩尔吸收系数；（3）若吸收池厚度为3,cm，,则透光率多大？,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,:,(2),面内弯曲振动,:,(3),面外弯曲振动,:,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,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（）波数；（）,m,m,单位,解,:,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)CH,3,CN,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：（）,ethane C-H bond:,(2)Acetylene C-H bond,同上，,M=12x1/(12+1)=0.9237,s,=3292cm,-1,.,(3)Ethane C-C bond.,M=6,s,=1128cm,-1,(4)Benzene C-C bond,s,=1466cm,-1,(5)CH3CN,CN,s,=2144cm,-1,(6)Formaldehyde C-O bond,s,=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,10.,和是同分异构体，如何应用红外光谱检测它们？,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,例,1,化合物,C,8,H,8,O,的红外光谱图如图所示,试推断其结构,图,10-11 C,8,H,8,O,的红外光谱 （,P309,）,实 例,1,）计算不饱和度,=1+8+(0-8)/2=5,(2),图谱解析,在红外图谱上,3000cm,-1,左右有吸收,说明有 一,CH,和,=CH,基团存在。靠近,1700cm,-1,的强吸收,表明有,C,O,基团。,1600cm,-1,左右的两个峰以及,1520,和,1430cm,-1,的吸收峰,说明有苯环存在。根据,760,及,690cm,-1,的两个,吸收带的出现,说明为单,取代,苯环。,1430,和,1363cm,-1,的两个峰是,CH,3,基的特征吸收。根据以上的解析及化合物的分子式,可确定该化合物为苯乙酮。,2,、某化合物分子式,C,3,H,6,O,2,，其红外光谱主要数据如下，试推断其结构。,IR,（,cm,-1,）：,34002400,（宽）；,1710,；,1390,解,（,1,）,=1 +3+,（,0 6,）,/2=1,（,2,）,数据解析,34002400,（宽）,-COOH,中的,-OH,1710 -COOH,中的,-C=O,1390,-CH,3,综合（,1,）、（,2,），该化合物为丙酸：,CH,3,-CH,2,-COOH,3,、,某化合物的分子式为,C,7,H,9,N,，其红外光谱主要数据如下，试推断其结构。,IR,（,cm,-1,）：,3520,；,3190,；,2920,；,1600,；,1580,；,1450,；,1380,；,740,解,（,1,）,=1 +7+,（,1 9,）,/2=4,（,2,）,3520,：,-NH,2,1600,；,1580,；,1450,：,苯环的骨架振动吸收峰,3190,：,苯环上的CH,740,：,苯环,邻位二取代,1380,；,2920,：,-CH,3,综上所述：该化合物为：,10.,红外吸收光谱属于,A.,原子吸收光谱,B.,分子吸收光谱,C.,电子光谱,D.,发射光谱,11.,光度测定中使用复合光时，曲线发生偏离，其原因是,A.,光强太弱,B.,光强太强,C.,有色物质对各光波的,相近。,D.,有色物质对各光波的,值相差较大。,12.,下列化合物有七种振动形式的是,A.,乙炔,B.,乙烷,C.,双氧水,D.,水,2.,有一标准铁溶液，浓度为,6.00g/mL,，其吸光度为,0.304,，而试样溶液在同一条件测得吸光度为,0.510,，求试样溶液中铁的浓度。,2.,紫外可见分光光度计主要由,、,、,、,、和,、五部分组成。,3.,荧光分析法中，物质分子吸收光能跃迁至激发态，处于激发态分子失活的途径有,、,、,、,、,、,。,14.,增大溶剂的极性，一般使,跃迁的吸收峰向,(),方向移动,A.,短移,B.,长移,C.,低能,D.,不移动,（）,1.,紫外吸收光谱是由于分子中价电子的跃迁而产生的。,（）,2.,荧光物质分子都具有两个光谱。,5.,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：,，,。,6.,吸光度和透光率的数学关系是,。,7.,对于紫外及可见分光光度计,在可见光区可以用,吸收池,而紫外光区则用,吸收池进行测量。,（）,7.,下面可能产生荧光的物质是,A.,环己烷,B.,菲,C.,乙烷,D.,丙炔,