các phương pháp phân tích vật lý và hóa lý câu hỏi và bài tập

Hãy tính toán với độ chính xác 0,001 tính theo cm'1, mm và MHz ba vạch hấp thụ đần tiên trong phổ hấp thụ quay của phân tử H37C1 nằm trong miền phổ hồng ngoại sóng dài, nếu biết khoảng c

PGS TSKH.NGUYỄN ĐÌNH TRIỆU TS.NGUYỄN ĐÌNH THÀNH

CẮC PHƯ0II6 PHÁP PHÂN TÍCH

CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP

NHÀ XUẤT BẢN KHOA HỌC y À KỸ THUẬT

MỤC LỤC• 1»

Trang

P h ẩ n II Gâu hổỊ v à bài tâp k iểm tra trắc n gh iệm 370

Phần I CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP

Chương 1 KHÁI NIỆM CHUNG

sóng, tia X, tia kliả kiến, tia tử ngoại, tia hồng ngoại

'1 2 ,Các bước sóng sau nằm trong miền nào của bức xạ điện từ; 1 cfn, 0,8 ịtm (l^m=10'6m), 10 ịxm, 100 nm, 10 nm?

1.3 Các bưốc sóng sail nằm trong miền nào của bức xạ dỉện từ: 983 cnv1, 3,0.104 cm"1, 5,0 cm \ 8,7.104 cm 5?

1.4 Một nguyên tử tương tác với ánh sáng bằng cách hấp thụ một lượng năng lượng tương đường với bước sồng cửa ánh sáttg Nếu nguyên tử có ‘Vạch" phổ ở 400 iim thì

nó hấp thụ năng lượng bao nhiêu? (cọi vận tốc ánh sáng trong chân không là 3,0.1010 cm/s).

1.5 Một nguyên tử hấp thụ năng lượng bằng 3,0.10' 19 J Vạch phể củà nguyên tử này có bước sóng bao nhiêu (theo nm)?

1.6 Một nguyên tử hấp thụ năng lượng bằng 5,0.10'19 J Vạch phô’ của nguyên tử

này có số sóng bao nhiêu?

1.7 Hãy tính năng lượng của photon có bước sống bằng 0,05 nm.

1 8 Bhọton có sô" Í5óng 2,5.10'B c m 1 sẽ có íạăng lượng bằng bảo nhiệu?

1.9 Giẳn đồ 4 mức nằngTượng thấp nhất của một nguyên tử như sau:

Khi ngụyên tví nằm ỏ trạng thái nâng lượng thấp nhất thì mức nào biểu diễn nẳĩig lượng cửa nguyên tử? Điều gì xảý ra đối vdi năng lượng cùa nguyên tử nếu nó bị kidh thích

từ Ej đến E2, đến Ea, V.V.? Điều gì xảy ra trước khi nguyên tử b ị kích thích từ Èt lêriẼ2?!

phân tử và nhiệt độ T được biểu diễn như sau:

B;

Phẩn I CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP

Chương 1 KHÁI NIỆM CHUNG

1 1 Hãy sắp xếp các miền ậnh sáng sau theo thứ tự tăng dần về năng lượng: vi

sóng, tía X, tia khả kiến, tia tử ngoại, tia hồng ngoại.

1.2 Các bước sóng sau nằm trong miền nào của bức xạ <fịện từ: 1 cỉn, 0,8 ịim

nó hấp thụ năng lượng bao nhiêu? (coi vặn tốc áíih sáng trong chân không là 3,0.1010 cm/s).

1.5 Một nguyên tử hấp thụ năng lượng bằng 3,0.10'19 J Vạch phể oủa nguyên tử này có bước sóng bao nhiêu (theo nm)?

1.6 Một nguyên, tử hấp thụ năng lượng bằng 5,0.10'1<J J Vạch phổ của nguyên tử này có số sóng bao nhiêu?

1.7 Hãy tính năng lượng của photon có bước sóng bằng 0,05 nm.

1.8 Photon có số' sóng 2.5.10'5 cm"1 sẽ có năng lượng bằng bao nhiệiứ.r 1.9 Giản đồ 4 mức hằng lừỢiig thấp ìihâ't của một nguyên tử như'san:

Khi* nguyên tử nằm ở trạng thái năng lượng thấp nhất thì mức nào biểu diễn nầụg

lừỢng cua nguyên tử? Diều gì xẳỳ ra đôi vởí năng lứợng của nguyên tử nếu nó bị kỉch tlxích

từ Eị đến E2, đến Eạ V.V.? Điều gì xảy ra trước khi riguyên tử bị kích thích từ Ềi lển' È2?iU

phân tử và nhiệt độ T được biểu diễn như sau:

trong đó k là hằng sô' bằng 1,38.10'2a J/K (K: nhiệt độ Kelvin) Nguyên tử hay phân tử có

mức năng lượng chuyển thấp nhất? Hãy tính., toán năng lượng chuyển của nguyên tử ồ

25°c.

năng qưay của phân tử tăng hay giảm?

1 12 Sự khác "nhảu giữa các mức năng lượng quay tương ứng với ánh sáng trong miền vi sóng của bức xạ điện từ Phân tử hấp thụ ánh sáng có X=1,0 cm Sự khác nhau vể

năng lượng giữa các mức nâng lượng quay gây nên hấp thụ này là bao nhiêu?

22,9.10'23 J Bước sóng ẩnh sáng cấh thiết dể kích thích phân tử c o từ mức quay Ei lên

mức quay Ea là bao nhiêu?

của phân tử; Momen quay được xác định như sau: I=|ẮT2, trong đó n Ịà khối lượng rút gọn,

r ià khoảng cách giữa cẩc khối chất điểm Hợp chất nào sau sẽ có khoảng cắch lớn hơn giữa các mức năng lượng quay?

cho bước chuyển từ Ej đến E2 của hai hợp chất có píc ở lcm đối vối À-Ẻ và ố' 1,5 Cĩĩi đối với

hãy dự đoán điều gì xảy ra đối với phân tử đang dao động nếu năng ỊựỢng tặng lên?

1 Ĩ 8; Khoảng cách mức nărig lượng dao động điển hình ỉà 2,0,1c)'20 J bước sống ánh sáng cần thiết để gây nên bưốc chuyển này là baò nhiêu?

Vì sao? Liên kết nào có khoảng cách năng lượng dao động gần nhất?

chính).

! ■ - >;.?ỉ ■‘■-V.- •• '-Ò ĨỊ‘ ộííiiậtáa áv '(■

Chương 2 PHổ HỒNG NGOẠI VÀ RAMAN

2.1 Hằy tính toán với độ chỉnh xấc 0,001 (tính theo cm'1, mm và MHz) năm vạch

ngpại sóng đài, nếu biết khoảng cách hạt nhân ly ^ lã Ẳ Hãy vẽ sợ đổ các mức năng lượng quay và phổ Hệ các mức năng lượng và phể sẽ chuyển dịch về phía nào đốì với phân tử

12C^O?

2.2 Hãy tính toán với độ chính xác 0,001 (tính theo cm'1, mm và MHz) ba vạch hấp thụ đần tiên trong phổ hấp thụ quay của phân tử H37C1 nằm trong miền phổ hồng ngoại sóng dài, nếu biết khoảng cách hạt nhân r0=l,27Ẫ, Hãy vè sơ đồ các mức năng lượng- quay, các bước chuyển có thể có và phổ Hệ các mức năng lượng và phể sẽ chuyển dịch về phía nào đối với phân tử H35C1? D37C1? D35C1?

2.3* Hãy xây dựng hệ thông năm trạng thái quay đầu tiên của phân tử HC1, sử dụng bảng các hằng sô' phân tử <33^10,5909 cm'1, 1^1,2747.10'8 cm) Trên cơ sở các qui tắc chọn lựa đối vối AJ hãy tính toán và vẽ sơ đồ phổ hổng ngoại và phổ tán xạ tể hợp (phổ Raman) (theo cm*1).

2.4 Hăy xây dựng hệ thông năm trạng thái quay đầu tiên của phân tử NO, sử đụng

bảng các hằng sô' phân tử (Be=l,705 cm'1, re=l,1508.1CT8 cm ) Trên cợ sở các qui tắc chọn

lựã đối vối AJ hãy tính toán và vẽ sơ đồ phổ hồng ngoại và phổ tán xạ tể hợp (phể Ramajt) (theo cm"1).

2.5 Hầy xây dựng Jiệ thống năm trạng thái quay đầu tiên của phận tử c ọ , sử dụng

bảng các h ằ n g sô' p h â n tử (Be==l,9313 cm"1, r e~l,1282.10"0 cm) T rên cơ sở các (ỊU1 tắc chọn

lựa đôi với ÁJ hãy tính toán và về sơ đồ phổ hồng ngoại và phổ tán xạ tổ hợp (Phô Ẹamạn)

2.6 Số sóng của ba vạch phể hap thụ quay đậu tiên của phân tử H36C1 trọng vùng hồng ngọại gqụg dài là 20,88; 41,74 vạ 62,58 em'1 Hãy xác định hang so quay B0 (cm;1), momen quay i 0 (g.cm2.10^°) và khoảng cách giữa các hạt nhân r0 (Ắ) với độ chỉnh xác 0,001.

2.7 Sô" sóng của ba vạch phổ hấp thụ quay đầu tiên của phân tử 12c 160 là 3,85; 7,69

và 11,53 crrr1 Hầy xác định hằng sô' quay Bo (cm-1), momen quay i 0 (g.cm2.ÌÒUo) vặ khọảng cách giữa các hạt nhân r0 (Ấ) vởi độ chính xác 0,001.

2.8 Trong phổ tán xạ tổ hợp quay (phổ Raman) của oxit cacbon được lcích thích bằng vạch thủy ngân Xk,=4358Ẵ (v^22 944,5 icmr1) có các vạch vối số sóng sau: 22 933,0; 22 92.5„3; J2.2 917,3; 22.909,9 Hẩỵ xác đinh hằng sô' quay B0, momen quay lo và khoảng cách, giữa các hạt nhân r0 khi bỏ qua hiệu ứng kéo li tâm.

2.9 Trong phổ tán xạ tổ hợp quay (phể Raman) của hiđro oó các vạcli với sự.địch

cỊiuyển Av sau SP vổi vạch kích thích: 354,38; 587,06; 814,41 và 1034,65 em'1 Hẵỵ xáp định

hằng SỐ' quay B0, momen quay If) và khoảng cách giữa các hật nhân r0 khi bỗ qua hiệu ứug,

kéo li tâm.

2.10 Trong phổ tán xạ tổ hợp quay (phổ Raman) của HD có các vạch với sự dịcli chuyển Av sau so với vạch kích thích: 267,09; 443,08; 616,09 và 784,99 cm**1 Hãy xác định

hằng sô' qiiaỵ B0, moraen quay I0 và khoảng cách giữa các hạt nhân r„ khi bỏ qua hiệu ứng

2.12 Trong phổ hấp thụ ví sóhg của Đ8lBr đo được các vạch hấp thụ đầu tiên sau

củá các bước chuyển quay:

quay J đốĩ với vạch mạnh nhat ở các iihiệt độ 200 và 300K Hăy đánh giá độ sài lệciì’ của

các trạng thái phân tử nhận được Biết mD=2,014102; mBr=80,916292.

0)e=2l4,519 cmT1 và 0)^ -0 ,6 0 7 4 em'*1 (đốì với iôt) hãý tính toán năng lượng cằc trạng thái

dao động của các phân tử F2 và I2 đối với v=0, 1, 2, 3.

2.14 -Trong phổ hấp thụ hồng ngoại của phận tử HBr quan sát thấy các vạch hấp thụ dao độtig-quaỵ 1-0 và 2-0 với trung tâm vạch ố 2558,53 vá 5026,60 cm"1 Hẳý xác định

2.15 Trổng phổ hấp thụ hồng ngoại của phân tử H35C1 quan sát thấy một dầy liên tục các vạch, hấp thụ dao độĩig-quay có cường độ giảm mạnli khi fcắng sô' sóng e&a Vạch

Trưng tâm vạch nằm ở 2885,98; 5667,98; 8346,78;-10922,80 và i3 3 0 6 ;£ !£ c iif'Hẳý xầc áịửh

các vạch dao động trên thuộc bưỚG chuỵểtì v ^ ^ rìà i^ v ấ xầc định tần1 s ố đ ầ ố ^ iìg ^ í h ặ ị ílr

vạch dao động trên, thuộc bước chuyển V -v” nào vặ xác định tần sô' dao động <oe, hằng số điêu ho à coexe) và hằng số' lực ke của phân tử trên.

hằng số’ quay (cnr1)

Hãy xác định hằng số quay Be và hằng số’ của tương tác đao động-quay a e.

Hãy xác định Be và hằng sô" tương tác dão động-quay ae.

2.19 Hãy tính toán phổ dao động-electron của phân tử c o theo các hằng sô'phân

tử đối với bước chuyển electron A ’n -X 1^ vối sự thay đổi trạng thái đao động V ’ và v " từ ọ đến 3 Hãy sắp xếp các sô' sóng nhận được thành bảng Delanđra Hãy vẽ sơ đồ các bước chuyển tính được, ở trạng thái A1!! phân tử c o có Te-65075,6 cm"1, coe=1515,61 cm"1,

0 ^ - 1 7 ,2 5 cm"1 và ở trạng thái x ’r có Te=0 cm"\ coe~2170,12 cm"1, 0)exo=13,37 em'*1.

2.20 Hãy tính toán phổ dao động-electron của ion CO+ theo các hằng số phân tử đối

với bước chuyển electron B*£-X2]£ với sự thay đểi trạng thái dao động v' và v” từ 0 đến 3

Hãy sắp xếp các sô" sóng nhận được thànli bảng.Delanđra, Hãy vẽ sơ đồ các bước chuỳển tính được, ở trạng thái B2I ion CO+ có Te=4587,7 cm~Y 0V=1734,18 cnrVcùexe-27,93 ciif1 và

ỏ trạng thái x ?'£ có Tp=0 cm"1, ((>,,=2215,10 Cttf1, coexe=15,44 cm“\

2.21 Hãy tính toán phổ đaọ động-electron của phân tử N2 theo cầc hằng số phân tử

đối với bước chuyển electron A’n -X 's vởi sự thay đổi trạng thái dao động v' và u” tữ 0 đến

3 Hăy sắp xếp các sô' sóng nhận được thằnh bang Delaridra Hấy vẽ sơ đồ cac bước chuyển tính được Ở trạng thái A:n phân tử Na có TcF69285,6 crir1,1 (ũe~Í693,7Ó cm"1, roexe-1 3 ,8 2 cm'1 và ồ trạng th á iX 1! có To=0 cm-1, 0^2359,3 cm-1, coeXe-14,95 crtr1.

2.22 Đối với phân tử HI O)e=23Ò8,901 cm'1, còn DI C0e=1639,655 em’*1 Hãy xác định hằng số quay cùa phân tử DI nếu đôi vối HI Be=6,5111 CIIT1.

2.23 Trong phổ hồng ngoại của phận tử H8BC1 có các vạch với trung tậm vạch nặịn

ỏ 2S85,98; 5667,98; 6346,78; 10922,8p và 13.396,22 en f1 (cường độ vạch giậm rõ rệt khi tăng tần số) Từ các sô liệu này hãy xác định hằng sô' dao động (« v C 0e.xc) yà ỉiặĩig số iực ke cụạ

2.24 Một lò so A được gắn vối một quả cầu có khối lượng 1 ,0 'g Lò^sõ-có hằiig-sô^lực 4,0xl0"5 N/òm! Tần sô' của hệ này là bao nhiêu khi nó đao động? Đơn vị cốá tần s ố ;là*gì?

2.25; Một lò so (có k~5xlÒ‘5 N/cm) được nối với hai quả cầti có kHồì lựợng 1»0 và 2,0

g Nếu quả cầu 1,0 g được keo ra khỏi vị t;rí cân bằng 2 cm và qua cầu 2,0 g được kéọ w i

cm thì thế năng của hệ ià bao nhiêu? (Gợi ý: 1 N.cin- 1 J).

2.26 Một hệ lò so được kéo càng sạo chọ thế năng là 3,6xl0’6 J Nếu hặng sộ" lực cụa

lò so là 9xl0'5 N/cm và hai qụả cầu gắn; vối lò so mỗi quả có khối lượng 1,0 g thì tổng số

khoảng cách của các quả cầu từ vị trí cân bằng phải ìặ bao nhiêu?

2.27 Tần số’ dao động của hệ sạu là bao nhiêu?

2.29 Mỗi quả cầu củạ hệ lò so ồ dưới có thể được kéo ra đến giá trị dj hoặc d2 bất

kỳ Các giá trị có thể có đối với thế năng của hệ này là bao nHiêu?

k = 5 i0 ‘6 N/cm

A A A A / V — 2-30* Nếu liằng sô lực của liên kêt C-H là 5,0 N/cm và khối liíỢng của nguyên tử cacbon và hiđro bằng 20x l 0'24 g và l , 6x l 0*24 g tươiig ứng thì tần sô' daò động của liên kết

C-H là bấo nhiêu?

2.31 Nếu hằng sô" lực của liên kết C-D là 5,0 N/cm thì tẩn sô' dao động của liên kết

2.32 Tính tọán tần sô dap động của liên kết O-H nếu hằng sô' ỉực của liên kết này bằng 5,0 N/cm, biết rằng Hoh- 1.5x l0‘24 g).

2.33 Tính toáĩỊ tần sộ dao động của liên kết c = c nếu hằng số lực của liên kết này

bang 1,0x10 N/cm, biết.•rằng [ic=Q =1,0x10*^ g)

2.34 Tần sô' dao động của liên kết được tính như sau:

v = 27T Hãy tìm biểu thức cho Ev theo ^ và k Đơn vị đo của Ev là gì? Giá trị cụa Ẽv là bao nhiêu khi V-0?

liễn kết và mức năng lứợng cao hơn tiếp theo là bao nhỉệu? giữa các trạng thấi năng lửỢíig

V=1 và v=2? giữa hai mức năng lượng bất kỳ liên tiếp?

2.36 Hãy tìm pỊuíơng trình biểu thị mếi quan hệ giữa bước sóng ánh sáng hạp thụ gây nên bước chuyển gịữa hại mức năng lượng trong phân tử AB, hằng số lực của liên kết

A B, kA.B, và khối lượng rút gọn của hai nguyên tử A và B.

2.37 Hãy tìm phương trình biểu thị mối quan hệ giữa sô' sóng ánh sáng hấp thụ gây nên bựớc chuyển giữa hại mức nàng lượng liền nhau trong phân tử AB, hằng số lực

của liên kêt A-B, kA.B, và khối lượng rứt gọn của hai nguyên tử A và B, | 1AB.

2.38 Tần sô cùa liên kết C-H được tính toán từ hằng so lực và khối lượng rút gọn

cửa các riguyên tử và có giá tírị 9,3xl01âs_1 Bứốc sóng (nm) và số sóng (cm 1) của băĩìg hấp

thụ chính (bưởc chưyển v=0 đến v=l) đối với liêh kết C-H là báo nhiêu?

2.39 Cho rằng các mức năng lượng v=0, V=1 và V-2 đửợc sắp đặt đều nhau, khi đố

bưốc sóng (nm) và số” sóng (cnf l) của băng hấp thụ họa âm thứ nhất (bước chuyểri V-0 đến v=2) đốĩ với liên kết C-H là bao nhiêu?

2.40 Hãy tính toán bước sóng và scT sóng của băng hấp thụ chính cho dao động

0=0 Cho rằng hằng số lực là 1,0x10 N/cm, Hc=0= l,2xl(rz:?g).

2.41 Xỉclopẹntạnon có băng hấp thụ mạnh ở 1750 c m 1 tương ứng với đao động của

nhóm > c= 0 Cha rằng đây lặ băng hấp thụ chínli, hãy tính toán hằng số lực cho liên kết

> c = 0 trong phân tử xiclopentanon ( ịj ,(>0=1,2 x ìcr^g).

2.42 Dao động kéo cắng liên kết C-C gây nên các hấp thụ trong miền sóng sau:

7,0 m ti > C = C C 6 , 0 ^ m C=.C — 4,5 ụ-m

Hãy sắp xếp ba liên kết này theo thứ tự giảm dần của hằng số lực, 2.43 Các dao động kéo căng liên kết chính của các liên kết gây nên các hấp thụ trong miền phổ sau:

công thức II được dẫn ra ỏ dưối Cấu trúc nào khống phù hợp vối phổ? Tại sao?

ifV-ih 2.46 Một phần phổ hồng ngoại của hợp chất mà cấu trúc của Ĩ1Ó là công thức I hoặc

công thức II được dẫn ra ỏ ’dưới Cấu trúc nào không phù hợp với phổ? Tại sao?

công thức II được dẫn ra ở dưới Cấu trúc nào phù hợp với phổ? Tại sao?

o

II CH3CH2OCH2C=CCHá

V, cm' 1

công thức II được dẫn ra ồ diíới Cấu trúc nào phù hợp với phổ? Tại sao?

: c h 3c i c h |= c h c = c h OH3r)ci=CGH3

2.50 Một hợp cliất có pliể hồng ngoại nhừ ở hinli dưới Trong so các cấu triic I, II,

III hoặc IV, cấu trúc nào phù hợp nhất với phổ nhận được?

2.52 Phổ hồng ngoại của các hdpchất san khác nhau như thế nào?

CeH5CH2NH*, CHaCON(CH3)2 2.53 Phổ hồng ngoại của các hợp chất sau khác nhau như thế nào (mẫu ghi lỏng)?

2.54 Phổ hồng ngoại của các hợp chất sau khác nhau như th ế nàồ (ĩnẫu ghi lỏng)?

A) CH3(CH2)i,COOH , B) (Cfỉ.,)3CCHOHCH2CH3, l ' ) ị % ~ Ệ U

2.55 ‘Khi vọng hóa amit

tl ị -**-'-: 'v

có thể tạo thành hai sản phẩm phản ứng sau:

Trên hình dưới dần ra phổ của hợp chất nhận được Hãy xác định công thức nào ở

lOOr

dưới đây thuộc về mỗi xeton nào sau?

Khi ghi phổ của một chất người ta nhận được các đỉnh hấp thụ ở các vùng sau:

3310, 2930, 2854, 1665', 1616, 1550 cm"1 Sạn phẩm nào đã được! ghi phổ?

phổ tương ứng với các hợp chất sau (dung dịch trong CCLt):

OH

o,N

dung dịch phenol trong CCI4 (C=0,025 M) và cũng dung dịch này nhưng có cho thêm tetrạphenylsilan (0,‘6 M), điphenyl ete (1 M) và điphenyl suníua (2 M) Hãy xác định đường cong hấp thụ cho mồi dung dịch và giải thích đặc trưng của Gác liên kết híđro được tạo thành.

2.61 Phổ hấp thụ hồng ngoại của các đung dịch N-metyìanilin trong trietylamin,

piriđin và xicìohexan điíỢc đưa ra ở dưới Hãy xác định đường coĩig hấp thụ cho mỗi đung

dịch nếu biết rằng trietylamin chất cho electron mạnh hơn piriđin.

trorig GCI4 (0,06 M) ồ miền dao động hổạ trị của nhóm hiđroxi khi thêm: a) 0,5 M

trietylamin; b) 1 M axetophenon; c) 2,5 M đietylanilin.

16

2.63 Hãy tìm vạch hấp thụ trong miền 3600-3300 cm-1 cho các đung dịch: a) phenol (0,02 M) và etanol (0,05 M) trong xiclohexan có cho thêm tributylphotphm (hình A);

b) trong phổ của dùng dịch phenol (0,025 M) tronầ CClị có cho thêm triplienylmetan và trianisylmetau (0,5 M) (hình B).

2.64*: (3ự cộng hợp kủa HX (X=OR, SR, NR2) vào ankylvinylsuníon dẫn tới Bự tạo

thặậh sảiị pliẩm có vạch hấp thụ vc=c =1640 cm"1 Sự cộng hợp trên xảy ra theo liên kết đôi nào nếu chất đầu có hai vạch hấp thụ vc=c ở 1615 và 1642 cm"1?

1520, 1465,; 1380, 1330, 850 và 750 cm-1 Sau khi tiến hành phản ứng trong phổ hồng ngpại cửa sản phẩm, các vạch 1520, 1330, 850, 750 biến mất và xuất hiện các Vặch hấp thụ mổi ồ

3420, 3340, 1644 cjn“' và vạcii rộỊig Ồ 680 cnr ị th ầ n ứng nào đã được tiến hành?

Do phản ứiig khác vối ớ-riitírotolúen, troíhg phổ biến mất các vạch hấp thự ở 2960,

2Ị870, 14Ổ5, 1380 dm-1 Ỷồ' xuất hiện vạch rộiig trong miền 2700-2600 cm' 1 và vạch có cường

độ mạnh ở 1680 cm'1 Phan ứng nào đã được thực hiện trong trường hợp này?

2.66 Hãy tìm tần số' của các nhóm chức và giải thích sự khác nhau trong phổ hồng ngoại và phô Raman của hợp chất (CH3)3SiC=CSi(CH3)a.

2.67 Hãy giải thích sự khác nhau trong phổ Raman và phổ hồng ngoại của hợp chất (CF3)2C=C=C(CF3)2 ;

18

Chương 3 PHổ TỬ NGOẠI VÀ KHẢ KIẾN

3.1 Bước chuyển nào đòi hỏi năng lượng lớn nhất?

n

7t

ơ

3.2 Các bước chuyển năng lượng nào có thể có trong phân tử xiclopenten (C6HB)?

Cromopho nào trong phân tử này gây ra bước chuyển năng lượng thấp nhất?

3.3 Xiclopenten hấp thụ ánh sáng ỏ gần 190nm Sự hấp thụ ồ bước sóng cao hơn không xảy ra Dạng bưốc chuyển nào gây ra sự hấp thụ trên? Trình bày bằng giản đồ năng lượng.

3.4' Bước sóng dài nhất đo 3-octen hấp thụ trong vùng: tử ngoại ồ iLỌSnm, Groinopho nào trọng pliân tử này gây ra bước chuyển nặng lượng này? Dạng bước chuyển năng lượng?

185nm Cromopho nào trong phân tử này gây ra bước cliụyển năng lượng I\ày? Ịĩrình bày bằng giản đồ năng lượng.

195nm Gromopho nào trong phân tử trimetylamin gây ra bước chuyển năng lượng này?

Dạng bước chuyển nầng lượng?

3.8 Axeton hấp thụ ánh sáng ở 280, 187 và 154 nm Cromoplio nào trong phân tử gây ra bước chuyển năng lượng này? Dạng bước chuyển năng lượng gây ra mỗi hấp thụ

a) - L b) CH3OH 3.11 Dạng cromopho nào, ngoài CT“»Ơ*, có trong mỗi phân tử sau? pạng bưốc chuỵển nào sẽ xảy ra trong chúng?

3.14 Các buổc chuyển 7Ĩ-MI* đôì với 2 hợp chất được cho ở'dưối Tại sao cả hai bước chuyển hấp thụíkhông ô cung một bứớc sóng?

3.15 Đối với 3 hợp chất cho ỏ dưới các băng hấp thụ nhận được có thể do cùng một

a) CH3-CI 172 nm

b) CH3-I 258 n m

c) CH3-Br 204 nm

chỉ ra bàng hấp thụ tương ứng với bước chuyển nào?

20

^max - ì75hm:

X1111iv=217nm 3.19 Hãy dự đó án sự klĩác nhau trong phổ tử ngoại của hai hợp chất sa u :''

XẸa ' '' ' ' CH,

3.20 Phổ của hai hợp chất c và D nằm trong vuiig 200-400nm Nống độ của mỗi

thể dự đoán sự khác nhau nào về phổ của hai hợp chất này?

A B c 3.22 Hợp chất nào sau đây hấp thụ ánh sáng ồ bước sóng dài nhất? Ngắn nhất? Tại sao'

A) CH3(CH2)5CH3 B) (CH3)2C=CHCH2CH=C(CH3)2 C) CH2=CHCH=CHCH3

3.23 Các bưốc chuyển 7i->-7t* cho hợp chất E và F ỏ dưới đã nhận được Một hợp chất

có Xmax=303nm trong khi hợp chất kia có A,m0K=263nm Hợp chất nào có Xmax=303nm?

E) CH3CH=CHCH=CHCH=0 F) CH3CH=CHCH=CHCH=CHCH=0 3.24 Tương tác phân cực của dung môi với phân tử làm giảm trạng thái năng lượng

Các trạng thái n và 71* sẽ được bền hóa ỗ mức độ lổn bỏi dung môi phân cực không?

3.25 Trên giản đồ năng lượng sau hãy chỉ ra sự thay đểi tương đối về năng lượng

mà dung môi phân cực gây nên ở cả trạng thái 7t và 71*, Giải thích tại sao dung môi phân

E

n*

219nm nếu thay đung môi bằng etanol.

3.27 Các tương tác của liên kết hiđro giữa cặp electron không;liện kết và dung môi

làm giảm trạng thái năng lượng Đôỉ vối bước chuyển dạng n-^ĩt thì trạng thái n và n* sẽ

được bền hóa ồ mức độ lớn bồi dung môi có Hên kết Ịịiđro không? Tại sao?

3.28 Trên giản đồ mức năng lượng của xeton dưới đây, hãy chỉ ra ảnh hưởng lên

bước chuyển ĨÌ ~>TĨ* khi phân tử được hòa tan vào trong dung môi phân cực và có liên kết

hiặro như etanọl Hãy chỉ ra trệu giản đồ sự thay đổi này? Giải thích.

71

1 ^ -"

-H— ^

tan trong etanol thì có Xmax=307nm Hấp thụ này gây nên bồi bước chuyển n-ỳn hay.7i-Mt*?

Giải thích.

3;30 Có báo nhiêu nhóm thế gắn với liên kết đối'C=G tròng phân tử sau Hệ liên hợp chính có được mở rộng không? Có, bao nhiêu liên kết đôi ngoài vòng trong phân tử này?

liên hợp? òo liến kết đôi ngoài vòng nào không?

3.32 Sử dụng bảng 17 (phần Phụ lục) tính tóán Xmox(hexan) cho hợp chất sau:

3.33 Sử dụng bảng 17 (phần Phụ lục) tính toán ^max(hexan) cho hựp chất sau:

3.34* Sử dụng bảng 17 (phần Phụ lục) tính toán XmQK(hexầh) cìio hợp chất sáu:

3.35 Sử dụng bảng 17 (phần Phụ lục) tính toán Xmax(hexan) cho hợp chất sau:

3.36 Sử dụng bảng 17 (phần Phụ lục) tínli tòán Xmax(íiexán) cho hộpỂchấtsảù

3.38 Sử dụng bảng 17 (phần Phụ lục) tính toán Ầm0X(hexan) cho hợp chất sau:

3.39, Sử đụng bảng 17 (phần Phụ lục) tính toán Xmax(hexan) chọ hợp chất sạu:

3.41 Sử dụng bảng 17 (phần Phụ lục) tính toán Xmoíí(hexan) cho hợp chất sau:

3.42 Sử dụng bảng 17 (phần Phụ lục) tính toán Xraax(hexạn) chp hợp chất sau:

H*c

8.43 Sử dụng bậng 17 (phần Phụ lục) tính toán Xmax(hexati) cho hợp chất sau:

24

-ịộixì 3.44 ì Xe ton không no sau có các nhóm thế ỏ vị trí nào? Sử dụng bảng 19 (phần Phụ lục) tính'toán Xmax(hexan) cho hợp cliất này:

V '.

5nm giá trị X,mox(etanol) đo được thì hai hợp chất này có thể phân biệt bằng phổ tử ngoại khộng?

3.46 Tính toán kmax(ancol) clio mỗi đồng phân sau:

3.47 Tính toán ?.mnx(ancol) cho mỗi đồng piiân sau:

Công thức nào phù hợp nhất với cấu trúc của hợp chất trên?

- C = C -C = C -C = O) ? Giải thích Cho rằng hợp chất này có nhóm th ếan k yl gắn với hệ liên hợp thì cấu trúe có thể được cho hệ mang màu là cấu trúc nào Cho íằng-iihóm thế

> — 3;50 Hợp chất CvH10O được biết hoặc là dẫn xuất của xiclohexanon hoặc -là một xeton không vòng có Xmox(etanol) là 257nm Hợp chất này có "Cấu trúc vòng không? Phân tử

nó được dẫn ra ở dưới Hãy đưs ra hai câu triíc phù hợp với phổ tử ngoại.

3.52 Tính toán Ằ.rnux(etanol) cho hợp chất sau:

3.53 Tính toán X,,noỉỉ(etanol); cho hợp cliất sau:

hấp thụ nào tliúộc ýề axit phènýláxetic?

26

3.57 Phồ hấp thụ của các hợp chất sau: propenylbenzen (CtìHpCH=CHCHa), allylbenzen (C6H5CHZCH=CH2), và l-phenylpentađien-1,3 (CfiHcCH=CH-CH=CHCHa), được chỉ ra ỏ phổ đồ ỏ dưới Hãy tìm đường cong hấp thụ cho mỗi chất đã cho.

3.58 Đưòng cong phổ nào dẫn ra dưổi đậy thuộc về a-iron (I) và P-iron (II)?

3.59 Trển hình dưới đâỵ đưả rã phổ tử ngoại của 2,2-điclođiphenyl và 4,4-điclo điphenyl H ẩy tìm đưòng cong Hấp thụ cho mỗi đồng phân.

3.60 Phổ hấp thụ tử ngoại của phenol trong dung dịch hexan, rượu và trong dung dịch kiềm được đẫn ra ỏ dưới, Hãy xác định đường cong hấp thụ tương ứng cho mỗi dung

cong phổ hấp thụ của mezytyl oxit như phổ đồ cho ố dưới Hãy giải thích những thay đổi

xảy ra trong phổ liấp thụ này.

3.63 Trên phổ đưa ra các đường cong hấp thụ của a-naplitylamin trong dung dịch rượu và trong dung dịcli riíỢu-mtớc có axit Tìm đường cong hấp thụ tương ứng cho mỗi dung môi.

200 240 280 320 360 X, nm

cũng đưa ra đựờng cong hấp tlíụ củá hợp chất này trong dung dịch axit và kiểm Hây xác định đường cong hấp thụ cho'inỗí dung m ôi

V 220 260 300 340 i X, nm

các dạng ion hóa một lần (B) và hai lần (C) tường ứng:

ĩHịb; $S6.6v ipRẳỉ? (thayAT<$Ổi'Dxậý; rạ-íti:pxig; phểntử ngoại của l!-axetỹlindolih (a),

ịlaxefe^l^l^Ị'B,^tèti-athiđrpqủÌỊiolin^:^(b),!Ì>N“ãxetỹl“*j-tolHđin (c), và N^metyl-N-axetyl-o-

toluđin (dj:

3AÌ7 Pliể hấp thụ của p-nitro-N-etyỊaniỊin (a) và dẫn xuất N-axetyl của nó có dạng

như hìnli dưới đáy Hãy giải thích sự thay đổi xảy ra trọng phổ.

3.68 Trên phổ đồ dẫn ra các đừờng cong hấp thụ của 2,4-đinitro-N-metylanilin (a);

2,4-ctmitro-N,N-điìnetỵlanilitt (b); 6,8-đinitro-l,2,3,4-tetrahiđroquinolin (c) và 6,8-đinitro-

l “metyl-l,2,3,4-tetra]iiđroquiiìolm (d) Bằng cách sử dụng các qiii tắc thực nghiệm về sự

chuyển dịch vạch hấp thụ trong phổ cửa bénzện, hãy để xuất câu ứạrig của các hợp chất b

30

3.69 Phổ hấp thụ của 8“nitro-l,2,3>4“tetrahiđroquinolin (a) và 8-nitro-l-m etyl-

1,2,3,4-tetrahiđroquinolin (b) được dẫn ra trọng hình dưới Hãy đưa ra thảo luận về vạch

hấp thụ và xác định góc quay cỏa.nhóm nitrọ trong hợp chất b.

3.70 Các hợp chất A và B là các đồng phân: 3,3,4-trimetyl-5-metoxicacbonyl-3H- pirazol (I) và 3,3,5-trimetỵl-4-metoxicacbonyl-3H-pirazol (II) đặc trưng bởi phổ tử ngoại (trong hai dung môi) có hai cực đại hấp thụ [XmaxJnm (s)]:

A 252 (4330), 345 (184) (etanol); 245 (4250), 360 (153) (hexan)

B 262 (4540), 369 (142) (etanol); 257 (4640), 381 (144) (hexaii) Trong hai công thức I và II dưới đây, công thức nào là công thức cấu trúc của hợp chất A? của hợp chất B?

3.71 Khi xác định công thức cấu trúc của piretrolon, là sản phẩm xà pliòng hoá

thuốc trừ sâu có nguồn gốc thiên nhiên piretrin, thì ba cấu trúc sau đtíỢc xem như là cấu

trúc có thể lựa chọn là cấu trúc của piretrolon.

HO

c h 2- c h = c h - c h = c h 2 III

Cấu trúc nào trên phù hợp vỏi phổ tử ngoại (dung môi etanol) của piretrolon được dẫn ra duới đây?

Gin chú: k gọi là hệ sô'hấp thụ riêng, được

định nghĩa như sau:

k=D/c'l c'là nồng độ g/1

k ỉiên hệ với R như sau:

8=kM

M là khối lượiỊg phận tử.

220 240 260.280 X nm

32

Chương 4 RHổ CỘNG HƯỞNG TỪ NHÂN

từ Un và được đặt trong từ trường có cương độ B0.

4.3 Hẳy tìm môl quan hệ tần số" cua bức xạ điện từ cần thiết dùng gây nên sự cộng hưỏng và cường độ của từ trường ngoài, B0.

4.4 Hẩy tim biểu thức ciio độ chuyển dịch liồa học giữa một proton nào đồ và một proton so sánh theo hằng số cliắn của chúng.

4.5 Ba proton khác nhau A, B và c có hằng số’ chắn sắp xếp theo thứ tự:

4.7 Hai đỉnh Nhấp thụ được đẫn ra ỏ dưới đầy, Proton nào có hằng số chắn lốn hơn?

Proton nào cộng hưởng ỏ trường cao hơn?

Proton Proton

Ị t r

—5 ppm—‘— A

7— -4.8 Đôi với hợp chất CH3CH2Br proton nào sẽ có giá trị ơ thấp nhất? Proton nào có

(a) t =8,37 ppm

(c) x=9,15 ppm Hãy giải thích sự khác nhau về độ chuyển dịch hoá học của các proton (a), (b) và (c).

4.16 Hãy giải thỉch các gỉá trị T đối với các proton của các hợp chất dựổi đây:

giải thích thứ tự các giá trị T nhận được.

sẽ chuyển dịch về trường caọ liay trường thấp? Tại sao?

35

Proton C-H cụa clorofom sẽ chuyển địch về phía nào khi tạo cầu liên kết hiđrovổi benzen? Tại sào? (Chú ỷ: Để ý đến hiệu ứng thuận từ của benzen).

4.21* Hợp chất C5H l0O có thể là một anđehit hoặc một xe ton Phổ cộng hưồng từ nhân có thể điíỢc sử dụng để phân biệt hai nhóm chức này không? Tại sao?

hơn? Tại sao?

này là đồng phân cis hay trans? Cấn dạng của hợp chất đó?

36

1(b) Ị “ (b) H(a)

Trong hợp chất sau hằng số tương tác nào được tính đến? Hằng sô' tương tác nào, JAM, JMX, hay Jax sẽ lìhỏ nhất? Vì sao?

thành hệ phổ AX, ÀX2, AMX, Ag, hoặc A3 hay không và đưa ra dự đoán về độ bội cho mỗi proton?

( a ) H ^ o ^ C - 0 ^-CH3

hiđro cho quartet đặc trưngvới 4 vạch phụ “bên trong”.

vạch "bên trong"

Điểm đặc trung gì của hợp chất trên gây ra sự phức tạp trong phổ của nó? (Gợi ý:

thành hệ phổ A2> A4, AX, A2X2 hoặc AMX hay không?

4.33 Trong hệ A2X2 đôì với hợp chất‘dưới đấy, sẽ có bao nhiêu hằng số' tương tác Jax khác nhau? Tại sao?

(A )% = o c ^ F (X)

( a P ' X p (X)

(Gợi ý: Hoá lập thể của hợp chất nàỵ là gì?)

H

(X)

(A) 4.35 Hợp chất sau có là hệ A2X2 có Jax = J’ax hay Jax* J’ax ? Vì sao?

(X)Ụ ^(A )

CH3O - C - C - C N (X)H H (A)

38

4.37 Đối với các cặp đồng phân sau có thể dự đòán vị trí và diện tích pic của các tín

hiệu trong phổ cộng hưởng từ proton không?

4.38 Hai pròton có giá trị độ chuyển dịch hóa học là 369 Hz và 120 Hz tương ứng

Hằng sô' tương tác giữa các proton bằng 5,0 Hz Các proton này tạo thành hệ phổ AX hay

AB?

4.39 Độ bội và sự phân bô' cường độ tương ửng vổi qui tắc phổ bậc một đối với các tín hiệu của các hạt nhân a, b, c và d trong các hợp chất 1-6 như thế nào? Cần phải tính đến tương tác spin-spin qua 2 hoặc 3 liện kết.

I) c t ì 3—OH 2) (CH3)3C~CH2Br 3) CH3-CH Cl-CH 2- 0 - C H 3

4) CF3-CHF-CH3 5)(CH3)2C H -0-C H2-CH3 6)CHDC12

4.40 Trên sơ đồ ồ dưới dẫn ra sự tách spin các vạch trong phổ cộng hưỏng từ proton

của ba proton hay ba nhóm proton khác nhau mà có thể kí hiệu qua các chữ cái A, M và X

Hãy xác định hằng số tương tác spin-spin Jam , Jax , và Jmx cũng như số hạt nhân trong mỗi nhóm khi sử dụng độ bội của các tín hiệu và sự phân bố cường độ trong mỗi nhóm.

4.41 Hai proton có giá trị độ chuyển địch hóa hoc là 6,20 và 6;08 X tương ứng Hầng

SỐ tương tác giữa các proton bằng 10,0 Hz Các proton này tạo thành hệ phổ AX hay AB?

(Giả sử máy phổ tần số 60MHz)(Gợi ỷ: Để so sánh, 5 phải đo bằng Hz).

4.42 Hãy tính toán độ chuyển dịch hóa học của proton trong anisol (a) và trong

cation triphenylrrietyl (b) theo giá trị mật độ electron n được dẫn ra trên công thức của mỗi

chất, khi sử đụng công thức thực nghiệm Aơ=10,0.Ap (Aơ là sự thay đổi hằng số chắn, Ap

tínli là 8=7,27+àct).

proton oleíĩnic trong các hợp chất có chứa nhóm vinyl sau: