《譜學(xué)導(dǎo)論》期中考試+答案

1、譜學(xué)導(dǎo)論期中考試答案（2007年 11月 26 日）姓名； 學(xué)號；所在系；成績一請問在下列分子： n2 , co, co2 , ch2cl2, h2o, sf6中， 哪些能出現(xiàn)純轉(zhuǎn)動微波譜？ 哪些能出現(xiàn)紅外吸收光譜？ 哪些能出現(xiàn)轉(zhuǎn)動拉曼光譜？ 哪些能出現(xiàn)振動拉曼光譜？答案：出現(xiàn)光譜的條件可用始態(tài)和終態(tài)之間的躍遷矩陣元是否為非零來作判斷，對于以上光譜的選擇定則應(yīng)是: (1) 有偶極矩的分子才有微波譜。上述分子中同核雙原子分子n2，非極性的線性分子co2，球陀螺分子sf6沒有偶極矩，所以無微波譜。而異核雙原子分子co，不對稱陀螺分子ch2c12和 h2o 有偶極矩，所以有微波譜。(2) 凡是其簡正

2、振動模式中伴有偶極矩改變的分子才有紅外吸收光譜。上述分子中n2在其唯一伸縮振動中無偶極矩及其變化，故無紅外光譜，其余分子co, co2 , ch2cl2, h2o, sf6在其 3n-6(線性分子為3n-5) 種振動模式中總存在有偶極矩變化的簡正振動模式，所以有紅外吸收光譜。(3) 凡是轉(zhuǎn)動時(shí)有極化率變化的分子才有轉(zhuǎn)動拉曼光譜。上述分子中僅球形分子在轉(zhuǎn)動時(shí)各方向極化率保持不變，故sf6無轉(zhuǎn)動拉曼光譜，而其余分子 n2 , co, co2 , ch2cl2, h2o,轉(zhuǎn)動時(shí)均伴有極化率改變，故有轉(zhuǎn)動拉曼光譜。(4) 凡是其簡正振動模式中伴有極化率改變的分子才有振動拉曼光譜。上述各分子n2 , c

3、o, co2 , ch2cl2, h2o, sf6在其 3n-6(線形分子3n-5)種簡正振動模式中都有極化率變化的簡正模式，所以所有分子均有振動拉曼光譜。二由轉(zhuǎn)動拉曼光譜測得n2和 o2的相鄰譜線間隔的波數(shù)分別是7.99 和 11.50 cm- 1，已知 o2分子的轉(zhuǎn)動拉曼光譜受核自旋影響是交替消失的。分別求n2和 o2的核間距。答案：同核雙原子分子雖無紅外光譜但有拉曼光譜，可由此計(jì)算核間距，但需注意由于受其對稱性和核自旋的影響，會產(chǎn)生譜線的交替強(qiáng)弱變化或交替消失。若核自旋量子數(shù)0=i（如 o2分子） ，則偶數(shù)j 消失，若0i（如 n2分子） ，則只是產(chǎn)生譜線強(qiáng)弱的交替變化而并不消失。據(jù)此，

4、計(jì)算如下：氮分子（ i = 1） ：相鄰譜線間距為147.99cmb-=所以，()342286.6262102427.991002.997910-=氮hib c4621.401410kg m-=?46101.4014 101.098 10m109.8pm7/1000ilr-=氮氮氮氧分子（ i = 0） ：相鄰譜線間距為1811.50cmb-=所以，()344622286.6262101.947410kg m811.501002.997910hib c-=?氧121.7pmir=氧氧氧三在 co 的頻動光譜中觀察到2169.8 cm- 1的強(qiáng)吸收峰，若將co 的簡正振動看作是諧振子，計(jì)算co

5、的簡正振動頻率、力常數(shù)和零點(diǎn)能。現(xiàn)已知co 的非諧性常數(shù)是 6.810- 3, 試根據(jù)非諧振子模型和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，計(jì)算co 的簡正振子頻率、力常數(shù)、零點(diǎn)能以及非諧振子頻率經(jīng)驗(yàn)公式2bvavv-=的常數(shù)a 和 b。答案：12169.8cm -=10132169.82.9979 106.505 10 hzc=()()()22222210312 16442169.82.9979 10121610kcl=+2119.0210 n m-=?34100116.6262 102.9979 102169.822hc-=202.155 10j/-=分子10012 98kj molel.-=?諧振子模型的振動頻率、力

6、常數(shù)和零點(diǎn)能分別為6.505 1013hz、 19.02 102n? m-1、12.98kj? mol-1。已知36.13 10-=，由前面可知12169.8cm-=用非諧振子模型處理： ，()12=-132169.82196.7cm12126.13 10-=-136.59 10 hz=()()()22222210312 16442.9979 102196.7121610kcl =+2119.5010 n m-=?01124hchc =-3341016.13 106.626 102.9979 102196.7122-=-202.1751 10/-=分子j10013.10kj molel-= =

7、?經(jīng)驗(yàn)公式：2=-ab其中()312196.716.13 102183.2cma -=-= -=316.13 102196.713.466cmb-=()212183.213.466cmvv-=-本題和上題的答案顯示了非諧振子問題的嚴(yán)格處理和用諧振子近似處理在計(jì)算結(jié)果上的區(qū)別， 但是在不少情況下用諧振子模型來近似處理非諧振子問題結(jié)果還是比較接近的，所以這種近似處理是可行的。四化合物 a 分子結(jié)構(gòu)中有 8 個(gè)碳，其13c nmr （全去耦譜）和 ms 圖如下圖所示，請寫出化合物a 的可能分子結(jié)構(gòu)式，并對13c nmr 譜進(jìn)行解析。（15 分）答案：ch3ch3五化合物b 分子式為c10h13x，x 為鹵素。其1h nmr 和 ms 圖如下圖所示，ms 圖中 m/m+2 為 3:1，請寫出化合物b 的可能分子結(jié)構(gòu)式，并對1h nmr 譜進(jìn)行解析。（15 分）答案：c