臺灣博碩士論文加值系統

摘要：
利用IR 光譜來探討和測量混合液HCOOD/D2O 在不
同壓力和濃度下的性質。當壓力上升時HCOOD 的C－ H
鍵變短，而使用D2O 稀釋HCOOD 時C－ H 鍵長又增加了。
根據實驗的結果， 我們推論C － H 伸縮振動頻率
（ stretching frequency）的位移，包括了C－ H 基團
的水合機構和C－ H 基鄰近於水分子結構之間的關
係。壓力相依性的結果可以歸因於C－ H---O 的靜電作
用（ electrostatic interaction） 和分散作用
(dispersion interaction)因壓力增加而增強。這個
觀察到的現象剛好與ab initio 理論計算結果一致，
預測C－ H 伸縮振動頻率是正向位移。正向位移指的是
經由HCOOD－ D2O/(HCOOD)2－ (D2O)錯合物的C－ H---O
作用產生相對於沒有與水作用的monomer/dimer 的藍
位移。在以D2O 稀釋HCOOD 的研究結果顯示氫鍵結的
非加成性（ nonadditivity）關係和水分子簇（ water
c l u s t e r ） 的大小為引起C － H 伸縮振動
模式紅位移的重要原因。

Abstract：
The infrared spectroscopic profiles of HCOOD/D2O mixtures
were measured as a function of pressure and concentration. The C–H bond of HCOOD shortens as the pressure is elevated, while the increase in C–H bond length upon diluting HCOOD with D2O was observed. Based on the experimental results, the shift in frequency of C–H stretching band is concluded to relate to the mechanism of the hydration of the C–H group and the water structure in the vicinity of the C–H group. The pressure-dependent results can be attributed to the strengthening of C–H---O electrostatic/dispersion interaction upon increasing pressure. The observations are in accord with ab
initio calculation forecasting a blueshift of the C–H stretching mode via C–H---O interaction in HCOOD-water/(HCOOD)2-(D2O) complexes relative to the noninteracting monomer/dimer. Hydrogen-bonding nonadditivity and the size of water clusters are suggested to be responsible to cause the redshift in C–H stretching mode upon dilution HCOOD with D2O.

目錄
第一章 緒論
一. 光譜學 01
（一）光譜學的歷史回顧 01
（二）光譜學的內容 03
（三）振動光譜原理 07
（四）電磁輻射介紹 13
（五）紅外光譜特論 20
（六）紅外光譜的應用 23
二.金鋼石砧的高壓技術 25
（一）金鋼石砧高壓技術的發展概況25
（二）金鋼石類型 30
（三）金鋼石砧的應用 32
第二章文獻討論 34
第三章實驗部分 38
第四章研究結果與討論 42
第五章結論 50
參考文獻 60

圖目錄

圖一、(a)HCOOD/D2O 混合液中，HCOOD 莫耳濃度
變化對C-H 伸縮振動頻率的關係圖。(b) HCOOD/D2O
混合物中，HCOOD 的莫耳濃度變化對C＝O 振動頻率
的關係圖。 51
圖二、純HCOOD 溶液壓力對C–H 伸縮振動頻率的
關係圖。 52
圖三、HCOOD/D2O 莫耳濃度為0.24 的溶液，壓力對
C–H 伸縮振動頻率的關係圖。 53
圖四、HCOOD/D2O 莫耳濃度為0.75 的溶液，壓力對
C–H 伸縮振動頻率的關係圖。 54
圖五、HCOOD-water 理想的錯合結構。 55
圖六、HCOOD2-D2O 理想的錯合結構。 56
附錄一、光譜分析儀器之元件及材料 57
附錄二、電磁輻射光譜圖 58
附錄三、SI Prefixes 和Chemical Numerical Prefixes 59

60
參考文獻
1. James R. During 編, 陳守一譯: 紅外線光譜分析法在化
學、生物和工業方面之應用, 國立編譯館, 台北市, 1996.
2. 李匡邦、許東明、何東英: 光譜化學分析, 國立編譯館,
台北市, 1997.
3. 楊慶成: 儀器分析, 眾光文化事業有限公司, 台北市.
4. 翁瑞裕,曹君曼.紅外線光譜分析法,高立圖書有限公司,2001.
5. 徐濟安, 胡靜竹. 物理1982, 11, 82-87.
6. 毛河光, P. M. Bell. ACTA PHYSICA SINICA 1987, 36, 501- 509.
7. Shimizu,H.;Kaumazaki,T.;Kume T.;Sasaki,S.;
J.Phys.Chem.B 2002, 106,30-33.
8. F. Franks, in Water: A Comprehensive Treatise, edited by
F. Franks (Plenum, London, 1972), Vol. 1.
9. F. Franks, in Water (The Royal Society of Chemistry,
London (1983).
10. K. Mizuno, S. Imafuji, T. Ochi, T. Ohta, and S. Maeda,
J.Phys. Chem. B 104, 11001 (2000).
11. K. Mizuno, Y. Kimura, H. Morichika, Y. Nishimura, S. Sh
12. M. Nishio, M. Hirota, and Y. Umezawa, in The CH/
Interaction: Evidence, Nature, and Consequences (Wiley-
VCH,New York, 1998).
13. L. Turi, J. Phys. Chem. 100, 11285 (1996).
14. P. Jedlovszky and L. Turi, J. Phys. Chem. B 101, 5429
(1997).
15. I. Yokoyama, Y. Miwa, and K. Machida, J. Am. Chem. S
imada,61S. Maeda, S. Imafuji, and T. Ochi, J. Mol. Liq.
85, 139(2000) .
16. P. Hobza and Z. Havlas, Chem. Rev. 100, 4253 (2000).
oc. 113,6458 (1991).
17. W. Qian and S. Krimm, J. Phys. Chem. 100, 14602 (1996).
18. P. Imhof, W. Roth, C. Janzen, D. Spangenberg, and K.
Kleinermanns, Chem. Phys. 242, 141 (1999).
19. L. J. Bellamy, R. F. Lake, and R. J. Pace,
Spectrochim.Acta19, 443 (1963).
20. P. Waldstein and L. A. Blatz, J. Phys. Chem. 71, 2271
(1967).
21. R. J. Bartholomew and D. E. Irish, J. Raman Spectrosc.
30,325 (1999).
22. H. R. Zelsman, F. Bellon, Y. Marechal, and
B.Bullemer,Chem.Phys. Lett. 6, 513 (1970).
23. Y. Mikawa, R. J. Jakobsen, and J. W. Brasch, J. Chem.
Phys.45, 4750 (1966).
24. H. R. Zelsmann and Y. Marechal, Chem. Phys. 20, 445
(1977).
25. H. R. Zelsmann and Y. Marechal, Chem. Phys. 5, 367
(1974).
26. D. Wiechert, D. Mootz, and T. Dahlems, J. Am. Chem.
Soc. 119,12665 (1997).
27. H. Shimizu, Physica B & C 139, 140, 479 (1986).
28. D. Priem, T. Ha, and A. Bauder, J. Chem. Phys. 113, 169
(2000).
29. S. Nasr, M. C. Bellissent-Funel, and R. Cortes, J.
Chem. Phys.62.110, 10945 (1999).
30. L. J. Bellamy and D. W. Mayo, J. Phys. Chem. 80, 1217
(1976).
31. S. W. Han and K. Kim, J. Phys. Chem. 100, 17124 (1996).
32. H-C. Chang, J. C . Jiang, S. H. Lin, N-H. Weng, and M-
C. Chao,J. Chem. Phys. 115, 3215 (2001).
33. H-C. Chang, K-H. Huang, Y -L. Yeh, and S.-H. Lin, Chem.
Phys.Lett. 326, 93 (2000) .
34. K. Mizuno, T. Ochi, and Y. Shindo, J. Chem. Phys. 109,
9502(1998).
35. K. Kamogawa and T. Kitagawa, J. Phys. Chem. 90, 1077
(1986).
36. D. R. Allan and S. J. Clark, Phys. Rev. Lett. 82, 3464
(1999).
37. M. C. Bellisent-Funel and L. Bosio, J. Chem. Phys. 102,
3727(1995).
38. V. L. Slager, H-C. Chang, Y. J. Kim, and J. Jonas, J.
Phys.Chem. B 101, 9774 (1997).
39. A. Masunov, J. J. Dannenberg, and R. H. Contreras, J.
Phys.Chem. A 105, 4737 (2001).
40. D. R. Allan, S. J. Clark, R. M. Ibberson, S. Parsons,
C. R.Pulham, and L. Sawyer, Chem. Commun. (Cambridge)
8, 751(1999).
41. J.C.Jiang, S.H.Lin (private communication).
42.Colin N.Banwell,Elaine M.McCash: Fundamentals of
Molecular Spectroscopy: 4th ed. McGraw-Hall, London,
1994.