关于羰基化合物的红外吸收峰,下列说法正确的有()A. 羧酸的C=O伸缩振动峰因氢键作用向低波数位移B. 醛和酮的C=O伸缩振动峰均在1700cm-1左右,但醛有2715cm-1的特征峰C. 酸酐有两个C=O伸缩振动峰D. 酯的C=O伸缩振动峰比酮的高波数位移
A. 羧酸的C=O伸缩振动峰因氢键作用向低波数位移
B. 醛和酮的C=O伸缩振动峰均在1700cm-1左右,但醛有2715cm-1的特征峰
C. 酸酐有两个C=O伸缩振动峰
D. 酯的C=O伸缩振动峰比酮的高波数位移
题目解答
答案
A. 羧酸的C=O伸缩振动峰因氢键作用向低波数位移
B. 醛和酮的C=O伸缩振动峰均在1700cm-1左右,但醛有2715cm-1的特征峰
C. 酸酐有两个C=O伸缩振动峰
D. 酯的C=O伸缩振动峰比酮的高波数位移
解析
本题主要考查羰基化合物的红外吸收峰相关知识。解题思路是根据不同羰基化合物(羧酸、醛、酮、酸酐、酯)的结构特点,分析其对$C = O$伸缩振动峰以及其他特征峰的影响,进而判断每个选项的正确性。
选项A
羧酸分子间可形成强氢键,氢键的形成会使$C = O$键的力常数减小。根据红外吸收峰波数与化学键力常数的关系$\nu=\frac{1}{2\pi c}\sqrt{\frac{k}{\mu}}$(其中$\nu$为波数,$k$为化学键力常数,$\mu$为折合质量,$c$为光速),力常数$k$减小,波数$\nu$降低,所以羧酸的$C = O$伸缩振动峰向低波数方向移动,且峰形变宽,此说法正确。
选项B
醛和酮都含有羰基,其$C = O$伸缩振动峰均在$1700 cm^{-1}$左右。而醛基中存在$C - H$键,其$C - H$伸缩振动在$2715 cm^{-1}$和$2820 cm^{-1}$附近出现两个尖锐的弱吸收峰(费米共振峰),其中$2715 cm^{-1}$峰是醛类的特征峰,可用于区分醛和酮,此说法正确。
选项C
酸酐分子中含有两个羰基,由于两个羰基的振动存在对称和不对称两种情况。非对称伸缩振动时,$C = O$键的力常数相对较大,吸收峰出现在$\sim1810 cm^{-1}$;对称伸缩振动时,力常数相对较小,吸收峰出现在$\sim1760 cm^{-1}$,所以酸酐的红外光谱中通常显示两个$C = O$伸缩振动峰,此说法正确。
选项D
酯的结构中,氧原子具有吸电子诱导效应和给电子共轭效应,但吸电子诱导效应强于给电子共轭效应。这使得$C = O$键的电子云密度降低,键的力常数增大。根据$\nu=\frac{1}{2\pi c}\sqrt{\frac{k}{\mu}}$,力常数$k$增大,波数$\nu$升高,所以酯的$C = O$伸缩振动峰波数($\sim1735 cm^{-1}$)高于酮($\sim1715 cm^{-1}$),此说法正确。