實(shí)驗三 不同形狀樣品的紅外光譜測定

實(shí)驗三不同形狀樣品的紅外光譜測定實(shí)驗?zāi)康恼莆占t外吸收光譜分析物質(zhì)結(jié)構(gòu)的方法，并利用紅外吸收光譜的特征吸收峰對常見有機(jī)化合物進(jìn)行定性分析；掌握壓片法為代表的紅外光譜樣品制備方法。實(shí)驗原理紅外吸收光譜法是通過研究物質(zhì)結(jié)構(gòu)與紅外吸收光譜間的關(guān)系，來對物質(zhì)進(jìn)行分析的，有機(jī)化合物中的基團(tuán)吸收一定波長的紅外光線后，會產(chǎn)生相應(yīng)頻率的共振（其部分振動形式如圖1所示），從而在相應(yīng)的紅外頻率處亦會產(chǎn)生相應(yīng)的吸收峰。紅外光譜可以用吸收峰譜帶的位置和峰的強(qiáng)度加以表征。吸收帶的位置可用下面的公式來解釋，即折合原子質(zhì)量（μ值）越小，化學(xué)鍵的力常數(shù)（k值）越大，則基因吸收峰的頻率值（v值）也越大，而如果基團(tuán)內(nèi)部極性差異越大，偶極距的變化就越大，從而振動幅度越大，紅外吸收峰越強(qiáng)。例如典型的-OH和C=O基團(tuán)，前者憂郁會吸收3000cm-1左右波數(shù)的紅外光，由于氫鍵締合作用而產(chǎn)生比較強(qiáng)的寬峰，后者則在1700cm圖1.有機(jī)化合物的紅外吸收光譜中分子的集中振動形式測定未知物結(jié)構(gòu)是紅外光譜定性分析的一個重要途徑。根據(jù)實(shí)驗所繪制的紅外光譜圖得吸收峰位置、強(qiáng)度和形狀。利用集團(tuán)振動頻率與分子結(jié)構(gòu)的關(guān)系，來確定吸收帶的歸屬，確定分子所含的基團(tuán)或鍵，并推斷分子的結(jié)構(gòu)，鑒定的步驟如下：對樣品做初步了解，如樣品的純度、外觀、來源及元素分析結(jié)果，及物理性質(zhì)（分子量、費(fèi)電、熔點(diǎn)）。確定未知物不飽和度，以推測化合物可能的結(jié)構(gòu)；圖譜分析首先在官能團(tuán)區(qū)（4000~1300cm-1）搜尋官能團(tuán)的特征伸縮震動；產(chǎn)檢的有機(jī)化合物基團(tuán)頻率出現(xiàn)的范圍：4000~670依據(jù)基團(tuán)的振動形式，分為2大區(qū)，6小區(qū)：官能團(tuán)區(qū)（峰少而強(qiáng)）：1）4000~2500cm-1X-N伸縮振動區(qū)（X=O，N，C，S2）2500~2000cm-13）2000~1500cm-14）1500~1300cm-1C-H再根據(jù)“指紋區(qū)”（1300~1600cm-1）的吸收情況，進(jìn)一步確認(rèn)該基團(tuán)的指紋區(qū)（峰多而弱）:5）1300~900cm-16）900~670cm-1-(CH不同形狀的樣品（固體、液體、氣體以及粘稠樣品）需要相應(yīng)的制樣方法。制樣方法的選擇和制樣技術(shù)的好壞直接影響紅外光譜譜帶的頻率、數(shù)目和強(qiáng)度。壓片法：粉末樣品常采用壓片法。將研細(xì)的粉末分散在固體介質(zhì)中，并用壓片裝置壓成透明的薄片后測定。固體分散介質(zhì)一般是金屬鹵化物（如KBr），使用時要將其充分研細(xì)，顆粒直徑最好小于2μm（因為中紅外區(qū)的波長是從2.5μm開始的）。實(shí)驗材料、試劑和儀器設(shè)備儀器：島津IRPrestige-21傅里葉變換紅外光譜儀、壓片機(jī)、模具、樣品架、瑪瑙研缽、鋼鏟、鑷子及紅外燈等。試劑與材料：分析純苯甲酸、光譜純KBr粉末。實(shí)驗步驟取2~3mg苯甲酸與200~300mg干燥的KBr粉末在瑪瑙研缽中混勻；充分研磨后用不銹鋼鏟取約70~90mg于模具中，組裝好模具，在壓片機(jī)中，壓強(qiáng)約29.4Mpa下壓片。將壓好片的透明薄片用樣品夾夾好，放入紅外光譜儀中測其光譜圖，并作分析。實(shí)驗結(jié)果和分析得分：752在3000cm-1左右有吸收峰，含有-OH在1600cm-1左右有吸收峰，含有C=O在1540~1460cm-1有4指紋區(qū)多而弱。注意事項在紅外燈下操作時，用溶劑清洗鹽片，不要離燈太近，否則移開燈時溫差太大鹽片易碎。思考題實(shí)際過程中大多數(shù)化合物在紅外光譜圖上出現(xiàn)的吸收譜帶（吸收峰）數(shù)目比理論計算的振動數(shù)目少的原因是什么？1）沒有偶極距變化的振動不產(chǎn)生紅外吸收；2）某些振動吸收頻率完全相同時簡并為一個吸收峰；3）某些振動吸收強(qiáng)度太弱，或者振動吸收頻率十分接近，儀器不能檢測或分辨；有些甚至超過了儀器的檢測范圍；4）倍頻峰