题目
在分子的红外光谱实验中, 并非每一种振动都能产生一种红外吸收带, 常常是实际吸收带比预期的要少得多。其原因是(1)_______; (2)________; (3)_______; (4)______。
在分子的红外光谱实验中, 并非每一种振动都能产生一种红外吸收带, 常常是实际吸收带比预期的要少得多。其原因是(1)_______; (2)________; (3)_______; (4)______。
题目解答
答案
某些振动方式不产生偶极矩的变化,是非红外活性的;由于分子的对称性,某些振动方式是简并的;某些振动频率十分接近,不能被仪器分辨;某些振动吸收能量太小,信号很弱,不能被仪器检出。
解析
本题考查分子红外光谱中吸收带减少的原因。核心思路在于理解红外光谱的产生条件及实验限制。需掌握以下关键点:
- 红外活性振动的定义(偶极矩变化);
- 分子对称性对振动模式的影响;
- 仪器分辨率与振动频率分辨能力;
- 信号强度对检测的限制。
(1) 某些振动方式不产生偶极矩的变化,是非红外活性的
红外活性振动要求分子振动时偶极矩发生改变。若振动导致偶极矩大小或方向不变(如对称伸缩振动),则无法吸收红外光,这类振动称为非红外活性。
(2) 由于分子的对称性,某些振动方式是简并的
对称分子中,不同振动模式可能具有相同的频率(如对称伸缩与反对称伸缩),导致简并。此时多个振动模式对应同一吸收带,减少实际带数。
(3) 某些振动频率十分接近,不能被仪器分辨
实验中,仪器分辨率有限,若两个振动频率差异过小(如<0.5 cm⁻¹),则无法区分,表现为单一吸收带。
(4) 某些振动吸收能量太小,信号很弱,不能被仪器检出
若振动能量变化极小(如低频振动),吸收强度可能低于仪器检测限,导致信号无法识别。