东华大学材料结构表征及其应用作业.docx

“资料研究方法与测试技术”课程练习题 第二章红外光谱法 为何说红外光谱是分子振动光谱？分子汲取红外光的条件是什么？双原子基团伸缩振动产生的红外光谱汲取峰的地点主要与哪些要素相关？ 答案：这是因为红外光谱是由样品分子振动汲取特定频次红外光 发生能级跃迁而形成的。分子汲取红外光的条件是：（1）分子或分子中基团振动惹起分子偶极矩发生变化；（2）红外光的频次与分子或分子中基团的振动频次相等或成整数倍关系。双原子基团 伸缩振动产生的红外光谱汲取峰的地点主要与双原子的折合质量（或质量）和双原子之间化学键的力常数（或键的强度；或键的离解能）相关。 用引诱效应、共轭效应和键应力解说以下酯类有机化合物的酯羰 基汲取峰所处地点的范围与饱和脂肪酸酯的酯羰基汲取峰所处位 -1 置范围（1735～1750cm）之间存在的差异。 -1 芬芳酸酯：1715～1730cm -1 α酮酯：1740～1755cm -1 丁内酯：～1820cm 答案：芬芳酸酯：苯环与酯羰基的共轭效应使其汲取峰波数降低； α酮酯：酯羰基与其相连的酮羰基之间既存在共轭效应，也存在 吸电子的引诱效应，因为引诱效应更强一些，致使酯羰基汲取峰 的波数上涨；丁内酯：四元环的环张力使酯羰基汲取峰的波数增 大。 从以下FTIR谱图中的主要汲取峰剖析被测样品的化学结构中可能存在哪些基团？分别对应哪些汲取峰？ -1 -1 汲取峰：胺基（-NH2 答案：3486cm 汲取峰：羟基（-OH）；3335cm -1 -1 3 ）或亚甲 或-NH-）；2971cm 汲取峰和2870cm 汲取峰：甲基（-CH -1 基（-CH2-）；2115cm汲取峰：炔基或积累双键基团（-N=C=N-）； -1 -1 -1 -1 1728cm 汲取峰：羰基；1604cm 汲取峰、1526cm 汲取峰和1458cm -1 -1 汲取峰：醚基（C-O-C）。 汲取峰：苯环；1108cm汲取峰和1148cm -1 -1 1232cm 汲取峰和1247cm汲取峰：C-N。 第三章拉曼光谱法 影响拉曼谱峰地点（拉曼位移）和强度的要素有哪些？假如分子的同一种振动既有红外活性又有拉曼活性，为何该振动产生的红外光谱汲取峰的波数和它产生的拉曼光谱峰的拉曼位移相等？ 答案：影响拉曼谱峰地点的要素主要有：样品分子的化学结构和样品的齐集态结构。影响拉曼谱峰强度的要素有：入射光的强度，入射光的频次，分子结构，分子数目或浓度，温度。因为分子振动发生能级跃迁汲取红外光的频次与分子振动频次相等，而该分子振动形成的拉曼散射光的频次与入射光的频次之差即拉曼位移也与其振动频次相 等，所以反应在谱图上就是同一种分子振动的红外光谱汲取峰的波数与其拉曼光谱峰的拉曼位移相等。 从全方向角度（包含原理、谱图、仪器结构、谱图、制样和应用等）比较红外光谱法和拉曼光谱法的同样点和不同点 答案：同样点：（1）红外光谱和拉曼光谱的产生都与分子振动相关；（2）红外光谱图和拉曼光谱图的横坐标都是以波数为单位；（3）影响红外光谱峰地点和拉曼光谱峰地点的要素同样。不同点：（1）红外光谱是汲取光谱，而拉曼光谱是散射光谱；（2）红外光谱与分子振动惹起的偶极矩变化相关，而拉曼光谱与分子振动惹起的极化度变化相关；（3）红外光谱图的纵坐标是透光率或吸光度，而拉曼光谱图的纵坐标是光强度；（4）红外光谱图的横坐标是入射的红外光的频次，而拉曼光谱图的横坐标是入射光和拉曼散射光的频次之差，即拉曼位 移；（5）红外光谱仪使用的光源是拥有连续波长的中红外光，而拉曼光谱仪使用的是拥有单调波长的可见光或近红外光；（6）红外光谱仪检测的是入射光方向透过样品的光，而拉曼光谱检测的是与入射光方向垂直的散射光；（7）红外光谱剖析要求样品是厚度小于50μm的透明或半透明薄片，不含水，不可以是黑色，不可以装在玻璃容器中，而拉曼光谱剖析对样品的尺寸、形状、颜色和透明度没有任何要求，可剖析含水或黑色样品，样品可装在玻璃容器内；（8）红外光谱主要剖析分子中的极性基团，而拉曼光谱主要剖析分子中的非极性基团；（9） 红外光谱主要剖析高分子链中的特色基团，而拉曼光谱主要剖析高分子的骨架链结构。 为何说与红外光谱法对比，拉曼光谱法研究碳资料结构有显然的优势？碳资料拉曼光谱图中常有的D峰和G峰对应的拉曼位移大概 是多少？各归属于碳资料化学结构中的何种基团？G峰变强变窄意味 着碳资料的结构发生了什么变化？ 答案：拉曼光谱法研究碳资料结构有以下优势：（1）因为碳资料多为 黑色，对红外光产生强汲取，不适合做红外光谱剖析，而拉曼光谱检 测的是散射光，与样品颜色没关，所以适合做拉曼光谱剖析；（2）碳 资料的化学结构中主要含极性特别弱的C-C、C=C基团，这些基团的 红外活性很弱，而拉曼活性较强，所以也适合做拉曼光谱剖析。D峰 的拉曼位移大概为 -1