苯甲酸的紅外光譜測定

關(guān)于苯甲酸的紅外光譜測定第一頁，共二十六頁，編輯于2023年，星期三一、實驗?zāi)康?、掌握FTIR-650傅里葉變換紅外光譜儀的使用方法。2、掌握溴化鉀壓片法制備固體樣品的方法。3、初步了解紅外吸收光譜圖的解析。第二頁，共二十六頁，編輯于2023年，星期三

鹵化物壓片法壓片法也叫堿金屬鹵化物錠劑法。由于堿金屬鹵化物（如KCI、KBr、KI以及CsI等）加壓后變成可塑物，并在中紅外區(qū)完全透明，因而被廣泛用于固體樣品的制備。一般將固體樣品l～3.8mg放在瑪瑙研缽中，加100～300.mg的KBr或KCl，混合研磨均勻，使其粒度達(dá)到2.5um以下。將磨好的混合物小心倒入壓模中，加壓成型，就可得到厚約0.8mm的透明薄片。

KBr的吸濕性較強，即使在紅外燈烘烤下或在干燥箱中研磨，也不可避免地會吸收空氣中的游離水。為了除去游離水的干擾。常在相同條件下制備另一個純KBr透明薄片，作為補償，放在參比光路中。

第三頁，共二十六頁，編輯于2023年，星期三

壓片法的優(yōu)點：①沒有溶劑和糊劑的干擾，能一次完整地獲得樣品的紅外吸收光譜。②可以通過減小樣品的粒度來減少雜散光。從而獲得尖銳的吸收帶。③只要樣品能變成細(xì)粉，并且加壓下不發(fā)生結(jié)構(gòu)變化，都可用壓片法進(jìn)行測試。④由于薄片的厚度和樣品的濃度可以精確控制，因而可用于定量分析。⑤壓成的薄片便于保存。值得注意的是：壓片法對樣品中的水分要求嚴(yán)格，因為，樣品含水不僅影響薄片的透明度，而且影響對化合物的判定。因此，要盡量采用加熱、冷凍或其它有效方法除水。樣品粉末的粒度對吸光度有影響，粒度越小，吸光度越大。因此，特別是做定量分析時，要求樣品粉末有均一的分散性和盡可能小的粒度。第四頁，共二十六頁，編輯于2023年，星期三二、測定原理

紅外光譜（IR譜）是一種分子振動—轉(zhuǎn)動光譜，它是由于分子的振動、轉(zhuǎn)動、分子間的能級躍遷產(chǎn)生的。純轉(zhuǎn)動400~3325~1000遠(yuǎn)紅外

分子振動-轉(zhuǎn)動（基本振動區(qū)）4000~400

2.5~25中紅外OH、NH、CH及SH倍頻吸收區(qū)12820~40000.76~2.5近紅外能級躍遷類型波數(shù)(cm-1)波長(m)區(qū)域紅外光譜區(qū)域的劃分第五頁，共二十六頁，編輯于2023年，星期三變形或彎曲振動面內(nèi)變形振動（δ）面外變形振動（γ）剪式振動（δ）面內(nèi)搖擺振動（ρ）面外搖擺振動（ω）扭曲變形振動（τ）

變形振動又稱變角振動。它是指基團鍵角發(fā)生周期變化而鍵長不變的振動。伸縮振動對稱伸縮振動反對稱伸縮振動

伸縮振動是指原子沿著價鍵方向來回運動，即振動時鍵長發(fā)生變化，鍵角不變?；菊駝有问椒诸?伸縮振動；變形振動第六頁，共二十六頁，編輯于2023年，星期三第七頁，共二十六頁，編輯于2023年，星期三非線型分子：H2O振動自由度=3N-6=3×3-6=3線型分子：CO2振動自由度=3N-5=3×3-5=4第八頁，共二十六頁，編輯于2023年，星期三H2O的紅外光譜

asOH3756cm-1

sOH3652cm-1

OH1595cm-1

當(dāng)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，二者就會產(chǎn)生共振。此時光的能量通過分子偶極矩的變化而傳遞給分子，這個基團就吸收一定頻率的紅外光產(chǎn)生共振躍遷。第九頁，共二十六頁，編輯于2023年，星期三理論上計算的一個振動，在紅外光譜上相應(yīng)產(chǎn)生一個基頻吸收帶。實際上，絕大多數(shù)化合物在紅外光譜圖上出現(xiàn)的峰數(shù)，遠(yuǎn)小于理論上計算的振動數(shù)，這是由如下原因引起的：（1）沒有偶極矩變化的振動，不產(chǎn)生紅外吸收，即非紅外活性；（2）相同頻率的振動吸收重疊，即簡并；（3）儀器不能區(qū)別那些頻率十分相近的振動，或因吸收帶很弱，儀器檢測不出；（4）有些吸收帶落在儀器檢測范圍之外。第十頁，共二十六頁，編輯于2023年，星期三例如，線性分子CO2，理論上計算其基本振動數(shù)為：3N-5=4。其具體振動形式如下：←

→O═C═O對稱伸縮（無吸收峰）→←→O═C═O反對稱伸縮（2349cm-1）↑O═C═O↓

↓

面內(nèi)變形（667cm-1）↖

↖O═C═O

↘

面外變形（667cm-1）但在紅外圖譜上，只出現(xiàn)667cm-1和2349cm-1兩個基頻吸收峰。這是因為對稱伸縮振動偶極矩變化為零，不產(chǎn)生吸收。而面內(nèi)變形和面外變形振動的吸收頻率完全一樣，發(fā)生簡并。第十一頁，共二十六頁，編輯于2023年，星期三CO2的紅外光譜

asC=O2349cm-1

彎曲振動666cm-1

第十二頁，共二十六頁，編輯于2023年，星期三

每種化合物都可繪制出具有自身特征的紅外光譜圖。從而反映出整個分子的特征。據(jù)此我們可利用已知標(biāo)準(zhǔn)物對照或標(biāo)準(zhǔn)圖普查對法進(jìn)行定性分析。對于某一特定的官能團或相關(guān)的化學(xué)鍵，不論分子中其他的結(jié)構(gòu)如何，它總是在相同或幾乎相同的頻率或波數(shù)處產(chǎn)生特征的吸收譜帶。我們可以根據(jù)IR譜圖上各種化學(xué)鍵及官能團在某一相對固定的波長范圍內(nèi)顯示其特征吸收峰的位置來鑒別分子所含有的特征官能團和化學(xué)鍵的類型，進(jìn)而確定化合物分子的結(jié)構(gòu)。C=C~1600cm-1,~1580cm-1(雙峰),~1500cm-1(s),~1450cm-1

→鑒定有無芳環(huán)存在第十三頁，共二十六頁，編輯于2023年，星期三特征區(qū)與指紋區(qū)特征區(qū)：4000~1300cm-1(2.5~7.69μm)包括：X-H伸縮振動區(qū)(4000~2500cm-1)三鍵及累積雙鍵伸縮振動區(qū)(2500~1900cm-1)

雙鍵伸縮振動區(qū)(1900~1200cm-1)

X-H彎曲振動區(qū)(1650~1350cm-1)該區(qū)是進(jìn)行官能團定性的主要依據(jù)

指紋區(qū)：1300~400cm-1(7.69~25μm)包括：單鍵的伸縮振動；多數(shù)基團的彎曲振動查找相關(guān)吸收峰第十四頁，共二十六頁，編輯于2023年，星期三三、主要試劑及規(guī)格溴化鉀（光譜純）苯甲酸（分析純）四、主要儀器FTIR-650傅里葉變換紅外光譜儀瑪瑙研缽壓片機壓片機模具紅外燈第十五頁，共二十六頁，編輯于2023年，星期三第十六頁，共二十六頁，編輯于2023年，星期三第十七頁，共二十六頁，編輯于2023年，星期三五、實驗步驟1、開機步驟（1）按主機后側(cè)的電源開關(guān)，開啟主機，加電后，開始有一個自檢過程（約30秒），主機加電后至少要等待15分鐘，等電子部分和光源穩(wěn)定后，才能進(jìn)行測量。（2）開啟電腦，運行操作軟件，檢查電腦與主機通訊是否正常。（3）紅外光譜儀儀器需在每天使用前進(jìn)行較正，較正方法是：單擊“采集”菜單下的“實驗設(shè)置”選擇“診斷”觀察各項指標(biāo)是否正常。選擇“光學(xué)臺”觀察增益值是否在可接受范圍內(nèi)。第十八頁，共二十六頁，編輯于2023年，星期三第十九頁，共二十六頁，編輯于2023年，星期三T-曲線→前密后疏T-曲線→前疏后密第二十頁，共二十六頁，編輯于2023年，星期三2、測量步驟（1）將樣品（≈2mg）置于瑪瑙研缽中。再加入100～200mg干燥的KBr粉末，充分磨細(xì)混勻（向同一方向研磨）。（2）將磨好的粉末移置壓片模具中，使其分布均勻，中心可以高一點，并輕輕轉(zhuǎn)動幾周。將模具置于壓片機上，在20MPa壓力下壓制，保持3分鐘，制成透明式樣薄片。（3）拆除樣膜，將試樣薄片裝在試樣架上，放在紅外光譜儀光路中，掃描圖譜。注意：掃描前先粗測透光率是否大于40%。若大于或等于40%，按儀器操作方法掃描圖譜。若未達(dá)到40%，則需重新壓片。（4）打印所得圖譜及吸收峰的數(shù)據(jù)（波數(shù)和透光率）。（5）退出FTIR軟件系統(tǒng)；按儀器后側(cè)電源開關(guān)，關(guān)閉主機。（6）實驗結(jié)束后，取下試樣架，取出薄片，按要求將模具、試樣架等擦凈收好。第二十一頁，共二十六頁，編輯于2023年，星期三苯甲酸紅外譜圖第二十二頁，共二十六頁，編輯于2023年，星期三六、測定結(jié)果分析查閱文獻(xiàn)資料，根據(jù)實驗數(shù)據(jù)推測苯甲酸分子中各官能團或化學(xué)鍵相