紅外光譜法測定苯甲酸分子的結構

1、紅外光譜法測定苯甲酸分子的結構一、目的1掌握紅外光譜分析固體樣品的制備技術。2了解如何根據(jù)紅外光譜識別官能團，了解苯甲酸的紅外光譜圖。3掌握紅外光譜定性分析法的基本原理。二、原理利用物質對紅外光區(qū)電磁輻射的選擇性吸收的特性來進行結構分析、定性和定量的分析方法，又稱紅外吸收光譜法。紅外光譜具有鮮明的特征性，其譜帶的數(shù)目、位置、形狀和強度都隨化合物不同而各不相同。紅外光譜可以研究氣體、液體及固體樣品。對于氣體和液體樣品，均將樣品注入各種規(guī)格的氣體或液體池（槽），然后測譜。因此，紅外光譜法是定性鑒定和結構分析的有力工具。對樣品的要求：試樣純度應大于98，或者符合商業(yè)規(guī)格；試樣不應含水（結晶水或游離水

2、），水有紅外吸收，與羥基峰干擾，而且會侵蝕吸收池的鹽窗，所用試樣應當經(jīng)過干燥處理；試樣濃度和厚度要適當，使最強吸收透光度在520%之間。對于固體樣品，常用的制樣方法有：壓片法、糊狀法、薄膜法和切片法等。將固體樣品與鹵化堿（通常是KBr）混合研細，并壓成透明片狀，然后放到紅外光譜儀上進行分析，這種方法就是壓片法。壓片法所用的堿金屬的鹵化物應盡可能的純凈和干燥，試劑純度一般應達到分析純，可以用的鹵化物有NaCl、KCl、KBr、KI等。由于NaCl的晶格能較大，不易壓成透明薄片，而KI又不易精制，因此大多采用KBr或者KCl做樣品載體。實驗室中常采用，由于KBr背景吸收很小，且無選擇性；樣片可以方

3、便地保存，可用于重復研究；很容易將此技術用于微量研究而不過分增加樣品處理的難度，價格便宜，因此，一般均采用KBr；但KBr易吸潮，很難消除吸附水（H2O）的影響；300cm-1以后產生強烈的吸收。當測試遠紅外時，一般選擇CsI等其它鹽。由于氫鍵的作用，苯甲酸通常以二分子締合體的形式存在。只有在測定氣態(tài)樣品或非極性溶劑的稀溶液時，才能看到游離態(tài)苯甲酸的特征吸收。用固體壓片法得到的紅外光譜中顯示的是苯甲酸二分子締合體的特征，在24003000cm1處是O-H伸展振動峰，峰寬且散，由于受氫鍵和芳環(huán)共軛兩方面的影響，苯甲酸締合體的C=O伸縮振動吸收位移到17001800cm1區(qū)（而游離C=O伸展振動吸

4、收是在17101730cm1區(qū)，苯環(huán)上的C=C仲展振動吸收出現(xiàn)在14801500 cm1和15901610 cm1），這兩個峰是鑒別有無芳環(huán)存在的標志之一，一般后者峰較弱，前者峰較強。FT-IR主要由兩大部分組成：光學檢測系統(tǒng)和計算機系統(tǒng)。光學檢測主要元件是Michelson干涉儀，主要包括紅外光源、光闌、干涉儀、激光器、檢測器和幾個紅外反射鏡。工作原理如下：紅外光源的輻射光經(jīng)M1反射為平行光束，投射到45放置的分束器P（KBr）上，分束器將光等分為兩部分：一部分反射到固定鏡再反射回來，復透過P，經(jīng)M3聚焦射向樣品池和檢測器（DTGS-KBr）；另一部分透過P，經(jīng)動鏡反射也射向樣品池和檢測器。

5、動鏡以速度v作均勻往復移動，經(jīng)M4和M3的兩光束有可變的光程差，當光程差等于入射半波長的整數(shù)倍時，兩束光相互干涉而增強，檢測器輸出的信號增大；光程差等于入射半波長的奇數(shù)倍時，兩束光因干涉相抵消，輸出的信號減小，這樣由干涉儀輸出的為干涉圖。當將有紅外吸收的樣品放在干涉的光路中，由于樣品吸收掉某些頻率范圍的能量，所得干涉圖的強度曲線即表現(xiàn)相應的變化，這種變化了的干涉圖包含了整個波長范圍內樣品吸收的全部信息。計算機的作用是將接受由Michelson干涉儀輸出的經(jīng)過紅外吸收的干涉圖，進行FT數(shù)學處理，將干涉圖還原為我們熟悉的光譜圖。闌三、主要儀器及試劑1儀器Nicolet傅里葉變換紅外光譜儀、KBr壓

6、片模具、瑪瑙研缽、烘箱、壓片機2試劑苯甲酸（分析純）、KBr（分析純）、無水乙醇等。四、實驗步驟1取12 mg的干燥苯甲酸和100200mg的干燥KBr，一并倒入瑪瑙研缽中混合均勻并進行研磨直至2細粉。2取少許上述混合物粉末倒入壓片模中壓制成透明薄片，然后放到紅外光譜儀上進行測試。五、實驗結果處理解析苯甲酸紅外譜圖中的各官能團的特征吸收峰，并作出標記。六、思考題1測定苯甲酸的紅外光譜，還可以用哪些制樣方法？2影響樣品紅外光譜圖質量的因素是什么？附一、KBr壓片法的操作步驟1.將樣品粉末（約1mg）在瑪瑙研缽中磨細，直到無顆粒感為止。2.取200mg左右的KBr，放入研缽中與樣品一起混合研磨，至

7、無顆粒感為止。3.將磨好的樣品裝入壓模中。4.將裝好樣品的壓模置于壓片機上，加8T左右的壓力，保持30s左右，減壓，取出壓模。5.將壓好的KBr樣片放入樣品支架里備用。二、未知物的鑒定步驟未知物如果不是新化合物，標準光譜己有收載的，可有兩種方法來查對標準光譜：A.利用標準光譜的譜帶索引，尋找標準光譜中與試樣光譜吸收帶相同的譜圖B.進行光譜解析，判斷試樣可能的結構。然后由化學分類索引查找標準光譜對照核實解析光譜之前的準備：1.了解試樣的來源以估計其可能的范圍2.測定試樣的物理常數(shù)如熔沸點、溶解度、折光率、旋光率等作為定性的旁證3.根據(jù)元素分析及分子量的測定，求出分子式4.計算化合物的不飽和度，用以估計結構并驗證光譜解析結果的合理性解析光譜的程序一般為：A.從特征