聚合物研究方法重点分章归类 下载本文

6.为什么用TMS( (CH3)4Si )作为基准?

(1) 12个氢处于完全相同的化学环境,只产生一个尖峰;(2)屏蔽强烈,与有机化合物中的质子峰不重迭:TMS中氢核所受的屏蔽效应大于大多数有机物中的氢核,在高场发生核磁共振吸收,而有机化合物中氢核在TMS的低场发生。(3)化学惰性;易溶于有机溶剂;沸点低,易回收。 7.1H-NMR谱可以提供的主要信息有哪些?

(1)峰的数目:标志分子中磁不等性质子的种类,多少种; (2)峰的强度(面积):每类质子的数目(相对),多少个;

(3)峰的位移(d ):每类质子所处的化学环境,化合物中位置; (4)峰的裂分数:相邻碳原子上质子数;

(5)偶合常数(J):推断相邻H原子的关系与结构,确定化合物构型。 8.什么是偶合常数?什么是溶剂效应?什么是化学位移?

偶合常数:分裂峰之间的峰间距单位为Hz,于磁场强度大小无关,只与化合物结构有关,用来衡量偶合作用的大小。溶剂效应:同一质子在不同溶剂中,所得到的化学位移不同,这种由于容易影响引起的化学位移变化的现象为溶剂化效应。化学位移:同类核会由于在分子中的环境不同而显示不同的吸收峰,吸收峰位置的差距叫做化学位移。

7、与甲基相连的碳原子上带有两个磁等价的氢,1H NMR谱图中甲基的谱峰会分裂为 3 个小峰,分裂峰之间的距离称为 耦合常数 。

8、什么是化学位移?它有什么重要性?影响化学位移的主要因素有哪些? 答:由于氢核在不同化合物中所处的环境不同,所受到的屏蔽作用也不同,由于屏蔽作用所引起的共振时磁场强度的移动现象称为化学位移.由于化学位移的大小与氢核所处的化学环境密切相关,因此有可能根据化学位移的大小来考虑氢核所处的化学环境,亦即有机物的分子结构特征.

由于化学位移是由核外电子云密度决定的,因此影响电子云密度的各种因素都会影响化学位移,如与质子相邻近的元素或基团的电负性,各项异性效应,溶剂效应,氢键等。①电负性的影响,有机基团电负性越大,质子周围电子云密度越低,屏蔽效应越弱,核磁共振发生在较低场,化学位移增加。②电子环流效应,多重键化合物价电子产生诱导磁场,质子位于其磁力线上,与外磁场方向一致,去屏蔽,低场移动,化学位移增加。反之化学位移减小。③氢键 氢键使质子周围电子云密度降低,具有氢键的质子信号移向低场,化学位移变大。

9、邻近基团的电负性越大,1H化学位移值 越大 ;乙炔氢的化学位移值小于乙烯氢,这是 电子环流 效应引起的。

10、在1H NMR测定中不能使用 带氢 的溶剂,如果必须使用时要用 氘代 试剂。

11、1H NMR和13C NMR对比,有什么不同?

与氢谱相比碳谱有以下特点:、信号强度和灵敏度低、化学位移范围宽、耦合常数大(13C-1H耦合)、驰豫时间长、共振方法多、谱图简单

12、13C NMR在聚合物结构研究中有哪些应用?

13、1H NMR中化学位移峰的积分面积与对应的氢的数目是 正比 关系。 14.核磁共振的共振条件:①原子核的自旋量子数I不能为零;②有自旋的原子核必须置于一外加磁场H。中,使核磁能级发生分裂;③必须有一外加的频率为v的电磁辐射,其能量正好是作旋进运动的原子核的两能级差,才能被原子核吸收,使其从低能态跃迁到高能态,从而发生核磁共振 15.H。磁旋比=2.67 ;13C=0.6721

16..核磁共振普中不同质子产生不同化学位移的根本原因:是不同质子处于静磁场中所受的屏蔽效应不同,使得每个原子核所处的化学环境不同而引起Larmor进动频率不同,化学位移自然不同。

17.苯、乙烯、乙炔、甲醛,其1H化学位移值??最大的是_甲醛_,最小的是_乙炔_,13C的??值最大的是___甲醛_最小的是___乙炔__。

18.如何研究嵌段共聚物SBS的组成?

答:可以利用:超薄切片和OsO4染色技术研究。将SBS从甲苯溶液中浇注成膜,分别在垂直和平行于膜面切片,经OsO4染色后,得到的TEM照片。可以得到苯乙烯和丁二烯的质量比为80/20的照片在垂直和平行膜面的切片上,聚丁二烯相都以球形粒子分散在连续相聚苯乙烯中。当丁二烯含量提高道60/40后,垂直和平行膜面的切片上,聚丁二烯相都主要为类似圆柱的结构,聚苯乙烯仍为连续相。当丁二烯再次提高,到40/60后,垂直和平行膜面的切片都形成了丁二烯和苯乙烯嵌段层叠状结构。

19何谓自旋偶合、自旋裂分?它有什么重要性?

答:有机化合物分子中由于相邻质子之间的相互作用而引起核磁共振谱峰的裂分,称为自旋-轨道偶合,简称自旋偶合,由自旋偶合所引起的谱线增多的现象称为自旋-自旋裂分,简称自旋裂分.偶合表示质子间的相互作用,裂分则表示由此而引起的谱线增多的现象.由于偶合裂分现象的存在,可以从核磁共振谱图上获得更多的信息,对有机物结构解析非常有利

20氢谱谱峰发生分裂,产生自旋—自旋裂分现象的原因? 答:这是由于在分子内部相邻碳原子上氢核自旋会相互干扰,通过成键电子之间的传递,形成相邻质子之间的自旋—自旋耦合,而导致自旋—自旋裂分。 第六章 质谱

1、典型的质谱仪由 进样系统 、 离子源 、 质量分析器 、 检测器 、 记录器五部分组成。

2、简述质谱仪的测试原理。特点? 答案:质谱分析方法是通过样品离子的质量和强度的测定来进行成分和结构分析的一种方法。被分析的样品首先离子化,然后利用离子在电场或磁场中的运动性质,将离子按质荷比m/e分开并按质荷比大小排列成谱图形式,根据质谱图可确定样品成分、结构和相对分子质量。特点:1应用范围广:可以进行同位素分析,

又可做有机结构分析,可以是气、固、液样品2灵敏度高,样品用量少,灵敏度高达50pg50*10-12,用微克量级的样品,即可得到分析结果。3分析速度快,可实现多组分同时检测。4但仪器结构复杂,价格昂贵。 3、名词:分子离子,碎片离子,同位素离子, (1 )分子离子:分子被电子束轰击失去一个电子形成的离子。分子离子用 M+* 表示,是一个游离基离子。在质谱图上,与分子离子相对应的峰为分子离子峰。(2)同位素离子,含有同位素的离子称为同位素离子。与同位素离子相对应的峰称为同位素离子峰。(3)碎片离子,分子离子在电离室中进一步发生键断裂生成的离子。(4)重排离子,经重排裂解产生的离子称为重排离子。其结构并非原来分子的结构单元。

4、有机化合物分子受电子轰击,可以产生 分子离子 、 碎片离子 、 亚稳离子 、 同位素离子 等离子。 5、判断分子离子峰的方法有哪些? 第一,看质谱中质量最大的峰,多数情况下质谱中高质量端的峰就是分子离子峰;(同位素离子及准分子离子峰除外)

第二,最高质量的峰与临近碎片离子峰之间的质量差是否合理;

第三,根据氮规则判断当化合物不含氮或含偶数个氮时,分子量为偶数;当化合物含奇数个氮时,该化合物分子量为奇数。

第四,如果分子离子峰太弱,或经过判断后认为分子离子峰没有出现,可通过改进实验技术测定相对分子质量。

6、 质谱图是如何表示的?质谱图的组成 质谱图由横坐标、纵坐标和棒线组成。

横坐标标明离子质荷比(m/z)的数值,纵坐标标明各峰的相对强度,棒线代表质荷比的离子。图谱中最强的一个峰称为基峰,将它的强度定为 100 7、比较电子轰击离子源、场致电离源及场解析电离源的特点。

答:(1)电子轰击源,电子轰击的能量远高于普通化学键的键能,因此过剩的能量引起分子多个键的断裂,产生许多碎片离子,因而能够提供分子结构的一些重要的官能团信息,但对于相对分子质量较大、或极性大,难气化,热稳定性差的有机化合物,在加热和电子轰击下,分子易破碎,难以给出完整分子离子信息。(2)在场致电离源的质谱图上,分子离子峰很清楚,但碎片峰则较弱,因而对于相对分子质量的测定有利,但缺乏分子结构信息。(3)场解析电离源,电离原理与场致电离相同,解吸试样分子所需能量远低于气化所需能量,因而有机化合物不会发生热分解,即使热稳定性差的试样仍能得到很好的分子离子峰,分子中的C-C 键一般不会断裂,因而很少生成碎片离子。总之,场致电离和场解析电离源都是对电子轰击源的必要补充,使用复合离子源,则可同时获得完整分子和官能团信息。

8、试述化学电离源的工作原理。

答:化学电离源内充满一定压强的反应气体,如甲烷、异丁烷、氨气等,用高能量的电子(100eV)轰击反应气体使之电离,电离后的反应分子再与试样分子碰撞发生分子离子反应形成准分子离子QM+,和少数碎片离子。在CI谱图中,准分子离子峰往往是最强峰,便于从QM+推断相对分子质量,碎片峰较少,谱图简单,易于解释。

9、有机化合物在电子轰击离子源中有可能产生哪些类型的离子?从这些离子的质谱峰中可以得到一些什么信息?

答:(1)分子离子。从分子离子峰可以确定相对分子质量。(2)同位素离子峰。当有机化合物中含有S,Cl,Br等元素时,在质谱图中会出现含有这些同位素的离子峰,同位素峰的强度比与同位素的丰度比相当,因而可以也来判断化合物中是否含有某些元素(通常采用M+2/M强度比)。(3)碎片离子峰。根据碎片离子峰可以和阐明分子的结构。另外尚有重排离子峰、两价离子峰、亚稳离子峰等都可以在确定化合物结构时得到应用。

10、如何利用质谱信息来判断化合物的相对分子质量?判断分子式?

答:利用分子离峰可以准确测定相对分子质量。 高分辨质谱仪可以准确测定分子离子或碎片离子的质荷比,故可利用元素的精确质量及丰度比计算元素组成。 第七章 X射线法

1、当一束单色的X射线照射到样品上时,如果试样只具有周期性结构(晶区),可以观察到 X射线衍射 效应;如果样品具有不同密度的非周期性结构(晶区和非晶区),可以观察到 漫射X射线衍射或散射 效应。

2、名词:白色X射线,特征X射线①白色X射线:具有连续变化波长②特征X射线:具有特定波长,波长由靶决定 3、简述晶体中产生X射线衍射的条件。

X射线:由高能电子减速运动或原子内层轨道电子跃迁所产生的短波电磁辐射 波长范围:10-11~10 -9 m

由X射线管产生, 是一种波长很短(0.05-0.25nm)的电磁波 4、多晶X射线衍射仪在聚合物结构分析中主要用于考察 物相 、 结晶度 、 晶粒择优取向 和 晶粒尺寸 。

5、X射线法在聚合物物相分析方面有哪些用途? 1)区分晶态与非晶态(鉴别是否有结晶 将衍射图与典型聚集态衍射谱图进行对比。2)聚合物鉴定 3)识别晶体类型

6、根据X射线衍射谱图,如何计算结晶性聚合物的质量结晶度?

结晶度:指物质或材料中晶态部分占总体的质量或体积百分比。结晶度越高,材料强度越高。

a.选取处于物质结晶谱带范围的特征吸收峰为分析谱带 b.选取与结晶度无关的吸收峰作为内标

c.利用已知结晶度的纯样求的比例系数标准曲线 d.利用公式求的结晶度 Xc—质量结晶度;

Ic——晶态部分衍射强度;Ia-非晶态部分衍射强度; k——单位质量非结晶态与单位质量晶态的相对射线系数

7、对结晶性聚合物,用X射线法测定零点几纳米到几个纳米的晶格间距,可以用 大角或广角 X射线衍射法;测定几纳米到几十纳米的长周期时,可以采用 小角 X射线散射法。

8.由X射线管发出的X射线包含两部分:(连续谱)和(特征谱)。SAXS的散射角小于(2°)。

9.X射线基本原理:满足衍射的条件是nλ=2b=2dsinθ 式中n为正整数,称衍射级数

记录X射线的方法有照相法和计数器法 第十一章 凝胶渗透色谱

1、简述凝胶渗透色谱的基本原理。