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1、第二部分作业任选15道1. 电磁辐射和物质有哪几种相互作用。吸收，发射，散射，光电离。2. 什么叫分子光谱？列表指出分子光谱波长与能级之间的关系。分子光谱是分子内部运动状态的反映，与分子的能级密切相关。分子内的运动有分子间的平动、转动、原子间的相对振动、电子跃迁、核的自旋跃迁等形式。每种运动都有一定的能级。除了平动以外，其他运动的能级都是量子化的。从基态吸收特定能量的电磁波跃迁到高能级，可得到对应的分子光谱。3. 红外吸收光谱的基本原理。当红外区辐射光子所具有的能量与分子振动跃迁所需要的能量相当时，分子振动从基态跃迁到高能态，在振动时伴随着偶极矩的改变者就吸收红外光子，形成红外吸收光谱。4.
2、利用谐振子模型计算C-H键的伸缩振动频率。利用经典力学模型，把原子考虑为弹簧谐振子，对于双原子分子，利用折合质量代替单个原子质量，则用波数形式表示振动频率，则C-H键伸缩振动频率5. 写出分子振动自由度与原子数目关系。n个原子组成一个分子时，分子的振动自由度为3n-6个，直线型分子的振动自由度为3n-5个。6. 请结合图示详细描述出-CH2-，H2O和CO2的各种分子振动模式。7. 简述分子吸收红外辐射必须满足的两个条件1. 红外辐射光的频率与分子振动的频率相 当，才能满足分子振动能级跃迁所需的能量，而产生吸收光谱。 2. 必须是能引起分子偶极矩变化的振动才能产生红外吸收光谱。8. 说出红外光
3、谱大致分为两个区，及对应的波数范围。官能团区（4000-1330 cm-1）指纹区（1330-400 cm-1）。9. 指出红外光谱划分为四个区，对应的频率范围和包括的特征振动基团、振动类型。在中红外区4000-400cm-1，可划分为四个区域，（1）X-H伸缩振动区（X代表C、O、N、S等原子）。频率范围为4000-2500cm-1，该区主要包括O-H，N-H，C-H等的伸缩振动。（2）叁键和累积双键区，频率范围在2500-2000cm-1，主要包括-CC-，-CN等叁键的伸缩振动和-C=C=C，-C=C=O等累积双键的反对称伸缩振动。（3）双键伸缩振动区，频率范围在2000-1500cm-
4、1区域，该区主要包括C=O，C=C，C=N，N=O等的伸缩振动以及苯环的骨架振动，芳香族化合物的倍频谱带。（4）部分单键振动及指纹区域，频率范围在1500-600cm-1，主要有C-H，O-H等的变形振动以及C-O，C-N，C-X等的伸缩振动及芳环的C-H弯曲振动。 10. 在红外光谱中影响基团频率位移的诱导效应和共轭效应概念。诱导效应：在具有一定极性的共价键中，随着取代基的电负性不同而产生不同程度的静电诱导作用，引起分子中电荷分布的变化，从而改变了键力常数，改变振动频率。共轭效应：在单双键交替的化合物中（如1,3-丁二烯），所有的碳原子都在一个平面上。由于电子云的可动性，使分子中间的C-C单
5、键具有一定程度的双键性，同时原来的双键键能稍有减弱。11. 以C=O为例说明内部因素对基团振动频率的影响。例如：取代基电负性：R O-R Cl F随取代基电负性增强而使羰基伸缩振动频率向高频方向位移。由于共轭效应引起的羰基伸缩振动频率的降低，可由下面几个取代丙酮类化合物的吸收频率来加以证实。12. 说明形成氢键后红外光谱发生的变化。对于伸缩振动，生成氢键后谱带发生三个变化，即谱带加宽、吸收强度加大、向低频方向位移。但是对于弯曲振动，氢键则引起谱带变窄、同时向高频方向位移。13. 红外谱带的三个特征。（1）谱带的位置，谱带的位置是表征某一基团存在的最有用的特征，即谱带的特征振动频率。（2）谱带的
6、强度，红外吸收光谱图上的吸收峰高、矮，可以说明相对强度。谱带的绝对强度，需用摩尔吸光系数来描述。影响谱带强度的因素有基团极性、该基团存在浓度及相邻基团影响。(3)谱带的形状，谱带形状通常是指谱带的宽窄，与谱带的半峰宽相关。有时从谱带的形状也可以得到有关基团的一些信息。14. 简述色散型红外光谱仪和傅里叶红外光谱仪的不同。色散型红外光谱仪利用色散元件进行分光，而傅里叶红外光谱仪利用Michelson干涉仪，它将光源来的信号以干涉图的形式送往计算机进行Fourier变换的数学处理，最后将干涉图还原成光谱图。所以它们在计算机处理中也存在差别。15. 简述傅里叶红外光谱仪的主要的优点。(1) 信号的“
7、多路传输”(2) 辐射通量大(3) 波数精度的提高(4) 高的分辨能力(5) 光谱的数据化形式 16. 简述利用卤化物压片法制备红外光谱样品。利用在整个中红外区是透明的材料溴化钾作为母体，溴化钾易吸水，所以事先把粉末烘干，制成薄片后尽快测量。具体制备方法：(1)将溴化钾和样品以200:1质量比；(2)相混后仔细研磨；(3)在抽真空压成透明薄片。 17. 拉曼散射，拉曼位移，斯托克斯线和反斯托克斯线。当一束固定频率的入射光照射到样品时，少部分入射光子与样品发生碰撞后向各个方向散射。入射光子与分子发生能量交换的散射称为拉曼散射。拉曼位移：斯托克斯线及反斯托克斯线与入射光频率的差。斯托克斯线：在拉曼
8、光谱中，若光子把一部分能量给样品分子，使一部分处于基态的分子跃迁到激发态，散射光能量减少，在测量到的散射光中，检测到（v0-v）的谱线称为斯托克斯线。反斯托克斯线：若光子从样品激发态分子中获得能量，样品分子从激发态回到基态，则大于入射光频率处可测得频率为（v0+v）的散射光线，称为反斯托克斯线。18. 简述激光拉曼光谱与红外光谱比较的两点不同。物理过程不同，拉曼效应为散射光谱，红外光谱是吸收光谱，对应的是与某一吸收频率能量相等的（红外）光子被分子吸收。选择定则不同，在红外光谱中，某种振动是否具有红外活性，取决于分子振动时偶极矩是否发生变化。一般极性分子及基团的振动引起偶极矩的变化，故通常是红外
9、活性的。拉曼光谱则不同，一种分子振动是否具有拉曼活性取决于分子振动时极化率是否发生改变。19. 拉曼光谱的优缺点。与红外光谱相比，拉曼光谱具有以下优点：(1)、任何尺寸、形状、透明度的样品，均可用拉曼光谱测试。可以测量极微量的样品。(2)、可用于测量含水样品。玻璃可作为理想的窗口材料，用于拉曼光谱的测量。(3)、 对于聚合物及其他分子以得到更为丰富的谱带。S-S，C-C，C=C，N=N等红外较弱的官能团，在拉曼光谱中信号较为强烈。(4) 、可用光导纤维传递，对拉曼检测信号进行传输和远程测量。拉曼光谱最大的缺点是荧光散射，强烈的荧光会掩盖样品的信号。采用傅里叶变换拉曼仪，可克服这一缺点。FT-Raman采用1064nm近红外区激光激发以抑制电子吸收，抑制荧光发射防止样品光分解。
