东华大学材料结构表格征及其指导应用作业问题详解.doc

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1、“材料研究方法与测试技术”课程练习题第二章红外光谱法1.为什么说红外光谱是分子振动光谱？分子吸收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吸收峰的位置主要与哪些因素有关？答案：这是由于红外光谱是由样品分子振动吸收特定频率红外光发生能级跃迁而形成的。分子吸收红外光的条件是：（1）分子或分子中基团振动引起分子偶极矩发生变化；（2）红外光的频率与分子或分子中基团的振动频率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吸收峰的位置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）有关。2.用诱导效

2、应、共轭效应和键应力解释以下酯类有机化合物的酯羰基吸收峰所处位置的围与饱和脂肪酸酯的酯羰基吸收峰所处位置围（1735～1750cm-1）之间存在的差异。芳香酸酯：1715～1730cm-1α酮酯：1740～1755cm-1丁酯：～1820cm-1答案：芳香酸酯：苯环与酯羰基的共轭效应使其吸收峰波数降低；α酮酯：酯羰基与其相连的酮羰基之间既存在共轭效应，也存在吸电子的诱导效应，由于诱导效应更强一些，导致酯羰基吸收峰的波数上升；丁酯：四元环的环力使酯羰基吸收峰的波数增大。1.从以下FTIR谱图中的主要吸收峰分析被测样品的化学结构中可能存在哪些基

3、团？分别对应哪些吸收峰？答案：3486cm-1吸收峰：羟基（-OH）；3335cm-1吸收峰：胺基（-NH2或-NH-）；2971cm-1吸收峰和2870cm-1吸收峰：甲基（-CH3）或亚甲基（-CH2-）；2115cm-1吸收峰：炔基或累积双键基团（-N=C=N-）；1728cm-1吸收峰：羰基；1604cm-1吸收峰、1526cm-1吸收峰和1458cm-1吸收峰：苯环；1108cm-1吸收峰和1148cm-1吸收峰：醚基（C-O-C）。1232cm-1吸收峰和1247cm-1吸收峰：C-N。第三章拉曼光谱法1.影响拉曼谱峰位置（拉曼

4、位移）和强度的因素有哪些？如果分子的同一种振动既有红外活性又有拉曼活性，为什么该振动产生的红外光谱吸收峰的波数和它产生的拉曼光谱峰的拉曼位移相等？答案：影响拉曼谱峰位置的因素主要有：样品分子的化学结构和样品的聚集态结构。影响拉曼谱峰强度的因素有：入射光的强度，入射光的频率，分子结构，分子数量或浓度，温度。由于分子振动发生能级跃迁吸收红外光的频率与分子振动频率相等，而该分子振动形成的拉曼散射光的频率与入射光的频率之差即拉曼位移也与其振动频率相等，因此反映在谱图上就是同一种分子振动的红外光谱吸收峰的波数与其拉曼光谱峰的拉曼位移相等。2.从全方位

5、角度（包括原理、谱图、仪器构造、谱图、制样和应用等）比较红外光谱法和拉曼光谱法的相同点和不同点答案：相同点：（1）红外光谱和拉曼光谱的产生都与分子振动有关；（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）影响红外光谱峰位置和拉曼光谱峰位置的因素相同。不同点：（1）红外光谱是吸收光谱，而拉曼光谱是散射光谱；（2）红外光谱与分子振动引起的偶极矩变化有关，而拉曼光谱与分子振动引起的极化度变化有关；（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率，而拉曼光谱图的横坐标是

6、入射光和拉曼散射光的频率之差，即拉曼位移；（5）红外光谱仪使用的光源是具有连续波长的中红外光，而拉曼光谱仪使用的是具有单一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）红外光谱分析要求样品是厚度小于50μm的透明或半透明薄片，不含水，不能是黑色，不能装在玻璃容器中，而拉曼光谱分析对样品的尺寸、形状、颜色和透明度没有任何要求，可分析含水或黑色样品，样品可装在玻璃容器；（8）红外光谱主要分析分子中的极性基团，而拉曼光谱主要分析分子中的非极性基团；（9）红外光谱主要分析高

7、分子链中的特征基团，而拉曼光谱主要分析高分子的骨架链结构。3.为什么说与红外光谱法相比，拉曼光谱法研究碳材料结构有明显的优势？碳材料拉曼光谱图中常见的D峰和G峰对应的拉曼位移大致是多少？各归属于碳材料化学结构中的何种基团？G峰变强变窄意味着碳材料的结构发生了什么变化？答案：拉曼光谱法研究碳材料结构有以下优势：（1）由于碳材料多为黑色，对红外光产生强吸收，不适合做红外光谱分析，而拉曼光谱检测的是散射光，与样品颜色无关，因此适合做拉曼光谱分析；（2）碳材料的化学结构中主要含极性非常弱的C-C、C=C基团，这些基团的红外活性很弱，而拉曼活性较强，

8、因此也适合做拉曼光谱分析。D峰的拉曼位移大约为1330cm-1，G峰的拉曼位移大约为1580cm-1。D峰归属于碳材料化学结构中的C-C基团，而G峰归属于碳材料化学结构中的C=C