紅外光譜法測定高分子化合物的結構

1、紅外光譜法測定高分子化合物的結構一、實驗目的 1.熟悉傅里葉變換紅外光譜儀（FTIR）的使用方法和工作原理。 2.初步掌握紅外光譜試樣的制備和紅外光譜儀的使用。 3 通過對高分子材料紅外光譜的解釋的，初步學會紅外光譜圖的解析，能從圖上獲取一些高分子的組成結構信息。二、實驗原理 紅外光譜與分子的結構密切相關，是研究表征分子結構的一種有效手段，與其它方法相比較，紅外光譜由于對樣品沒有任何限制，它是公認的一種重要分析工具。紅外光譜是研究波長為0.71000 微米的紅外光與物質(zhì)的相互作用，為分子振動光譜。是表征高聚物的化學結構和物理性質(zhì)的一種重要工具。它們可以對以下一些方面提供定性和定量的信息。是研究

2、高分子化合物的一種重要手段。 1.化學：結構單元、支化類型、支化度、端基、添加劑、雜質(zhì)。 2.立構：順反異構、立構規(guī)整度。 3.物態(tài)：晶態(tài)、介晶態(tài)、非晶態(tài)、晶胞內(nèi)鏈的數(shù)目、分子間作用力、晶片厚度。 4.構象：高分子鏈的物理構象、平面鋸齒形或螺旋形。 5.取向：高分子鏈和側基在各向異性材料中排列的方式和規(guī)整度。 還可以鑒定高聚物的主鏈結構、取代基和雙鍵的位置、相轉變，甚至還可以研究橡膠的老化?？傊?，在微結構上起變化而在光譜上出現(xiàn)特殊譜線的都可以用過程都可以用紅外光譜來研究。當一定頻率的紅外光照射分子時，如果分子中某個基團的振動頻率和它一樣，光的能量通過分子偶極矩的變化傳遞給分子，這個基團就吸收了

3、一定頻率的紅外光。分子吸收光能后，由原來的振動基態(tài)能級躍遷到較高的振動能級。 按照量子學說，當分子從一個量子態(tài)躍遷到另一個量子態(tài)時，就要發(fā)射或吸收電磁波，兩個量子狀態(tài)間的能量差E 與發(fā)射或吸收光的頻率 之間存在如下關系： E=h，式中h 為普朗克（Plank）常數(shù)，等于6.626*10-34Js， 頻率=C/，C 是光速，C=2.9979*108m/s。 紅外輻射的波長在2m-50m 之間。紅外光量子的能量較小，只能引起原子的振動和分子的轉動，所以紅外光譜又稱振動轉動光譜。原子的振動相當于鍵合原子的鍵長與鍵角的周期性改變，相應于振動形式有伸縮振動和彎曲振動。對于具體的基團與分子振動，其形式和名

4、稱有多種多樣，對應于每一種振動形式有一種振動頻率，其所具有的各種振動形式以及對應的譜帶波數(shù)。 紅外光譜可以研究分子的結構和化學鍵，如力常數(shù)的測定和分子對稱性等，利用紅外光譜方法可測定分子的鍵長和鍵角，并由此推測分子的立體構型根據(jù)所得的力常數(shù)可推知化學鍵的強弱，由簡正頻率計算熱力學函數(shù)等分子中的某些基團或化學鍵在不同化合物中所對應的譜帶波數(shù)基本上是固定的或只在小波段范圍內(nèi)變化，因此許多有機官能團例如甲基、亞甲基、羰基，氰基，羥基，胺基等等在紅外光譜中都有特征吸收，通過紅外光譜測定，判定未知樣品中存在哪些有機官能團，這為最終確定未知物的化學結構奠定了基礎。由于分子內(nèi)和分子間相互作用，有機官能團的特

5、征頻率會由于官能團所處的化學環(huán)境不同而發(fā)生微細變化，這為研究表征分子內(nèi)、分子間相互作用創(chuàng)造了條件。分子在低波數(shù)區(qū)的許多簡正振動往往涉及分子中全部原子，不同的分子的振動方式彼此不同，這使得紅外光譜具有像指紋一樣高度的特征性，稱為指紋區(qū)利用這一特點，人們采集了成千上萬種已知化合物的紅外光譜，并把它們存入計算機中，編成紅外光譜標準譜圖庫，只需把測得未知物的紅外光譜與標準庫中的光譜進行比對，就可以迅速判定未知化合物的成份。 利用紅外光譜鑒定化合物的結構，需要熟悉重要的紅外光譜區(qū)域基團和頻率關系。高分子化合物結構研究中應用最廣泛的是中紅外區(qū)。3、 儀器和試劑Nicolet6700 型傅里葉變換紅外光譜儀

6、（FTIR）、紅外燈、瑪瑙研缽、除濕機、分析天平、粉末壓片機，瑪瑙研缽。儀器介紹： 設備名稱：傅里葉變換紅外光譜儀（FT-IR） 規(guī)格、型號：Nicolet6700 生產(chǎn)廠家： 美國 賽默-飛世爾有限公司 主要技術指標： （1）光譜范圍：8,000 50 cm-1 （2）分辨率：優(yōu)于 0.6 cm-1，連續(xù)可調(diào)。 （3）信噪比：優(yōu)于40000:1 （4）光學部件：鍍金反射鏡，采用金剛石切削、一次加工成型工藝。 （5）光學臺：密封干燥光學臺，包括電子式濕度指示及可重復使用的干燥裝置。 （6）干涉儀：麥克遜干涉儀，采用光學補償或動態(tài)調(diào)整技術。 （7）分束器：雙分束器包括中紅外KBr 分束器、遠紅外

7、固體分束器。 （8）檢測器：雙檢測器包括中紅外DLATGS 檢測器、遠紅外DLATGS 檢測器。 （9）紅外軟件：中文版軟件，包括：紅外控制、譜圖處理、數(shù)據(jù)轉換、多組分定量等全部。紅外光譜儀分析測試原理：FTIR 原理框圖四、實驗試劑標準KBr，試樣為殼聚糖和PC。五、實驗步驟1.儀器準備：接通電源，開啟總電源開關，預熱儀器。2.溴化鉀壓片：a.標準樣品壓片：用分析天平稱取150mg 左右的干燥的KBr 粉末，然后在瑪瑙研缽中充分磨細，最后在10*108Pa 下抽真空壓成片透明的薄片，放入儀器中進行測試。b.待測樣品 壓片：制備溴化鉀壓片所需的溴化鉀和樣品的質(zhì)量比為200：1，所以用分析天平稱取和標準樣品制備中所稱量大約一致的干燥的KBr 粉末，然后再加入1-2mg 試樣樣品，在瑪瑙研缽中充分磨細，同上所述最后在壓片機上進行壓片，得到一個透明的薄片，放入儀器中進行測試。3、記錄數(shù)據(jù)和圖譜，整理儀器設備和試樣。六、圖譜及分析結果分析：1、1598.70cm-1和1497.99cm-1是苯環(huán)的骨架振動吸收峰。821.25cm-1和749.36cm-1是苯環(huán)上C-H的彎曲振動的特征峰。2、1352.97cm-1是C-O-C不對稱伸縮振動特征峰，1013.34cm-1是C-O-