答： 化学发光是指在化学反应的过程中，受化学能的激发，使反应产物的分子处在激发
态，这种分子由激发态回到基态时，便产生一定波长的光。此现象发生在生物体系中就称为生物发光；生物发光反应常涉及到催化反应和发光反应。这类反应一般选择性很好、微量、特异、灵敏和快捷。
第5章
1
解释下列名词：
（1） 简谐振动，非谐振子振动，简正振动； （2） 基频，倍频，合频，差频，泛频。 答： (1) 见p76～79； (2) 基频：分子从基态(υ=0)到第一振动激发态(υ=1)之间的跃迁产生的吸收带称为基频吸收带，相应的频率称为基频；倍频：从振动基态到第二激发态(υ=2)的吸收频率称为倍频ν0，倍频比基频的二倍低6υx，一般倍频吸收带较弱；合频：当电磁波的能量正好等于两个基频跃迁的能量的总和时，可能同时激发两个基频振动基态到激发态，这种吸收称为合频，合频吸收带强度比倍频更弱；差频：当电磁辐射波的能量等于两个基频跃迁能量之差时，也可能产生等于两个基频频率之差的吸收谱带，称为差频，差频吸收带比合频更弱；倍频、合频、差频又统称为泛频。 2
HF中键的力常数约为9N/cm，请计算： （1） HF的振动吸收峰频率； （2） DF的振动吸收峰频率。
~(cm??1解：(1) 根据公式(5.2) )?NA1/2KA'2?c'?1302KA'，
先求出HF的折合质量A?~(cm 则??1A1?A2A1?A21/2
=1319/1+19 = 19/20,
-1
)?13023(9320/19)=4007(cm)
(2) DF的折合质量=38/21
~(cm则??1)?13023(9321/38)
1/2
= 2944(cm-1)?
3 说明影响红外吸收峰强度的主要因素。
答： 红外吸收谱带的强弱取决于相应振动能级的跃迁几率大小。决定跃迁几率大小有
两个因素：其一是从基态到第一激发态的跃迁几率最大，因此基频吸收谱带比倍频、合频的吸收谱带的强度高；其二是振动能级的简并多重度，振动能级的简并多重度越
11
大，相应的吸收谱带的强度就越高。
4 CS2为线性分子，请画出其基本振动的类型，并指出其中哪些振动是红外活性的。 答：CS2的基本振动的类型有四种：
①对称伸缩振动
S C S ②反对称伸缩振动
S C S
S C SS C S③面内弯曲振动
5
④面外弯曲振动
②、③、④都具有红外活性, 且③、④能量相同。
影响基团频率的因素有：诱导效应，共轭效应，中介效应，耦合共振和费米共振，请分别说出它们的影响。
答： 诱导效应：由于取代基具有不同的电负性，通过静电场诱导，引起分子中的电子云
分布发生变化，从而改变了键的力常数，使该键相应的特征频率发生位移。
共轭效应：共轭体系中的电子云分布密度平均化，使共轭双键的电子云密度比非共
轭双键的电子云密度低，共轭双键略有伸长，力常数减小。因而振动频率向低波数方向移动。
中介效应：含有孤对电子的原子与具有多重键的原子相连时，孤对电子和多重键形
成p－π共轭作用，称为中介作用。使键的力常数减小，振动频率向低波数位移。
耦合振动：化合物中两个化学键的振动频率相等或接近并具有一个公共的原子，通过
公共原子使两个键的振动相互作用，使振动频率产生变化。一个向高频移动，一个向低频形动，使谱带分裂。
费米共振： 当一个基团振动的倍频或合频与其另一种振动模式的基频或另一基团的
基频的频率相近，并且具有相同的对称性时，由于相互作用也产生共振耦合使谱带分裂，并且原来很弱的倍频或合频的谱带的强度显著增加。
6 分别在95%乙醇和正己烷中测定2-戍酮的红外吸收光谱，请预计C=O吸收带频率在
哪种溶剂中出现的频率比较高？为什么？
答： C=O吸收带频率在乙醇中比较高。因为, 在乙醇中的羟基和2-戍酮的羰基形成分子
间的氢键，导致羰基的伸缩振动频率向低波数方向移动。
7 指出下列振动是否是红外活性：
（1） CH3—CH3中的C—C伸缩振动; （2） CH3—CCl3中的C—C伸缩振动; 答： (1) 无红外活性；(2)有红外活性。
8 已知某化合物的分子式为C5H8O，它的红外吸收带的频率为：3020，2900，1690和
1620cm-1，在紫外吸收在227nm(ε=104)。试提出其结构。 答： 先根据分子式计算该化合物的不饱和度U：
12
U=｛（2n+2）＋ t－m｝/2 =｛（235+2）＋ 0－8｝/2 =2 3020 cm-1 ν=C－H 不饱和的化合物，含有双键，
2900 cm-1 νC－H 饱和。
1690 cm-1 νC=O 共轭的羰基，占有一个不饱和度，
1620 cm-1 νC=C 共轭双键，占有一个不饱和度，
从ε=104可以知道, 此跃迁是由π–π*产生的, 所以可能有如下结构：
CH2=CH－CO－CH2－CH3 或者 CH3－CH=CH－CO－CH3 用Woodward规则计算,
前者：母体基数 215nm 后者：母体基数 215nm α-烷基取代30 α-烷基取代31 12 计算值 215nm 计算值 227nm 所以该化合物为CH3－CH=CH－CO－CH3。
9 1,2-环戊二醇的CCl4稀溶液的红外光谱在3620 cm-1和3455 cm-1处各有一吸收峰，指
出该化合物是顺式结构还是反式结构？为什么？ 答： 该化合物应该是顺式结构。因为3620 cm-1的吸收是游离的OH伸缩振动，3455 cm-1
处是氢键的振动吸收向长波移动形成, 在CCl4稀溶液中只可能形成分子内氢键，而只有顺式结构才可能形成分子内氢键，如下图所示：
HOO
10 什么是瑞利散射和拉曼散射? 斯托克斯线和反斯托克斯线？什么是拉曼位移？
答： 瑞利散射是光子与物质分子弹性碰撞，在弹性碰撞过程中，没有能量的交换，光
子仅仅改变了传播的方向；拉曼散射是非弹性碰撞，散射光不仅改变了传播方向，而且光子的频率发生了变化。拉曼频率改变有两种情况：当散射光的频率比入射光的频率减小时，这种散射光的谱线称为斯托克斯线，当散射光的频率比入射光的频率高时，这种散射光的谱线称为反斯托克斯线；斯托克斯线或反斯托克斯线与入射光的频率之差Δν称为拉曼位移。
11 指出以下分子的振动方式哪些具有红外活性？哪些具有拉曼活性？或两者均有。
（1） O2的对称伸缩振动； （2） CO2的不对称伸缩振动； （3） H2O的弯曲振动； （4） C2H4的弯曲振动。
答：(1)无红外活性, 有拉曼活性 (因为有电子云的变化) ；(2)有红外活性，无拉曼活性；
(3) 有红外活性，有拉曼活性；(4)无红外活性，无拉曼活性；
13
HOHOH
12 确定已烷和苯分子所有可能的振动峰数.
解：对线性分子来说，振动峰数M与原子个数N的关系为：M=3N-5
∴ 已烷分子的M=3N-5=3320-5=55
对非线性分子来说，振动峰数M与原子个数N的关系为：M=3N-6 ∴ 苯分子的M=3N-5=3312-6=30
第6章
1
下列原子核中哪些核无自旋角动量？
73Li，2He，
4126C，
199F，15P，
31168O，1，2O，14。 1H7N答： 4、12、168O均无自旋角动量，其他都有自旋角动量。? 2He6C
2 一个自旋量子数为5/2的核，它在磁场中有多少个能态？ 答： 核自旋角动量的状态数是由自旋量子数I决定，只能有2I+1个取向，所以，当I=5/2
时，它在磁场中有6个能态。
3 请计算在1.9806T的磁场中下列各核的共振频率：
1
H, 13C, 17C, 31P. 解： 根据公式(6.6) ν1
0?γ2πH0， H的磁旋比γ=2.675(T2s210)
γ2π1-1-18
∴H的共振频率ν0?H0
4
=2.678310831.9806/233.14(T-12s-12T) = 84.3MHz 同理： 13
C的磁旋比γ=0.672(T-12s-12108) ∴其共振频率为 31.6MHz 17-1-18
C的磁旋比γ=－0.363(T2s210) ∴其共振频率为 11.44 MHz 31
P的磁旋比γ=1.083(T-12s-12108) ∴其共振频率为 34.13 MHz 名词解释：
磁旋比，共振频率，耦合常数，化学位移，磁各向异性。
?aP答：磁旋比的定义为：??式中μα为总磁矩，P自旋角动量；
共振频率：当照射的电磁波频率与核磁矩自旋频率一致时，它们将吸收能量，产生核
能级跃迁，并产生相应的共振吸收信号，此频率称为共振频率。
耦合常数：自旋耦合产生的分裂峰之间的距离称为耦合常数J，单位是Hz。J的大小
表示耦合作用的强弱。耦合常数和化学位移不同，它不因外磁场变化而变化，外界条件(如溶剂、温度、浓度等)对它的影响很小。耦合常数和分子结构有关。 化学位移：分子中不同的1H核，由于所处的化学环境不同而具有不同的屏蔽常数，
14
其核的自旋频率ν0 也不同，这种差异称为化学位移。
磁各向异性：是指分子置于外加磁场中时，分子中的电子运动所产生的感应磁场，使
分子所在的空间出现了去屏蔽区和屏蔽区。导致处在不同区域内的质子移向低场或高场。
5 自旋—自旋弛豫和自旋—晶体弛豫有何不同？
答： 自旋—自旋弛豫横向弛豫，发生在自旋核之间，在固体中，核与核之间结合紧密，
容易产生横向弛豫，横向弛豫过程中核磁的总能量保持不变。自旋一晶格弛豫又称为纵向弛豫，这类弛豫是高能态的核将能量转移给周围的分子(固体的晶格，自旋核总是处在周围的分子包围之中，一般将周围分子统称为晶格。纵向弛豫中，总的能量下降了。 6 使用60.0MHz的核磁共振仪，TMS的吸收与某化合物中某质子的频率差为80Hz，
如果使用40.0M Hz的核磁共振仪，它们之间的频率差为多少？这说明什么问题? 解： 根据公式(6.10) ??νx?νssν?106（ppm）首先求出δ=80/60=1.33（ppm）
若保持同样的距离，则Δν=δνs×10-6= 1.33340=53.2(Hz)。此数据说明, 核磁共振仪的
磁场强度愈大，核磁共振谱图就分的愈开，分辨率就愈高。 7 在如下化合物中，质子Ha和Hb中哪个具有比较大的δ值？
HClCHaHCHbBr
答：因为Cl的电负性比Br大，拉电子能力比Br大，所以Ha的δ值比Hb大。 8 预测丙酸的1H的精细核磁共振谱图。
OCH3CH2C答： 丙酸的结构式为
OH由结构可以预测丙酸的精细核磁共振谱图类似于
9
乙醇的谱图(如图6.8所示)。一个单重峰为OH的峰，δ在10左右；一个四重峰为－
CH2－峰，它是由邻碳－CH3耦合引起的分裂峰；一个－CH3的三重峰，它是由邻碳－CH2耦合引起的分裂峰。
根据1H 的NMR谱图能鉴别下列两种异构体吗？
CH2CH3CNNCCHCCHCHCCN2CN
CH3
解：可以。两化合物的－CH3均为二重峰，前者二重峰的间距，即耦合常数大于后者。 某化合物的分子式为C10H13Cl，在NMR波谱中有三个单峰，化学位移δ分别为7.27，3.07和1.57。推测它的结构式。
解：它的结构式为：
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