無水乙醇紅外光譜分析實(shí)驗(yàn)報(bào)告

無水乙醇紅外光譜分析試驗(yàn)報(bào)告篇一：紅外光譜分析試驗(yàn)報(bào)告紅外光譜分析試驗(yàn)了解傅立葉變換紅外光譜儀的根本構(gòu)造及工作原理把握紅外光譜分析的根底試驗(yàn)技術(shù)學(xué)會(huì)用傅立葉變換紅外光譜儀進(jìn)展樣品測試把握幾種常用的紅外光譜解析方法利用所學(xué)過的紅外光譜學(xué)問對(duì)碳酸鈣、聚乙烯醇、丙三醇、乙醇的定性分析制定出合理的樣品制備方法；并對(duì)其譜圖給出根本的解析。四、【試驗(yàn)原理】紅外光是一種波長介于可見光區(qū)和微波區(qū)之間的電磁0.78?300m通常又把這個(gè)波段分成三個(gè)區(qū)域，即近紅外區(qū)：波長在0.78?2.5m〔12820?124頁▲第▲第324頁4000cm-1〕2.5?25m〔4000?400cm-25?300m〔400?33cm-1〕又稱轉(zhuǎn)動(dòng)區(qū)。其中中紅外區(qū)是爭論、應(yīng)用最多的區(qū)域。紅外區(qū)的光譜除用波長入表征外，更常用波數(shù)〔wavenumber〕c 表征。波數(shù)是波長的倒數(shù)，表示單位厘米波長內(nèi)所含波的數(shù)目。其關(guān)系式為：作為紅外光譜的特點(diǎn)，首先是應(yīng)用面廣，供給信息多且具有特征性，故把紅外光譜通稱為“分子指紋“。它最廣泛的應(yīng)用還在于對(duì)物質(zhì)的化學(xué)組成進(jìn)展分析。用紅外光譜法可以依據(jù)光譜中吸取峰的位置和外形來推斷未知物的構(gòu)造，依照特征吸取峰的強(qiáng)度來測定混合物中各組分的含量。其次，它不受樣品相態(tài)的限制，無論是固態(tài)、液態(tài)以及氣態(tài)都能直接測定，甚至對(duì)一些外表涂層和不溶、不熔融的彈性體〔如橡膠〕也可直接獲得其光譜。它也不受熔點(diǎn)、沸點(diǎn)和蒸氣壓的限制，樣品用量少且可回收，是屬于非破壞分析。而作為紅外光譜的測定工具-紅外光譜儀，與其他近代器〔如核磁共振波譜儀、質(zhì)譜儀等〕比較，構(gòu)造簡潔，操作便利，價(jià)格廉價(jià)。因此，它已成為現(xiàn)代構(gòu)造化學(xué)、分析化學(xué)最常用和不行缺少的工具。依據(jù)紅外光譜與分子構(gòu)造的關(guān)系，譜圖中每一個(gè)特征吸取譜帶都對(duì)應(yīng)于某化合物的質(zhì)點(diǎn)或基團(tuán)振動(dòng)的形式。因此，特征吸取譜帶的數(shù)目、位置、外形及強(qiáng)度取決于分子中各基團(tuán)〔化學(xué)鍵〕的振動(dòng)形式和所處的化學(xué)環(huán)境。只要把握了各種基團(tuán)的振動(dòng)頻率〔基團(tuán)頻率〕及其位移規(guī)律，即可利用基團(tuán)振動(dòng)頻率與分子構(gòu)造的關(guān)系，來確定吸取譜帶的歸屬，確定分子中所含的基團(tuán)或鍵，并進(jìn)而由其特征振動(dòng)頻率的位移、譜帶強(qiáng)度和外形的轉(zhuǎn)變，來推定分子構(gòu)造。五、【儀器與試劑】儀器：spectrumone-b型傅立葉變換紅外光譜儀〔美國鉑金埃爾默公司〕試劑：碳酸鈣、溴化鉀、丙三醇、乙醇〔均為分析純〕；聚乙烯醇〔化學(xué)純〕。紅外光譜儀〔FT〕的構(gòu)造及工作原理〔1〕光源紅外光譜儀〔FT〕中所用的光源通常是一種惰性固體，用電加熱使之放射高強(qiáng)度連續(xù)紅外輻射，如空冷陶瓷光源。隨著科技的進(jìn)展，一種黑體空腔光源被研制出來。它的輸出能量遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于空冷陶瓷光源，可到達(dá)60%以上。邁克爾遜干預(yù)儀其作用是將光源發(fā)出的紅外輻射轉(zhuǎn)變成干預(yù)光，特點(diǎn)是輸出能量大、區(qū)分率高、波數(shù)精度高〔它承受激光干預(yù)條紋準(zhǔn)確測定光差，故使其測定的波數(shù)更為準(zhǔn)確〕、且掃描平穩(wěn)、重線性好。探測器其作用是將光信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)，特點(diǎn)是掃描速度快1s內(nèi)可完成全譜掃描)、靈敏度咼。計(jì)算機(jī)特點(diǎn)是各種數(shù)據(jù)處理快，且具有色散型紅外光譜儀所不具備的多種功能。樣品池用能透過紅外光的透光材料制作樣品池的窗片，通常用Kbrnacl做樣品池的窗片。紅外光譜儀(FT)的工作原理FTIR是基于光相干性原理而設(shè)計(jì)的干預(yù)型紅外光譜儀。它不同于依據(jù)光的折射和衍射而設(shè)計(jì)的色散型紅外光譜儀。它與棱鏡和光柵的紅外光譜儀比較，稱為第三代紅外光譜儀。但由于干預(yù)儀不能得到人們業(yè)已習(xí)慣并熟知的光源的光譜圖，而是光源的干預(yù)圖。為此可依據(jù)數(shù)學(xué)上的傅立葉變換函數(shù)的特性，利用電子計(jì)算機(jī)將其光源的干預(yù)圖轉(zhuǎn)換成光源的光譜圖。亦即是將以光程差為函數(shù)的干預(yù)圖變換成以波長為函數(shù)的光譜圖，故將這種干預(yù)型紅外光譜儀稱為傅立葉變換紅外光譜儀。精準(zhǔn)地說，即光源發(fā)出的紅外輻射經(jīng)干預(yù)儀轉(zhuǎn)變成干預(yù)光，通過試樣后得到含試樣信息的干預(yù)圖，由電子計(jì)算機(jī)采集，并經(jīng)過快速傅立葉變換，得到吸取強(qiáng)度或透光度隨頻率或波數(shù)變化的紅外光譜圖。其工作原理如以下圖所示:六、【試樣的制備】等條件，選擇能夠得到最滿足的結(jié)果的試樣制備方法。假設(shè)選擇的試樣制備方法不適宜424頁▲第▲第524頁樣的制備及處理方法。這是由于要獲得一個(gè)良好的光譜記錄，除了與儀器性能有關(guān)外，還要受到操作技術(shù)的影響。而在操作技術(shù)中，一是試樣的制備及處理技術(shù)，一假設(shè)試樣處理不當(dāng)，那么即使儀器的性能很好，也不能得到滿足的紅外光譜圖。一般來說，在制備試樣時(shí)應(yīng)留意下述各點(diǎn)。試樣的濃度和測試厚度應(yīng)選擇適當(dāng)，濃度太小，厚度太薄，會(huì)使一些弱的吸取峰和光譜的微小局部不能顯示出來；過大，過厚，又會(huì)使強(qiáng)的吸取峰超越標(biāo)尺刻度而無法確定它的真實(shí)位置。試樣中不應(yīng)含有游離水。水分的存在不僅會(huì)侵蝕吸取池的鹽窗，而且水分本身在紅外區(qū)有吸取，將使測得的光譜圖變形。試樣應(yīng)當(dāng)是單一組分的純物質(zhì)。多組分試樣在測定前應(yīng)盡量預(yù)先進(jìn)展組分分別〔如承受色譜法、周密蒸餾、重結(jié)晶、區(qū)域熔融法等〕，否則各組分光譜相互重疊，以致對(duì)譜圖無法進(jìn)展正確的解釋試樣的制備，依據(jù)其集聚狀態(tài)可進(jìn)展如下。1.固體試樣壓片法在紅外光譜的測定上被廣泛用于固體試樣Kbr、Kcl，它們的共同特點(diǎn)是在中紅外區(qū)〔4000?400cm-1〕完全透亮1:1001?3mg在100?300mgKbrKcl粉末，混合研磨均勻，使其粒度在2.5m〔250目篩孔〕以下，放入錠劑成型器中。加壓〔5?10t/cm2〕3分鐘左右即可得到肯定直徑及厚度的透亮片，然后將此薄片放在儀器的樣品窗口上進(jìn)展測定。熔融法將熔點(diǎn)低且對(duì)熱又穩(wěn)定的試樣，直接放在可拆池的窗片上，用紅外燈烘烤，使之受熱變成流淌性的液體，蓋上另一個(gè)窗片，按壓使其展成一均勻薄膜，漸漸冷卻固化后測定。薄膜法將試樣溶于適當(dāng)?shù)牡头悬c(diǎn)溶劑中，而后取其溶液滴灑在成膜介質(zhì)〔水銀、平板玻璃、平面塑料板或金屬板等〕上，使其溶劑自然的蒸發(fā)，揭下薄膜進(jìn)展測定。薄膜厚度一般約為0.05?0.1mm附著法有些高分子物質(zhì)，結(jié)晶性物質(zhì)或象細(xì)菌膜那樣的生物體試樣，不能用溶液成膜法得到所需的薄膜，可將其試樣溶液直接滴在鹽片上開放，當(dāng)溶劑蒸發(fā)后，在鹽片的外表上形成薄的附著層即可直接測試。涂膜法對(duì)于那些熔點(diǎn)低、在熔融時(shí)又不分解、升華或發(fā)生其它化學(xué)反應(yīng)的物質(zhì)，可將它們直接加熱熔融后涂在鹽片上，上機(jī)測試；另外對(duì)于不易揮發(fā)的粘、稠狀樣品，也可直接涂在鹽片上〔0.02mm〕，上機(jī)測試2?液體試樣沸點(diǎn)較高試樣，直接滴在兩塊鹽片之間，形成液膜〔液膜法〕，上機(jī)測試。沸點(diǎn)較低，揮發(fā)性較大的試樣，可注入封閉液體池中，液層厚度一般約為0.01?1mm氣態(tài)試樣使用氣體吸取池，先將吸取池內(nèi)空氣抽去，然后注入被測試樣。七、【譜圖解析】第第824頁所謂譜圖解析就是依據(jù)實(shí)際上測繪的紅外光譜所消滅的吸取譜帶的位置、強(qiáng)度和外形，利用基團(tuán)振動(dòng)頻率與分子構(gòu)造的關(guān)系，來確定吸取譜帶的歸屬，確認(rèn)分子中所含的基團(tuán)或鍵，并進(jìn)而由其特征振動(dòng)頻率的位移、譜帶強(qiáng)度和外形的轉(zhuǎn)變c、h、o、n、s鹵c、h、o、n四種元素組成。所以說大局部有機(jī)物質(zhì)的紅外光譜根本上都是由這四種元素所形成的化學(xué)鍵的振動(dòng)奉獻(xiàn)的。爭論大量化合物的紅外光譜后覺察，同一類型的化學(xué)鍵的振動(dòng)頻率是格外相近的，總是消滅在某一范圍內(nèi)。例如ch3ch2cl中的ch3基團(tuán)具有肯定的吸取譜帶，而很多具有ch3基團(tuán)的化合物，在這個(gè)頻率四周〔 3000?2800cm-1〕亦消滅吸取峰，因此可以認(rèn)為此消滅ch3ch3基團(tuán)的特征頻率。這個(gè)與肯定的構(gòu)造單元相聯(lián)系的振動(dòng)頻率稱為基團(tuán)頻率。但是它們又有差異，由于同一類型的基團(tuán)在不同的物質(zhì)中所處的環(huán)境各不一樣，這種差異常常能反映出構(gòu)造上的特點(diǎn)。例如c=o伸縮振動(dòng)的頻率范圍在

1850?1600cm-1，當(dāng)與此基團(tuán)相連接的原子是 c、o、n時(shí)，c=o譜帶分別消滅在1715cm-1,1735cm-1,1680cm-1處，依據(jù)這一差異可區(qū)分酮、酯和酰胺。因此，特征吸取峰的位置和強(qiáng)度取決于分子中各基團(tuán)〔化學(xué)鍵〕的振動(dòng)形式和所處的化學(xué)環(huán)境。只要把握了各種基團(tuán)的振動(dòng)頻率〔基團(tuán)頻率〕及其位移規(guī)律，就可應(yīng)用紅外光譜來檢定化合物中存在的基團(tuán)及其在分子中的相對(duì)位置。為了準(zhǔn)確地解析譜圖，有必要先排解可能消滅的 “假譜帶“〔非試樣本身的吸取〕以及微量雜質(zhì)的存在所造成的紅外光譜的變化。常見的“假譜帶“主要有水〔3400cm-1、1640cm-1、650cm-1〕和二氧化碳〔2350cm-1、667cm-1〕的吸取。水分的引入可能由于試樣本身混有微量水或試樣與空氣接觸而吸濕以及在樣品的制備過程中使用溶劑或錠劑等而造成的。二氧化碳的吸取是由于某些試樣能吸附二氧化碳，特別是某些液體試樣長期保存在干冰中簡潔造成二氧化碳被吸取?？傊?，未解析前肯定要依據(jù)試樣的來源和制備方法以及試樣的性質(zhì)來區(qū)分和確認(rèn)譜圖的牢靠性。其譜圖解析的程序可大體分為兩步：所含的基團(tuán)或鍵的類型每種分子都具有其特征的紅外光譜，譜圖上的每個(gè)吸取譜帶是代表分子中某一基團(tuán)或鍵的一種振動(dòng)形式，并可由特征吸取譜帶的位置、強(qiáng)度和外形確定所含基團(tuán)或鍵的類型。以甲基為例，在2960cm-1、2870cm-1、1450cm-1、1380cm-1四周消滅了四個(gè)特征吸取譜帶，分別歸屬甲基的 c-h反對(duì)稱和對(duì)稱伸縮振動(dòng)和變形振動(dòng)的吸取，且有其肯定的相對(duì)強(qiáng)度挨次和外形。這四個(gè)特征吸取譜帶就作為甲基的指紋，來確認(rèn)試樣中甲基存在與否。但由于分子構(gòu)造和測量環(huán)境等的不同，其特征吸取譜帶的位置，將做相應(yīng)的移動(dòng)，就可進(jìn)一步推想屬于何種化合物中的甲基。有機(jī)化合物的基團(tuán)或鍵的特征頻率已由試驗(yàn)上測得并集合成基團(tuán)或鍵的特征頻率表，因而我們可以借助于查 “字典“的方法來確認(rèn)基團(tuán)或鍵的類型。但在實(shí)際的譜圖解析中，首先從基團(tuán)判別區(qū)〔4000?1350cm-1〕入手，按譜圖上消滅的強(qiáng)峰到弱峰的挨次，依次加以確認(rèn)，并結(jié)合指紋區(qū)〔 1350?850cm-1〕的

924頁吸取加以確定。指紋區(qū)雖沒有明顯的基團(tuán)或鍵與特征振動(dòng)頻率的對(duì)應(yīng)關(guān)系，但它能反映整個(gè)分子構(gòu)造的特點(diǎn)，尤其是對(duì)分子骨架的振動(dòng)吸取很敏感。以醇類的羥基第第1024頁〔締合的〕為例，雖然可由基團(tuán)判別區(qū)的3400cm-1四周的伸縮振動(dòng)吸取加以確認(rèn)，但尚不能確定是10401160cm-1的吸取譜帶的位置予以1050cm-11100cm-11150cm-1因而作為官能團(tuán)的定性，必需通過基團(tuán)判別區(qū)和指紋區(qū)的特征吸取加以綜合推定。但當(dāng)兩個(gè)基團(tuán)或鍵的特征頻率較接近時(shí)，尤其在共存的狀況下，由譜圖直接識(shí)別是特別困難的。例如羥基〔締合的〕和仲胺基共存的場合，由于兩者的伸縮振動(dòng)頻率和變形振動(dòng)頻率都很相近，于是給推斷增加了困難。遇到這種狀況，可依據(jù)溶劑對(duì)特征吸取譜帶位置的影響而加以分別鑒定。亦可利用化學(xué)反響制備衍生物等方法，可以方便確實(shí)定分子中所含有的基團(tuán)或鍵。推定分子構(gòu)造依據(jù)特征吸取譜帶和分子構(gòu)造的關(guān)系，依據(jù)譜圖上消滅的特征吸取譜帶的位置、強(qiáng)度、外形來確定分子中各個(gè)基團(tuán)或鍵所鄰接的原子或原子團(tuán)〔可參照各類化合物的特征振動(dòng)頻率圖表和有關(guān)文獻(xiàn)〕，并結(jié)合前述的兩步，就可推定分子中原子的相互連接方式，亦即是分子構(gòu)造。但應(yīng)著重指出，依據(jù)分子紅外光譜推定分子構(gòu)造主要是從基團(tuán)或鍵的特征振動(dòng)頻率位移，來推定基團(tuán)或鍵所鄰接的原子或原子團(tuán)，因而對(duì)其特征振動(dòng)頻率位移的規(guī)律要側(cè)重的加以把握和熟記，特別是對(duì)前人已做過的工作要盡可能地加以收集、歸納、總結(jié)和運(yùn)用。具體解析方法直接法將未知物的紅外光譜圖與化合物的紅外光譜圖直接進(jìn)展比較。這就要求樣品與標(biāo)準(zhǔn)物在一樣條件下記錄光譜，既要使用儀器的性能〔如所用儀器區(qū)分率高，則在某些峰的微小構(gòu)造上會(huì)有差異〕和譜圖的表示方式〔等波數(shù)間隔或等波長間隔〕一樣的儀器，而且樣品的制備方法也要全都〔指樣品的物理狀態(tài)、樣品濃度及溶劑等〕 。假設(shè)不同則譜圖也會(huì)有差異。尤其是溶劑因素影響較大，須加留意，以免得出錯(cuò)誤的結(jié)論。假設(shè)只是樣品濃度不同，則峰的強(qiáng)度會(huì)轉(zhuǎn)變，但是每個(gè)峰的強(qiáng)弱挨次〔相對(duì)強(qiáng)度〕通常應(yīng)當(dāng)是一致的。固體樣品，因結(jié)晶條件不同，也可能消滅差異，甚至差異很大。否認(rèn)法依據(jù)紅外光譜與分子構(gòu)造的關(guān)系，譜圖中某些波數(shù)的吸取峰，就反映了某種基團(tuán)的存在。當(dāng)譜圖中不消滅某吸取峰時(shí)，就可否認(rèn)某種基團(tuán)的存在。例如，在 2975?2845cm-1區(qū)域內(nèi)不消滅強(qiáng)吸取峰，就表示不存在ch3ch2確定法借助于紅外光譜中的特征吸取峰，以確定某種特征基團(tuán)存在的方法1740cm-11260?1050cm-1區(qū)域內(nèi)消滅兩個(gè)強(qiáng)吸取峰，波數(shù)高的表現(xiàn)為第一吸取，則可推斷該化合物屬于飽和脂類化合物。應(yīng)當(dāng)說，關(guān)于識(shí)譜的程序至今并無肯定規(guī)章，在實(shí)際工作中，往往是三種方法聯(lián)合使用，以便得出正確的結(jié)論。補(bǔ)充：無機(jī)化合物的基團(tuán)振動(dòng)頻率：紅外光譜圖中的每一個(gè)吸取譜帶都對(duì)應(yīng)于某化合物的質(zhì)點(diǎn)或基團(tuán)振動(dòng)的形式，而無機(jī)化合物在中紅外區(qū)的吸取，主要是由陰離子〔團(tuán)〕的晶格振動(dòng)引起的，它的吸取譜帶