新人教版《分子的立體結(jié)構(gòu)》素材1

紅外光譜與有機(jī)分子官能團(tuán)紅外光譜具有高度的特征性，不但可以用來研究分子的結(jié)構(gòu)和化學(xué)鍵，如力常數(shù)的測定等，而且廣泛地用于表征和鑒別各種化學(xué)物種。紅外識譜歌紅外可分遠(yuǎn)中近，中紅特征指紋區(qū)，1300來分界，注意橫軸劃分異。看圖要知紅外儀，弄清物態(tài)液固氣。樣品來源制樣法，物化性能多聯(lián)系。識圖先學(xué)飽和烴，三千以下看峰形。2960、2870是甲基，2930、2850亞甲峰。1470碳?xì)鋸潱?380甲基顯。二個甲基同一碳，1380分二半。面內(nèi)搖擺720，長鏈亞甲亦可辨。烯氫伸展過三千，排除倍頻和鹵烷。末端烯烴此峰強(qiáng)，只有一氫不明顯?；衔铮宙I偏，～1650會出現(xiàn)。烯氫面外易變形，1000以下有強(qiáng)峰。910端基氫，再有一氫990。順式二氫690，反式移至970；單氫出峰820，干擾順式難確定。炔氫伸展三千三，峰強(qiáng)很大峰形尖。三鍵伸展二千二，炔氫搖擺六百八。芳烴呼吸很特征，1600～1430。1650～2000，取代方式區(qū)分明。900～650，面外彎曲定芳?xì)?。五氫吸收有兩峰?00和750；四氫只有750，二氫相鄰830；間二取代出三峰，700、780，880處孤立氫醇酚羥基易締合，三千三處有強(qiáng)峰。C－O伸展吸收大，伯仲叔醇位不同。1050伯醇顯，1100乃是仲，1150叔醇在，1230才是酚。1110醚鏈伸，注意排除酯酸醇。若與π鍵緊相連，二個吸收要看準(zhǔn)，1050對稱峰，1250反對稱。苯環(huán)若有甲氧基，碳?xì)渖煺?820。次甲基二氧連苯環(huán)，930處有強(qiáng)峰，環(huán)氧乙烷有三峰，1260環(huán)振動，九百上下反對稱，八百左右最特征?？s醛酮，特殊醚，1110非縮酮。酸酐也有C－O鍵，開鏈環(huán)酐有區(qū)別，開鏈強(qiáng)寬一千一，環(huán)酐移至1250。羰基伸展一千七，2720定醛基。吸電效應(yīng)波數(shù)高，共軛則向低頻移。張力促使振動快，環(huán)外雙鍵可類比。二千五到三千三，羧酸氫鍵峰形寬，920，鈍峰顯，羧基可定二聚酸、酸酐千八來偶合，雙峰60嚴(yán)相隔，鏈狀酸酐高頻強(qiáng)，環(huán)狀酸酐高頻弱。羧酸鹽，偶合生，羰基伸縮出雙峰，1600反對稱，1400對稱峰。1740酯羰基，何酸可看碳氧展。1180甲酸酯，1190是丙酸，1220乙酸酯，1250芳香酸。1600兔耳峰，常為鄰苯二甲酸。氮氫伸展三千四，每氫一峰很分明。羰基伸展酰胺I，1660有強(qiáng)峰；N－H變形酰胺II，1600分伯仲。伯胺頻高易重疊，仲酰固態(tài)1550；碳氮伸展酰胺III，1400強(qiáng)峰顯。胺尖常有干擾見，N－H伸展三千三，叔胺無峰仲胺單，伯胺雙峰小而尖。1600碳?xì)鋸?，芳香仲胺千五偏。八百左右面?nèi)搖，確定最好變成鹽。伸展彎曲互靠近，伯胺鹽三千強(qiáng)峰寬，仲胺鹽、叔胺鹽，2700上下可分辨，亞胺鹽，更可憐，2000左右才可見。硝基伸縮吸收大，相連基團(tuán)可弄清。1350、1500，分為對稱反對稱。氨基酸，成內(nèi)鹽，3100～2100峰形寬。1600、1400酸根展，1630、1510碳?xì)鋸?。鹽酸鹽，羧基顯，鈉鹽蛋白三千三。礦物組成雜而亂，振動光譜遠(yuǎn)紅端。鈍鹽類，較簡單，吸收峰，少而寬。注意羥基水和銨，先記幾種普通鹽。1100是硫酸根，1380硝酸鹽，1450碳酸根，一千左右看磷酸。硅酸鹽，一峰寬，1000真壯觀。勤學(xué)苦練多實踐，紅外識譜不算難。紅外光譜發(fā)展史雨后天空出現(xiàn)的彩虹，是人類經(jīng)常觀測到的自然光譜。而真正意義上對光譜的研究是從英國科學(xué)家牛頓(Newton)開始的。1666年牛頓證明一束白光可分為一系列不同顏色的可見光，而這一系列的光投影到一個屏幕上出現(xiàn)了一條從紫色到紅色的光帶。牛頓導(dǎo)入“光譜”（spectrum）一詞來描述這一現(xiàn)象。牛頓的研究是光譜科學(xué)開端的標(biāo)志。從牛頓之后人類對光的認(rèn)識逐漸從可見光區(qū)擴(kuò)展到紅外和紫外區(qū)。1800年英國科學(xué)家W.Herschel將來自太陽的輻射構(gòu)成一副與牛頓大致相同的光譜，然后將一支溫度計通過不同顏色的光，并且用另外一支不在光譜中的溫度計作為參考。他發(fā)現(xiàn)當(dāng)溫度計從光譜的紫色末端向紅色末端移動時，溫度計的讀數(shù)逐漸上升。特別令人吃驚的是當(dāng)溫度計移動到紅色末端之外的區(qū)域時，溫度計上的讀數(shù)達(dá)到最高。這個試驗的結(jié)果有兩重含義，首先是可見光區(qū)域紅色末端之外還有看不見的其他輻射區(qū)域存在，其次是這種輻射能夠產(chǎn)生熱。由于這種射線存在的區(qū)域在可見光區(qū)末端以外而被稱為紅外線。（1801年德國科學(xué)家.Ritter考察太陽光譜的另外一端，即紫色端時發(fā)現(xiàn)超出紫色端的區(qū)域內(nèi)有某種能量存在并且能使AgCl產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，該試驗導(dǎo)致了紫外線的發(fā)現(xiàn)。1881年Abney和Festing第一次將紅外線用于分子結(jié)構(gòu)的研究。他們Hilger光譜儀拍下了46個有機(jī)液體的從到微米區(qū)域的紅外吸收光譜。由于這種儀器檢測器的限制，所能夠記錄下的光譜波長范圍十分有限。隨后的重大突破是測輻射熱儀的發(fā)明。1880年天文學(xué)家Langley在研究太陽和其他星球發(fā)出的熱輻射時發(fā)明一種檢測裝置。該裝置由一根細(xì)導(dǎo)線和一個線圈相連，當(dāng)熱輻射抵達(dá)導(dǎo)線時能夠引起導(dǎo)線電阻非常微小的變化。而這種變化的大小與抵達(dá)輻射的大小成正比。這就是測輻射熱儀的核心部分。用該儀器突破了照相的限制，能夠在更寬的波長范圍檢測分子的紅外光譜。采用NaCl作棱鏡和測輻射熱儀作檢測器，瑞典科學(xué)家Angstrem第一次記錄了分子的基本振動（從基態(tài)到第一激發(fā)態(tài)）頻率。1889年Angstrem首次證實盡管CO和CO2都是由碳原子和氧原子組成，但因為是不同的氣體分子而具有不同的紅外光譜圖。這個試驗最根本的意義在于它表明了紅外吸收產(chǎn)生的根源是分子而不是原子。而整個分子光譜學(xué)科就是建立在這個基礎(chǔ)上的。不久Julius發(fā)表了20個有機(jī)液體的紅外光譜圖，并且將在3000cm-1的吸收帶指認(rèn)為甲基的特征吸收峰。這是科學(xué)家們第一次將分子的結(jié)構(gòu)特征和光譜吸收峰的位置直接聯(lián)系起來。圖1是液體水和重水部分紅外光譜圖，主要為近紅外部分。圖中可觀察到水分子在739和970nm處有吸收峰存在，這些峰都處在可見光區(qū)紅色一端之外。由于氫鍵作用，液體水的紅外光譜圖比氣態(tài)水的譜圖要復(fù)雜得多。紅外光譜儀的研制可追溯的20世紀(jì)初期。1908年Coblentz制備和應(yīng)用了用氯化鈉晶體為棱鏡的紅外光譜議；1910年Wood和Trowbridge6研制了小階梯光柵紅外光譜議；1918年Sleator和Randall研制出高分辨儀器。20世紀(jì)40年代開始研究雙光束紅外光譜議。1950年由美國PE公司開始商業(yè)化生產(chǎn)名為Perkin-Elmer21的雙光束紅外光譜議。與單光束光譜儀相比，雙光束紅外光譜議不需要由經(jīng)過專門訓(xùn)練的光譜學(xué)家進(jìn)行操作，能夠很快的得到光譜圖。因此Perkin-Elmer21很快在美國暢銷。Perkin-Elmer21的問世大大的促進(jìn)了紅外光譜儀的普及?，F(xiàn)代紅外光譜議是以傅立葉變換為基礎(chǔ)的儀器。該類儀器不用棱鏡或者光柵分光，而是用干涉儀得到干涉圖，采用傅立葉變換將以時間為變量的干涉圖變換為以頻率為變量的光譜圖。傅立葉紅外光譜儀的產(chǎn)生是一次革命性的飛躍。與傳統(tǒng)的儀器相比，傅立葉紅外光譜儀具有快速、高信噪比和高分辨率等特點。更重要的是傅立葉變換催生了許多新技術(shù)，例汝步進(jìn)掃描、時間分辨和紅外成像等。這些新技術(shù)大大的拓寬了紅外的應(yīng)用領(lǐng)域，使得紅外技術(shù)的發(fā)展產(chǎn)生了質(zhì)的飛躍。如果采用分光的辦法，這些技術(shù)是不可能實現(xiàn)的。這些技術(shù)的產(chǎn)生，大大的拓寬了紅外技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域。是用紅外成像技術(shù)得到的地球表面溫度分布和地球大氣層中水蒸氣含量圖。沒有傅立葉變換技術(shù)，不可能得到這樣的圖像。圖Perkin-Elmer21雙光束紅外光譜議。該儀器是由美國Perkin-Elmer公司1950開始制造，是最早期商業(yè)化生產(chǎn)的雙光束紅外光譜議。紅外光譜的理論解釋是建立在量子力學(xué)和群論的基礎(chǔ)上的。1900年普朗克在研究黑體輻射問題時，給出了著名的Plank常數(shù)h,表示能量的不連續(xù)性。量子力學(xué)從此走上歷史舞臺。1911年WNernst指出分子振動和轉(zhuǎn)動的運動形態(tài)的不連續(xù)性是量子理論的必然結(jié)果。1912年丹麥物理化學(xué)家NielsBjerrum提