La respuesta a los ejercicios extraescolares de la edición Yinhua Wang Xinhong sobre análisis instrumental eres tú.

2-2 ¿Cuáles son las instalaciones básicas de un cromatógrafo de gases? ¿Cuál es el papel de cada uno?

Respuesta: Un cromatógrafo de gases consta de cinco partes:

(1) Sistema de gas portador, incluida la fuente de gas, la purificación del gas, el control y la medición del flujo de gas;

Función: Proporcionar fase móvil (gas portador) para el sistema de análisis, garantizar su pureza y controlar el flujo y la presión del gas portador para que funcione normalmente.

(2) Sistema de muestreo, que incluye inyector y cámara de vaporización;

Función: inyectar la muestra en el inyector y vaporizarla instantáneamente en gas a través de la cámara de vaporización. la columna.

(3) Columna cromatográfica y caja de columna, incluido el dispositivo de control de temperatura;

Función: la columna cromatográfica se llena con fase estacionaria. Cuando el gas portador transporta componentes, debido a la diferente adsorción de diferentes componentes en la fase estacionaria, los valores de retención de diferentes componentes también son diferentes, de modo que los componentes se separan en la columna cromatográfica. El dispositivo de control de temperatura se utiliza para controlar la temperatura de la columna de cromatografía para separar mejor los componentes según el caudal y las propiedades de los componentes.

(4) Sistema de detección, que incluye detector, fuente de alimentación del detector y dispositivo de control de temperatura.

Función: ajustar el dispositivo de control de temperatura para controlar la temperatura. A medida que cada componente ingresa al detector uno tras otro, el detector puede convertir los cambios en la concentración o masa de ese componente en una señal eléctrica.

(5) Sistema de grabación, incluidos amplificadores, grabadoras, algunos instrumentos y dispositivos de procesamiento de datos.

Función: Debido a que la señal eléctrica será muy pequeña, será amplificada por el amplificador; y grabados Muestra y registra datos.

2-20 Analizar una mezcla en una columna de aceite de silicona de 2m de largo y obtener los siguientes datos: los tiempos de retención del benceno, tolueno y etilbenceno son 1, 20,, 2, 3, 1, respectivamente . Los anchos de medio pico son 7,2749999999999995 px, 7,27499999999995 px y 10,225 px respectivamente. La velocidad conocida del papel de registro es 1200 mm h-1. Encuentre el número de platos teóricos y la altura de los platos de la columna para cada componente.

Solución: Velocidad del papel de grabación: f = 1200mm h-1 = cm s-1.

La unidad unificada de tR e Y1/2: tr1 = 80s× cm s-1 = cm.

tR2=122s×cm s -1=cm

tR3 = 181s×cm s-1 = cm

Benceno: n1=5.54=5.54×≈ 885.

h 1 = = = 2,26 mm

Tolueno: n2=5,54 =5,54×≈1082.

H2 = = = 1,85 mm

Etilbenceno: n3=5,54 =5,54×≈1206.

H3 = = = 1,66 mm

2-21 Se separó la muestra en una columna cromatográfica de 3 m de largo y se obtuvo el siguiente cromatograma y datos:

(1) Calcular el número de platos teóricos de la columna cromatográfica del componente 2;

(2) Encontrar los tiempos de retención ajustados t'r 1 y t'R2;

(3) Si la resolución Se requiere R = 1,5, ¿cuál es la longitud de la columna más corta?

Solución: (1) Para el componente 2, tR2 = 17 minutos, Y = 1 minuto, tM = 1 minuto.

∴ n2=16 =16×=4624

(2)t ' r 1 = tr 1-tM = 14min-1min = 13min

t ' R2 = tR2-tM = 17 minutos - 1 minuto = 16 minutos

(3) α= =

n es válido = 16r 2 = 16×1.52×= 1024.

h efectivo = = = 0,732 mm.

∴Lmin=nefectivohefectivo=1024×0.732mm=0.75m

Una mezcla de 2-25 propileno y buteno ingresa a la columna de cromatografía de gases para obtener los siguientes datos:

Cálculo: (1) ¿Cuál es la relación de distribución de buteno en esta torre?

(2) ¿Cuál es el grado de separación entre propileno y butileno?

Solución: (1) n-buteno tR2 = 4,8 minutos, tM = 0,5 minutos.

∴Relación de distribución k = = 8,6

(2)R==≈1,44

2-26 A, B, C en la columna de cromatografía de gases ecuación Los valores son 3.75px, 9pX2 s-1 y .

4,3×10-2s, y calcular el caudal óptimo y la altura mínima de la bandeja.

Solución: El caudal óptimo U= = 2,89cm2 s-1.

Altura mínima del palet h valor mínimo = a+2 =A+2 =3.75px+2 cm=99.75px

2-30 tiene uno que contiene ácido fórmico, ácido acético, propiónico ácido y Se pesó una gran cantidad de muestras de agua, benceno y otras sustancias como 65438 ± 0,055 g. Usando ciclohexanona como estándar interno, pese 0,65438 ± 0907 g de ciclohexanona y agréguelo a la muestra. Después de mezclar, extraiga 3 uL de la inyección. solución de prueba. Obtenga un cromatograma. El área del pico y el valor S conocido de cada componente medido en el cromatograma se muestran en la siguiente tabla:

Calcule las fracciones en masa de ácido fórmico, ácido acético y ácido propiónico.

Solución: ácido fórmico: f' ácido fórmico = =

∴W ácido fórmico = f' ácido fórmico × 100% = ××100% = 7,71%.

Ácido acético: f' ácido acético = =

∴Ácido wacético = f' ácido acético × 100% = ××100% = 17,56%.

Ácido propiónico: f' ácido propiónico = =

∴W ácido propiónico = f' ácido propiónico ×100% =××100% = 6,14%.

Capítulo 3 Análisis por cromatografía líquida de alto rendimiento

3-1 compara brevemente las similitudes y diferencias entre la cromatografía de gases y la cromatografía líquida desde los aspectos del principio de separación, la estructura del instrumento, el ámbito de aplicación, etc.

Respuesta: (1) Principio de separación: ① Similitud: tanto la cromatografía de gases como la cromatografía de líquidos distribuyen los componentes de una mezcla entre dos fases. A medida que la mezcla contenida en la fase móvil pasa a través de la fase estacionaria, interactúa con la fase estacionaria. Debido a las diferencias en las propiedades y estructuras de cada componente, diferentes componentes tienen diferentes tiempos de retención en la fase estacionaria, por lo que el orden en el que salen de la fase estacionaria también es diferente. ②Similitudes y diferencias: la fase móvil de la cromatografía de gases es gaseosa y la fase móvil de la cromatografía líquida es líquida.

(2) Estructura del instrumento: ① Similitud: tanto la cromatografía de gases como la cromatografía líquida tienen manómetros, inyectores, columnas cromatográficas y detectores ② Similitudes y diferencias: la cromatografía líquida tiene una bomba de alta presión y un dispositivo de elución en gradiente; . El líquido almacenado en la jeringa líquida se filtra y se transporta a la entrada de la columna cromatográfica mediante una bomba de alta presión, mientras que el dispositivo de elución en gradiente cambia continuamente la fuerza de la fase móvil y ajusta el valor K de cada componente de la muestra mezclada. para que todas las bandas tengan el mejor valor promedio de K pasa por la columna.

(3) Ámbito de aplicación: ① Similitud: tanto la cromatografía de gases como la cromatografía líquida son adecuadas para sustancias con puntos de ebullición bajos o buena estabilidad térmica ② Similitudes y diferencias: sustancias con puntos de ebullición o estabilidad térmica demasiado altos; Las sustancias con malas propiedades son difíciles de analizar mediante cromatografía de gases, pero la cromatografía líquida sí.

3-4 ¿Cuántos tipos de cromatografía líquida existen? ¿Cuál es su mecanismo de retención? ¿Qué sustancias son las más adecuadas para la separación en este tipo de aplicaciones?

Respuesta: Los tipos de cromatografía líquida incluyen: cromatografía de distribución líquido-líquido, cromatografía de enlace químico, cromatografía líquido-sólido, cromatografía de intercambio iónico, cromatografía de pares iónicos, cromatografía de exclusión espacial, etc.

El mecanismo de retención de (1) cromatografía de partición líquido-líquido es que la solubilidad relativa de los componentes de la muestra entre la fase estacionaria y la fase móvil es diferente, por lo que el soluto se distribuye entre las dos fases. Cuanto mayor sea el coeficiente de distribución, mayor será el valor de retención; es adecuado para separar muestras con una masa molecular relativa de 200 a 2000, compuestos con diferentes grupos funcionales y homólogos.

(2) El mecanismo de retención de la cromatografía de enlace químico y las sustancias más adecuadas para la separación son los mismos que los de la cromatografía de distribución líquido-líquido.

(3) El mecanismo de retención de la cromatografía líquido-sólido es: separación basada en los diferentes efectos de adsorción de sustancias. El mecanismo de acción es la adsorción competitiva de moléculas de soluto y moléculas de disolvente sobre la superficie activa de la cromatografía líquido-sólida. adsorbente.

Si la adsorción de moléculas de solvente es más fuerte, la cantidad de moléculas de soluto adsorbidas disminuirá en consecuencia; es adecuado para separar muestras solubles en aceite con peso molecular medio y tiene una alta selectividad para compuestos e isómeros con diferentes grupos funcionales.

(4) El mecanismo de retención de la cromatografía de intercambio iónico se basa en el intercambio reversible de iones ionizables de la resina de intercambio iónico con los iones del soluto con la misma carga en la fase móvil, en función de las diferentes afinidades de estos. iones al intercambiador y separarlo; aplicable a todas las sustancias que pueden ionizarse en un disolvente.

(5) El mecanismo de retención de la cromatografía de pares iónicos es: agregar uno (o más) iones con cargas opuestas a las moléculas de soluto en la fase móvil, combinándose con los iones de soluto para formar compuestos iónicos hidrofóbicos, de esta manera controlar el comportamiento de retención de iones solutos; adecuado para la separación y análisis de diversos ácidos orgánicos y bases orgánicas altamente polares.

(6) El mecanismo de retención de la cromatografía de exclusión espacial es: similar a los tamices moleculares, los solutos se separan en dos fases según el tamaño molecular. Las moléculas que son demasiado grandes no pueden ingresar a los poros del gel este año. el valor de retención es pequeño; las moléculas pequeñas pueden entrar en todos los poros, penetrar en las partículas y tienen un gran valor de retención, son adecuadas para compuestos con pesos moleculares más grandes (como polímeros) y muestras de diferentes tamaños moleculares, y son solubles en agua; o disolventes no acuosos.

3-5 En cromatografía de distribución líquido-líquido, ¿por qué se puede dividir en cromatografía de fase normal y cromatografía de fase reversa?

Respuesta: En la cromatografía de distribución líquido-líquido, para evitar la pérdida de la solución estacionaria, la solución estacionaria hidrófila a menudo utiliza una fase móvil hidrófoba, es decir, la polaridad de la fase móvil es menor que la polaridad de la fase estacionaria, que se denomina cromatografía de distribución líquido-líquido en fase normal; por el contrario, si la polaridad de la fase móvil es mayor que la polaridad de la fase estacionaria, se denomina cromatografía de distribución líquido-líquido en fase inversa; . Las secuencias de picos de la cromatografía de fase normal y de la cromatografía de fase reversa son exactamente opuestas.

3-8 ¿Qué es la elución en gradiente? ¿Cuáles son las similitudes y diferencias entre esta y la temperatura programada en cromatografía de gases?

Respuesta: La llamada elución en gradiente significa que el líquido portador contiene dos (o más de dos) disolventes con diferentes polaridades. Durante el proceso de separación, la polaridad proporcional del disolvente en el líquido portador cambia continuamente de acuerdo con un determinado procedimiento. El factor de separación del componente separado se cambia cambiando la polaridad en el líquido portador, cambiando así la fuerza, la polaridad y. Valor de PH de la fase móvil o fuerza iónica para mejorar el efecto de separación.

Su función es equivalente al aumento de temperatura programado en la cromatografía de gases. La diferencia es que el valor de K se modifica cambiando la polaridad, el valor de pH o la fuerza iónica de la fase móvil. El aumento de temperatura programado de la cromatografía de gases aumenta de forma lineal o no lineal en cualquier momento según una tasa de aumento de temperatura predeterminada, que es un cambio continuo de temperatura, lo mismo es que su función es mejorar el efecto de separación cambiando el factor de separación del; componente separado.

Capítulo 8 Análisis espectroscópico de absorción atómica

8-2 ¿Qué es una fuente de luz nítida? ¿Por qué la espectrometría de absorción atómica utiliza una fuente de luz nítida?

Respuesta: La llamada fuente de luz de línea nítida es una fuente de luz que puede emitir una línea de emisión con un ancho medio estrecho de la línea espectral en el análisis de espectrometría de absorción atómica, desde el ancho medio de la línea espectral; la línea de absorción atómica es muy pequeña, es necesario medirla. El valor de absorción integrado de una línea de absorción con un ancho medio pequeño requiere un monocromador con una resolución de hasta 500.000. Esto todavía es difícil de lograr en las condiciones técnicas actuales. Utilizando una fuente de luz intensa, la absorción integrada se puede reemplazar calculando el coeficiente de absorción máxima.

8-6 ¿Cuál es el principio de funcionamiento del método de atomización en horno de grafito? ¿Cuáles son las ventajas y desventajas en comparación con la atomización por llama? ¿Por qué?

Respuesta: El principio de funcionamiento del método de atomización del horno de grafito es: utiliza corriente para calentar directamente el horno de grafito a una temperatura alta (2000 ~ 3000 °C) para atomizar el elemento a medir. Durante el proceso de atomización se utiliza muestreo directo y aumento de temperatura programado para eliminar interferencias y atomizar los elementos medidos.

En comparación con la atomización por llama: Ventajas: (1) La mayor ventaja es que la muestra inyectada se puede atomizar casi por completo. Especialmente para elementos que forman fácilmente óxidos refractarios, dado que no hay una gran cantidad de oxígeno y el grafito proporciona una gran cantidad de carbono, se puede obtener una mejor eficiencia de atomización.

(2) Los átomos permanecen en el camino de la luz durante mucho tiempo y la sensibilidad absoluta es alta. En el método de atomización con llama, los átomos en estado fundamental permanecen en el camino de la luz durante un corto tiempo, y algunos de los átomos en estado fundamental se recombinarán en óxidos simples, hidróxidos simples y óxidos metálicos dobles en la zona fría de la llama.

(3) El consumo de muestra es pequeño y las muestras sólidas, como plásticos y fibras, se pueden analizar directamente. El método de atomización por llama requiere que la muestra esté en estado líquido o gaseoso para que pueda ser expulsada junto con el gas.

(4) Incluso se pueden analizar sólidos en suspensión y emulsiones.

(5) Dado que la muestra se evapora completamente, casi no hay efecto de matriz.

Porque durante el proceso de programación de temperatura se elimina la incineración de sustancias orgánicas o inorgánicas de bajo punto de ebullición a temperaturas más altas, reduciendo la interferencia de los componentes de la matriz con los elementos a medir. La regla de atomización por llama no puede reducir directamente la interferencia de otros elementos y solo puede agregar otros reactivos a la muestra para suprimir la interferencia.

(6) Los elementos no metálicos cuyas líneas espectrales de vibración se encuentran en la región ultravioleta lejana se pueden analizar directamente.

(7) La temperatura de atomización es alta y ajustable, hasta 3400 ℃.

Desventajas: (1) La interferencia de los compuestos *** es mayor que la atomización con llama. Cuando la absorción de fondo generada por las moléculas * * * es grande, la temperatura y el tiempo de incineración deben ajustarse para que la absorción molecular de fondo no se superponga con la absorción atómica, y se debe utilizar el método de corrección de fondo para la corrección.

(2) Debido al pequeño volumen de muestreo, el volumen de muestreo y el cambio de posición en el tubo de inyección causarán desviaciones, por lo que la reproducibilidad es peor que el método de llama.

8-7 Explicar las causas y efectos de la absorción de fondo en el análisis de absorción atómica y cómo reducir este efecto.

Respuesta: (1) Absorción de luz por los componentes de la llama. Esto se debe a la absorción de la radiación de la fuente de luz por moléculas o grupos como OH, CH y CO en la llama. Cuanto más corta sea la longitud de onda, más grave será la absorción del componente de la llama; generalmente se puede eliminar ajustando el punto cero;

(2) Absorción de luz por haluros, óxidos, hidróxidos y algunas moléculas de sulfato y fosfato metálicos. En llamas de baja temperatura, este efecto es más evidente. En llamas de alta temperatura se vuelve menos perceptible debido a la descomposición molecular. Los óxidos e hidróxidos de metales alcalinotérreos muestran una absorción significativa en la misma región espectral de sus líneas de emisión; se pueden utilizar llamas de alta temperatura para reducir la absorción.

(3) Dispersión de la luz por partículas sólidas. Al realizar análisis de bajo contenido o de nivel de trazas, una gran cantidad de componentes de la matriz ingresan al atomizador. Estos componentes de la matriz forman humo o partículas sólidas durante la atomización para bloquear la dispersión del haz de luz en la trayectoria óptica, lo que resulta en una falsa absorción; los componentes de la matriz para reducir el impacto.

8-10 ¿A qué cuestiones es necesario prestar atención para garantizar o mejorar la sensibilidad y precisión del análisis de absorción atómica? ¿Cómo elegir las mejores condiciones para la espectrometría de absorción atómica?

Respuesta: Para garantizar o mejorar la sensibilidad y precisión de la espectroscopia de absorción atómica, las condiciones de análisis de la espectroscopia de absorción atómica deben seleccionarse adecuadamente, incluida la selección de líneas de análisis, corriente de lámpara de cátodo hueco, llama. , altura del quemador, estrecho Las condiciones experimentales incluyen el ancho de la ranura, las condiciones de trabajo de la fuente de luz, la velocidad del suministro de gas, la relación entre el flujo de gas y aire de combustión, etc.

Selección de condiciones óptimas: (1) Línea de análisis: Generalmente se selecciona la * * * línea de vibración del elemento a medir, pero al medir muestras de alta concentración se puede seleccionar la línea subsensible . Si la estabilidad de la llama es deficiente, se debe seleccionar la segunda línea sensible y la línea de absorción más fuerte para los oligoelementos.

(2) Banda de paso: cuando no haya líneas de interferencia adyacentes, seleccione una banda de paso más grande, 0,4 nm; cuando haya líneas de interferencia adyacentes, seleccione una banda de paso más pequeña, 0,2 nm.

(3) Corriente de lámpara de cátodo hueco: Para garantizar un flujo radiante estable y suficiente, se debe seleccionar una corriente de lámpara más baja.

(4) Llama: Para elementos que generan fácilmente compuestos difíciles de disociar se deben utilizar llamas de acetileno-aire de alta temperatura o incluso llamas de óxido acetileno-nitroso, por el contrario, para elementos que lo sean; Las llamas de alta temperatura, que se ionizan fácilmente, a menudo causan interferencias ionizantes graves, lo que no es adecuado. Se puede resumir de la siguiente manera: (1) la llama de aire-hidrógeno se utiliza para determinar el selenio y la llama de aire-acetileno se utiliza para determinar la llama de calcio, magnesio, hierro, cobre y zinc; Se utiliza para determinar aluminio, silicio, cromo, molibdeno, tungsteno.

(5) Altura del quemador: Ajuste la altura del quemador de manera que la llama de la lámpara de cátodo hueco pase por la zona de la llama con mayor concentración de átomos libres. Al medir muestras de alta concentración, el ángulo del quemador se puede girar para garantizar la sensibilidad.

El contenido de cobre en 8-14 muestras de orina se analizó mediante espectrometría de absorción atómica. La línea de análisis es de 324,8 nm. Los datos de medición se muestran en la siguiente tabla. Calcule la concentración másica de cobre en la muestra (ug mL-1).

Solución: Sea la concentración másica de cobre en la muestra CX ug mL-1.

Gráfico obtenido por método de adición estándar:

CX = 3,6 μg ml-1.

8-15 Utilizando plomo como patrón interno, el antimonio se determinó mediante espectrometría de absorción atómica. Tome 5,00 ml de solución de antimonio desconocida, agregue 2,00 ml de solución de plomo de 4,13 ug ml-1 y diluya a 10,0 ml, ASb/APb = 0,808.

Disuelva el antimonio y el plomo a la misma concentración,

ASb/APb =1,31, calcule la concentración másica de antimonio en la solución desconocida.

Solución: Sea CX ug mL-1 la concentración másica de antimonio en la solución desconocida.

Primera vez: csb 1 = = CPB 1 = = 0,826 ug mL-1.

ASB 1 = KSb csb 1 APB 1 = KPb CPB 1

∴ = = = 0.808

∴ Cx=1.335 ①

Segunda vez: CSb2 = CPb2

ASb2= KSb CSb2 APb2= KPb CPb2

∴ ==1.31

∴ =1.31 ②

CX de Lianli ① ② = 1.335×= 1.019 ug mL-1.

Capítulo 9 Análisis espectral de absorción ultravioleta

9-2 ¿Cuáles son los tipos de transiciones electrónicas? ¿En qué rango de longitudes de onda ocurren este tipo de transiciones?

Respuesta: Los tipos de transiciones electrónicas incluyen σ-σ*, ∏-∏*, n-σ*, n-∏*, transiciones de transferencia de carga y transiciones de campo de coordinación.

Entre ellos: σ-σ*: en la región ultravioleta del vacío, 10 ~ 200 nm.

∈—∏*: En la región casi ultravioleta, 200 ~ 380 nm.

N-σ*: En la región ultravioleta lejana y región ultravioleta cercana, 10 ~ 380 nm.

N-∏*: En la región casi ultravioleta, 200 ~ 380 nm.

Transición de transferencia de carga: en la región ultravioleta lejana y región ultravioleta cercana, 10 ~ 380 nm.

Transición del campo de coordinación: en la región de luz visible, 380 ~ 800 nm.

9-7 La isopropilacetona tiene dos isómeros: CH3-c(CH3)==ch-co-CH3 y CH2==c(CH3)-CH2-co-CH3. Sus espectros de absorción UV son los siguientes: (a) la longitud de onda de absorción máxima es de 235 nm, ε = 12000 L·mol-1cm-1 (b) no hay una fuerte absorción después de b) 220 nm; ¿Cómo se pueden distinguir los isómeros anteriores basándose en estos dos espectros? Intenta explicar por qué.

Respuesta: (a) CH3-C(CH3) = = CH-CO-CH3; (b) es CH2 = = c (CH3)-CH2-co-CH3.

Dado que la longitud de onda de absorción máxima de (a) es más larga que (b), la energía del sistema es menor, y el enlace C=C y el enlace C=O en el isómero anterior forman un * * * estructura de yugo, puede formar arquitecturas de menor energía que este último isómero.

Entonces (a) es CH3-C(CH3)==CH-CO-CH3.

9-10 ¿Cuál es la diferencia entre un espectrofotómetro UV-visible y un espectrofotómetro visible? ¿Por qué?

Respuesta: Diferencia: (1) Fuente de luz: Hay dos tipos de fuentes de luz: lámpara de tungsteno y lámpara de hidrógeno (o lámpara de deuterio se utiliza en el área de luz visible (360 ~ 1000 nm). ), y en el área ultravioleta se utiliza una lámpara de hidrógeno o una lámpara de deuterio.

(2) Dado que el vidrio absorbe los rayos ultravioleta, el monocromador debe utilizar un prisma (o rejilla) sensible al tiempo, y la celda de absorción de la solución también debe estar hecha de prismas sensibles al tiempo.

(3) El detector utiliza dos fotocélulas, una es una fotocélula de nitruro de cesio con un rango de longitud de onda de 625 ~ 1000 nm y la otra es una fotocélula de antimonio y cesio con un rango de longitud de onda de 200 ~ 625 nm. Los tubos fotomultiplicadores también son detectores comunes que son dos órdenes de magnitud más sensibles que las fotocélulas ordinarias.

Capítulo 10 Análisis espectral de absorción infrarroja

¿Cuáles son las condiciones para la absorción infrarroja de 10 l? ¿Todas las vibraciones moleculares producen espectros de absorción infrarroja? ¿Por qué

¿Qué?

Respuesta: El espectro infrarrojo se genera por la transición de niveles de energía vibratoria molecular (acompañada de la transición de niveles de energía rotacional).

Hay dos condiciones para la absorción infrarroja: (1) La radiación debe tener una energía que satisfaga justo las necesidades de transición material. (2) Existe un acoplamiento entre la radiación y la materia.

No todas las vibraciones moleculares producirán espectros de absorción infrarroja. Porque el espectro de absorción infrarroja debe cumplir las dos condiciones anteriores.

La radiación infrarroja tiene la energía adecuada para provocar transiciones vibratorias. Cuando una molécula es irradiada por luz infrarroja de cierta frecuencia, si la frecuencia de vibración de los grupos de la molécula es consistente con la frecuencia de la radiación infrarroja externa, se cumple la primera condición para cumplir la segunda condición, la molécula debe; tienen un cambio en el momento dipolar. Sólo las vibraciones que varían con el momento dipolar pueden causar bandas de absorción infrarroja observables. Cuando se cumplen ambas condiciones, se produce un espectro de absorción infrarroja.

10-4 ¿Cuál es la base básica para el análisis cualitativo de la espectroscopia infrarroja? Describa brevemente el proceso de análisis cualitativo infrarrojo.

Respuesta: El análisis cualitativo del espectro infrarrojo se basa en que cada compuesto tiene un espectro de absorción infrarrojo específico, y la posición, número, forma e intensidad de sus bandas varían con el compuesto y su estado de enfoque. . Se puede dividir a grandes rasgos en dos aspectos: grupo funcional cualitativo y análisis estructural cualitativo. La caracterización de grupos funcionales consiste en detectar qué grupos contiene una sustancia en función de la frecuencia de los grupos característicos en el espectro infrarrojo del compuesto, determinando así la categoría de compuesto relevante. El análisis estructural requiere el espectro infrarrojo y otros datos experimentales de un compuesto para inferir la estructura química del compuesto.

Proceso de análisis: (1) Separación y purificación de muestras: Purificar muestras mediante fraccionamiento, extracción, recristalización y cromatografía.

(2) Comprender otra información relacionada con las propiedades de la muestra.

(3) Análisis espectral.

(4) Comparar con el espectro estándar.

(5) Biblioteca informática de espectro infrarrojo y su sistema de recuperación.

10-5 ¿Cuáles son los factores que afectan la frecuencia del grupo?

Respuesta: Los factores que causan el cambio de frecuencia del grupo se pueden dividir aproximadamente en dos categorías, a saber, factores externos y factores internos.

【1】Factores externos: debido a diferentes muestras y condiciones de medición, así como a la influencia del entusiasmo de las astas de pollo y ciervo y otros factores externos, se producirá una desviación de frecuencia.

[2] Factores internos: (1) Efecto eléctrico: ① Efecto de inducción: Debido a las diferentes electronegatividades de los sustituyentes, la distribución de electrones en la molécula cambia a través de la inducción electrostática, lo que resulta en cambios en el enlace. constantes de fuerza y ​​cambios en grupos Frecuencia característica ② * * * Efecto yugo: múltiples electrones pueden moverse hasta cierto punto. * * * El efecto yugo promedia la densidad de la nube de electrones en el * * * sistema de yugo, reduce la constante de fuerza y ​​reduce la frecuencia de vibración ③ Efecto de campo dipolar.

(2) Enlaces de hidrógeno: Los enlaces de hidrógeno se forman fácilmente entre los grupos carbonilo y los grupos hidroxilo, reduciendo la frecuencia de los grupos carbonilo.

(3)* * *Acoplamiento de vibraciones: si las frecuencias de vibración de dos grupos de vibración adecuadamente combinados son similares posteriormente, pueden interactuar y dividir el pico del espectro en dos, uno con una frecuencia más alta que la normal. frecuencia. Una frecuencia inferior a la normal.

(4) Vibración de Fermi: cuando la frecuencia doble de una vibración está cerca de la frecuencia fundamental de otra vibración, se produce un fuerte pico de absorción o división debido a la interacción.

(5) Barrera tridimensional: Debido a la barrera espacial, el yugo entre grupos se restringe y la frecuencia fundamental aumenta.

(6) Tensión del anillo: El anillo de cuatro miembros tiene la mayor tensión y la mayor frecuencia fundamental.

10-11 El espectro infrarrojo de un compuesto en el rango de 3640 ~ 43500px-1 se muestra en la Figura 10-20. ¿Cuál debería ser el compuesto: hexaclorobenceno (I), benceno (II) o 4-terc-butiltolueno (III)? Explique por qué.

Respuesta: Es 4-terc-butiltolueno (III).

Debido a que su espectro tiene una fuerte absorción cerca de α=2900 cm-1, y los enlaces C-H saturados tienen una fuerte absorción en 2960 ~ 71250 px-1, solo (III) tiene enlaces C-H saturados.