苯甲酸的红外光谱测定

苯甲酸的红外光谱测定第一页，共二十三页，编辑于2023年，星期一一、实验目的1、掌握FTIR-650傅里叶变换红外光谱仪的使用方法。2、掌握溴化钾压片法制备固体样品的方法。3、初步了解红外吸收光谱图的解析。第二页，共二十三页，编辑于2023年，星期一

卤化物压片法压片法也叫碱金属卤化物锭剂法。由于碱金属卤化物（如KCI、KBr、KI以及CsI等）加压后变成可塑物，并在中红外区完全透明，因而被广泛用于固体样品的制备。一般将固体样品l～3.8mg放在玛瑙研钵中，加100～300.mg的KBr或KCl，混合研磨均匀，使其粒度达到2.5um以下。将磨好的混合物小心倒入压模中，加压成型，就可得到厚约0.8mm的透明薄片。

KBr的吸湿性较强，即使在红外灯烘烤下或在干燥箱中研磨，也不可避免地会吸收空气中的游离水。为了除去游离水的干扰。常在相同条件下制备另一个纯KBr透明薄片，作为补偿，放在参比光路中。

第三页，共二十三页，编辑于2023年，星期一

压片法的优点：①没有溶剂和糊剂的干扰，能一次完整地获得样品的红外吸收光谱。②可以通过减小样品的粒度来减少杂散光。从而获得尖锐的吸收带。③只要样品能变成细粉，并且加压下不发生结构变化，都可用压片法进行测试。④由于薄片的厚度和样品的浓度可以精确控制，因而可用于定量分析。⑤压成的薄片便于保存。值得注意的是：压片法对样品中的水分要求严格，因为，样品含水不仅影响薄片的透明度，而且影响对化合物的判定。因此，要尽量采用加热、冷冻或其它有效方法除水。样品粉末的粒度对吸光度有影响，粒度越小，吸光度越大。因此，特别是做定量分析时，要求样品粉末有均一的分散性和尽可能小的粒度。第四页，共二十三页，编辑于2023年，星期一二、测定原理

红外光谱（IR谱）是一种分子振动—转动光谱，它是由于分子的振动、转动、分子间的能级跃迁产生的。纯转动400~3325~1000远红外

分子振动-转动（基本振动区）4000~400

2.5~25中红外OH、NH、CH及SH倍频吸收区12820~40000.76~2.5近红外能级跃迁类型波数(cm-1)波长(m)区域红外光谱区域的划分第五页，共二十三页，编辑于2023年，星期一变形或弯曲振动面内变形振动（δ）面外变形振动（γ）剪式振动（δ）面内摇摆振动（ρ）面外摇摆振动（ω）扭曲变形振动（τ）

变形振动又称变角振动。它是指基团键角发生周期变化而键长不变的振动。伸缩振动对称伸缩振动反对称伸缩振动

伸缩振动是指原子沿着价键方向来回运动，即振动时键长发生变化，键角不变。基本振动形式分类:伸缩振动；变形振动第六页，共二十三页，编辑于2023年，星期一第七页，共二十三页，编辑于2023年，星期一非线型分子：H2O振动自由度=3N-6=3×3-6=3线型分子：CO2振动自由度=3N-5=3×3-5=4第八页，共二十三页，编辑于2023年，星期一H2O的红外光谱

asOH3756cm-1

sOH3652cm-1

OH1595cm-1

当一定频率的红外光照射分子时，如果分子中某个基团的振动频率和它一样，二者就会产生共振。此时光的能量通过分子偶极矩的变化而传递给分子，这个基团就吸收一定频率的红外光产生共振跃迁。第九页，共二十三页，编辑于2023年，星期一理论上计算的一个振动，在红外光谱上相应产生一个基频吸收带。实际上，绝大多数化合物在红外光谱图上出现的峰数，远小于理论上计算的振动数，这是由如下原因引起的：（1）没有偶极矩变化的振动，不产生红外吸收，即非红外活性；（2）相同频率的振动吸收重叠，即简并；（3）仪器不能区别那些频率十分相近的振动，或因吸收带很弱，仪器检测不出；（4）有些吸收带落在仪器检测范围之外。第十页，共二十三页，编辑于2023年，星期一例如，线性分子CO2，理论上计算其基本振动数为：3N-5=4。其具体振动形式如下：←

→O═C═O对称伸缩（无吸收峰）→←→O═C═O反对称伸缩（2349cm-1）↑O═C═O↓

↓

面内变形（667cm-1）↖

↖O═C═O

↘

面外变形（667cm-1）但在红外图谱上，只出现667cm-1和2349cm-1两个基频吸收峰。这是因为对称伸缩振动偶极矩变化为零，不产生吸收。而面内变形和面外变形振动的吸收频率完全一样，发生简并。第十一页，共二十三页，编辑于2023年，星期一CO2的红外光谱

asC=O2349cm-1

弯曲振动666cm-1

第十二页，共二十三页，编辑于2023年，星期一

每种化合物都可绘制出具有自身特征的红外光谱图。从而反映出整个分子的特征。据此我们可利用已知标准物对照或标准图普查对法进行定性分析。对于某一特定的官能团或相关的化学键，不论分子中其他的结构如何，它总是在相同或几乎相同的频率或波数处产生特征的吸收谱带。我们可以根据IR谱图上各种化学键及官能团在某一相对固定的波长范围内显示其特征吸收峰的位置来鉴别分子所含有的特征官能团和化学键的类型，进而确定化合物分子的结构。C=C~1600cm-1,~1580cm-1(双峰),~1500cm-1(s),~1450cm-1

→鉴定有无芳环存在第十三页，共二十三页，编辑于2023年，星期一特征区与指纹区特征区：4000~1300cm-1(2.5~7.69μm)包括：X-H伸缩振动区(4000~2500cm-1)三键及累积双键伸缩振动区(2500~1900cm-1)

双键伸缩振动区(1900~1200cm-1)

X-H弯曲振动区(1650~1350cm-1)该区是进行官能团定性的主要依据

指纹区：1300~400cm-1(7.69~25μm)包括：单键的伸缩振动；多数基团的弯曲振动查找相关吸收峰第十四页，共二十三页，编辑于2023年，星期一三、主要试剂及规格溴化钾（光谱纯）苯甲酸（分析纯）四、主要仪器FTIR-650傅里叶变换红外光谱仪玛瑙研钵压片机压片机模具红外灯第十五页，共二十三页，编辑于2023年，星期一第十六页，共二十三页，编辑于2023年，星期一第十七页，共二十三页，编辑于2023年，星期一五、实验步骤1、开机步骤（1）按主机后侧的电源开关，开启主机，加电后，开始有一个自检过程（约30秒），主机加电后至少要等待15分钟，等电子部分和光源稳定后，才能进行测量。（2）开启电脑，运行操作软件，检查电脑与主机通讯是否正常。（3）红外光谱仪仪器需在每天使用前进行较正，较正方法是：单击“采集”菜单下的“实验设置”选择“诊断”观察各项指标是否正常。选择“光学台”观察增益值是否在可接受范围内。第十八页，共二十三页，编辑于2023年，星期一第十九页，共二十三页，编辑于2023年，星期一T-曲线→前密后疏T-曲线→前疏后密第二十页，共二十三页，编辑于2023年，星期一2、测量步骤（1）将样品（≈2mg）置于玛瑙研钵中。再加入100～200mg干燥的KBr粉末，充分磨细混匀（向同一方向研磨）。（2）将磨好的粉末移置压片模具中，使其分布均匀，中心可以高一点，并轻轻转动几周。将模具置于压片机上，在20MPa压力下压制，保持3分钟，制成透明式样薄片。（3）拆除样膜，将试样薄片装在试样架上，放在红外光谱仪光路中，扫描图谱。注意：扫描前先粗测透光率是否大于40%。若大于或等于40%，按仪器操作方法扫描图谱。若未达到40%，则需重新压片。（4）打印所得图谱及吸收峰的数据（波数和透光率）。（5）退出FTIR软件系统；按仪器后侧电源开关，关闭主机。（6）实验结束后，取下试样架，取出薄片，按要求将模具、试样架等擦净收好。第二十一页，共二