当l=1cm时,代入公式可得T%=0.6=77.4%;所以,
A1cm??lgT??lg0.774?0.111;
同理,当l=5cm时,代入公式可得T%=0.65=27.9%;所以,
A
5cm; ??lgT??lg0.279?0.55410. 以氯磺酚S光度法测定铌,100ml溶液中含铌 100μg,用lcm比色皿,在650nm波长处测得其透光率为44.0%,计算铌-氯磺锡S络合物在此波长处的吸光度;摩尔吸光系数。
解:A = —㏒T = —㏒0.44 = 0.356 C =100μg∕100ml=10g∕100ml
ìm =A∕LC
ìm3
= 3.56×10 [100ml∕g ㎝ ]
-4
ε= Ε·Mr∕10
ε=3.56×10×92.9÷10=3.31×10 [l∕mol·㎝ ]
11. 将Fe离子0.l0mg在酸性溶液中用 KSCN显色,稀释至 50mL,在波长480nm处用lcm比色皿测得吸光度为0.240,计算 Fe(SCN)3的摩尔吸光系数(不考虑Fe(SCN)3的离解)。
解:根据郞伯-比耳定律可知,
吸光系数a=A/bc=0.240/(1x2x10)=1.2x10L.g.cm 摩尔吸收系数ε=aM=1.2x10x56.85=6.822 L.g.cm
3
-1
-1
-4
3
-1
-1
3+
3
4
%
第十章 红外吸收光谱分析法
1. 红外光谱根据红外光波的波长范围可分为近红外、中红外和原红外,它们分别对应的波长范围是多少?
答:红外光谱区分类
波数(cm-1)
名称 波长(μm) 能级跃迁类型
近红外 中红外 远红外 0.76~2.5 2.5~50 50~1000 13158~4000 4000~200 200~10 O-H、N-H及C-H键的倍频 分子中原子的振动及分子的转动 分子转动、晶格振动 2. 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? 答: 产生红外的条件:分子对红外电磁波的吸收不是任意的,当红外线的能量等于分子两个能极差时,分子吸收能量产生相应的能级跃迁,宏观表现为红外光谱的透射率降低,这是产生红外光谱的条件之一。红外吸收光谱产生的第二个条件是分子振动时其偶极矩必须发生变化。并非所有的振动都会产生红外吸收,只有偶极矩发生变化的振动才能引起可观测的红外吸收,这种振动称为红外活性振动;偶极矩等于零的分子振动不能产生红外吸收,称为红外非活性振动。 3. 何谓基团频率? 它有什么重要用途? 答:基频峰是分子吸收某一频率的红外线后,振动能级由基态跃迁到第一激发态时产生的吸收峰。基频峰的频率即为基本振动频率,对于多原子分子,基频峰频率为分子中某种??1307基团的基本振动频率。基频峰的频率可由公式k?推测,基频峰数目与分子的基本振动数有关,但往往小于基本振动数。由于基频峰的强度一般较大,因而是红外光谱上最重要的一类吸收峰。 4. 影响红外吸收峰位置的因素有哪些?
答:对于分子的基团红外吸收频率主要决定于其键力常数与折合质量,但肯定会受到与其相连的其它基团,及溶剂等外部条件的影响。基团的特征频率不是固定不变的,而是在一定范围内变动。总体来讲包括内部因素和外部因素两方面。内部因素:电子效应;共轭效应;氢键;震动耦合;环张力等;外部因素:样品的状态;温度;溶剂等
5.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=5.1 N.cm-1;(2)乙炔C-H键,k=5.9 N.cm-1; (3)乙烷C-C键,k=4.5 N.cm-1; (4)苯C-C键,k=7.6 N.cm-1; (5)CH3CN中的C≡N键, k=17.5 N.cm-1 (6)甲醛 C-O键,k=12.3 N.cm-1;
由所得计算值,你认为可以说明一些什么问题?
??1307答:由k?可以计算 5.10.92(1)??1307?3077cm?1;(2)??1307?1131cm?1;(4)??1307?2144cm?1;(6)??13075.90.92?3399cm?1 (3)??1307?13074.567.66?1470cm?1 ?1745cm?1 (5)?17.56.512.36.9由上述结果可得,化学键的基本振动频率由化学键的键力常数和原子质量决定,随键力常数增大而增加。 6. 氯仿(CHCl3)的红外光谱说明C-H伸缩振动频率为3100 cm-1, 对于氘代氯仿(CDCl3),其C-D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?
??1307答:振动频率变小,向低波数位移,振动频率由子折合质量增加,波数变小。
k?决定,C-D与C-H相比原
7.某化合物分子式为C6H12,根据图10-24是推测该化合物结构。
10-24未知化合物红外光谱图 2?2n4?n3?n12解:由化合物分子式C6H12计算不饱和度Ω= =1,则推测可能为烯烃; 谱图显示3080、1642、910与930分别为烯烃的特征峰; 3080是=C-H的伸缩振动; 930、910是末端=C-H2的弯曲振动,所以双键在分子链末端; 1642是C=C伸缩振动;
由2967、2933、2878、2865与1375证明存在CH3和CH2; 740吸收峰显示分子内(CH2)n大于4;
综上所述,分子由C=C、CH3和CH2组成且双键在末端,由分子式C6H12推测结构式为 CH3(CH2)4CH3。
8.某化合物分子式为C3H9N,有下图10-25推测其结构式
10-25未知化合物红外光谱图
2?2n4?n3?n12解: 由化合物分子式C3H9N计算不饱和度Ω= =0,则推测可能为脂肪胺;
谱图显示3369、3291、1607与1072分别为烯烃的特征峰;
3369、3291尖锐双峰是NH2的N-H伸缩振动;
1607是NH2的N-H弯曲振动; 1072是C-N的伸缩振动;
其中3000-2700、1500-1300的强吸收峰分别是CH3和CH2伸缩和弯曲振动; 综上所述,分子由构成,分子式为C3H9N,所以推测结构为CH3CH2 CH2NH2。
第十一章 激光拉曼光谱分析法
1. 解释下列名词:
瑞利散射;拉曼散射;拉曼位移;共振拉曼效应
答:瑞利散射——当光入射到样品时,除了可以发生吸收、折射以及反射以外,还有极少一部分光发生散射现象。如果散射光的波长与入射光的波长相同,这种散射称为瑞利散射。
拉曼散射——光通过介质时由于入射光与分子运动相互作用而引起的频率发生变化的散射。
拉曼位移——具有拉曼活性的简正振动,在振动时能产生极化度的变化,它能与入射光子产生能量交换,使散射光子的能量与入射光子的能量产生差别,这种能量的差别称为拉曼位移
共振拉曼效应——当激光频率接近或等于分子的电子跃迁频率时,可引起强列的吸收或共振,导致分子的某些拉曼谱带强度急剧增强数百万倍,这就是共振拉曼效应。
2. 产生拉曼光谱的条件是什么?是否所有的分子振动都会产生拉曼光谱?为什么? 答:拉曼光谱产生条件:分子中某个基团的振动频率与单色光频率一致且分子的极化率改变。并不是所有的分子振动都会产生拉曼光谱,具有拉曼活性的振动才会产生光谱。拉曼活性振动是指在电场E的作用下,由于电子云的移动使分子极化,可形成诱导偶极矩,伴有极化率变化的振动。例如CO2分子的对称伸缩振动时键偶极矩的矢量和为零,是非红外活性振动;但极化率有变化,是拉曼活性振动,可以产生拉曼光谱(1351 cm-1处)。。
3. 拉曼光谱和红外光谱的关系是什么?
答:红外光谱和拉曼光谱都属于分子振动光谱,都是研究分子结构的有力手段。一般来说,拉曼光谱和红外光谱可以互相补充,对于具有对称中心的分子来说,具有互斥规则:与对称中心有对称关系的振动,红外不可见,拉曼可见;与对称中心无对称关系的振动,红外可见,拉曼不可见。
4. 相对于红外光谱来说,拉曼光谱的突出优点是什么?
答:与红外光谱相比,拉曼光谱法的突出优点如下:
(1)固态样品可直接测定,无需制样,这既节省了制样时间又避免了因制样而改变了样品。这对于研究高聚物的主规性、结晶度、取向度、相转变等很适宜。
(2)水对于红外辐射几乎是完全不透明的,但对可见光有很弱的吸收。这使得拉曼光谱特别适合于水溶液体系的测量。
(3)由于拉曼光谱研究的是谱线位移,故用一台普通的拉曼光谱仪就可方便的测量从十几到4000 cm-1的频率范围。
(4)用激光器为光源,激光的单色性好,激光拉曼谱带常常比红外谱带更尖锐,分辨性好。