题目
6. [多选题] 关于红外吸收光谱产生条件,正确的是?A. 红外光频率需与分子振动频率相同B. 分子必须有永久偶极矩C. 振动时必须有瞬时偶极矩变化D. 同核双原子分子无红外活性
6. [多选题] 关于红外吸收光谱产生条件,正确的是?
A. 红外光频率需与分子振动频率相同
B. 分子必须有永久偶极矩
C. 振动时必须有瞬时偶极矩变化
D. 同核双原子分子无红外活性
题目解答
答案
ACD
A. 红外光频率需与分子振动频率相同
C. 振动时必须有瞬时偶极矩变化
D. 同核双原子分子无红外活性
A. 红外光频率需与分子振动频率相同
C. 振动时必须有瞬时偶极矩变化
D. 同核双原子分子无红外活性
解析
本题考查红外吸收光谱产生的条件相关知识点。解题思路是依据红外吸收光谱产生的基本原理,对每个选项逐一进行分析判断。
选项A
红外吸收光谱产生的一个关键条件是红外光的频率要与分子振动频率相同,这样分子才能吸收红外光的能量,从低振动能级跃迁到高振动能级。根据量子力学原理,分子吸收光子的能量$\Delta E$满足$\Delta E = h\nu$(其中$h$为普朗克常量,$\nu$为光的频率),当红外光频率$\nu_{红外}$与分子振动频率$\nu_{分子}$相等时,分子才能吸收该频率的红外光,所以选项A正确。
选项B
分子具有永久偶极矩并不是红外吸收光谱产生的必要条件。例如,$CO_2$分子是线性分子,其整体的永久偶极矩为零,但它在振动过程中会产生瞬时偶极矩的变化,从而具有红外活性,能够吸收红外光,所以选项B错误。
选项C
分子在振动过程中必须有瞬时偶极矩的变化,这样才能与红外光的交变电场相互作用,从而吸收红外光的能量。只有当分子振动引起偶极矩发生变化时,分子才能与红外光发生耦合,产生红外吸收,所以选项C正确。
选项D
同核双原子分子,如$H_2$、$O_2$等,由于两个原子相同,它们的电负性相同,在振动过程中分子的正负电荷中心始终重合,不会产生瞬时偶极矩的变化,因此不具有红外活性,不能吸收红外光,所以选项D正确。