实验一苯甲酸红外光谱测定及谱图解析

苯甲酸的红外光谱测定及谱图解析—KBr晶体压片法制样一、目的要求(1)学习用红外吸收光谱进行化合物的定性分析，(2)掌握用压片法制作固体试样晶片的方法；(3)熟悉红外分光光度仪的工作原理及其使用方法。二、实验原理当一定频率（一定能量）的红外光照射分子时，如果分子某个基团的振动频率和外界红外辐射频率一致，二者就会产生共振。此时，光的能量通过分子偶极矩的变化传递给分子，这个基团就吸收一定频率的红外光，产生振动跃迁（由原来的基态跃迁到了较高的振动能级），从而产生红外吸收光谱。如果红外光的振动频率和分子中各基团的振动频率不一致，该部分红外光就不会被吸收。用连续改变频率的红外光照射某试样，将分子吸收红外光的情况用仪器记录下来，就得到试样的红外吸收光谱图。由于振动能级的跃迁伴随有转动能级的跃迁，因此所得的红外光谱不是简单的吸收线，而是一个个吸收带。在化合物分子中，具有相同化学键的原子基团，其基本振动频率吸收峰(简称基频峰)基本上出现在同一频率区域内，例如，CH3(CH2)5CH3、CH3(CH2)4C≡N和CH3(CH2)5CH=CH2等分子中都有-CH3，-CH2-基团，它们的伸缩振动基频峰都出现在同一频率区域内，即在＜3000cm-1波数附近，但又有所不同，这是因为同一类型原子基团，在不同化合物分子中所处的化学环境有所不同，使基频峰频率发生一定移动，例如C＝O基团的伸缩振动基频峰频率一般出现在1850～1860cm-1范围内，当它位于酸酐中时，C=O为1820～1750cm-1、在酯类中时，为1750～1725cm-1；在醛中时，为1740～1720cm-1；在酮类中时，为1725～17l0cm-l;在与苯环共轭时，如乙酞苯中C=O为1695～1680cm-1，在酰胺中时，C=O为1650cm-1等。因此，掌握各种原子基团基频蜂的频率及其位移规律，就可应用红外吸收光谱来确定有机化合物分子中存在的原子基团及其在分子结构中的相对位置。苯甲酸分子中各原子基团的基频峰如下图：原子基团的基本振动形式基频峰的频率/cm-1C-H(Ar上)3077,3012C=C(Ar上)1600,1582,1495,1450C-H(Ar上邻接五氢)715,690O-H(形成氢键二聚体)3000～2500(多重峰)O-H935C=O1400C-O-H(面内弯曲振动)1250本实验用溴化钾晶体稀释苯甲酸试样，研磨均匀后，压制成晶片，测绘试样的红外吸收光谱。三、仪器与试剂仪器：傅里叶红外光谱仪软件：IRSolution；压片机、膜具和干燥器；玛瑙研钵、药匙、镜纸及红外灯。试剂：苯甲酸粉末、光谱纯KBr粉末。四、实验步骤（1）固体样品的制备：溴化钾压片；取1～2mg苯甲酸置于玛瑙研钵中，加入已研细的大约200mg无水溴化钾，研磨成极细的粉末置于模具中，用压片机压成锭片。（2）测绘苯甲酸的红外吸收光谱；将锭片放在红外光谱仪的支架上，以空气为参比，记录红外光谱，并打印。（3）简单分析苯甲酸的红外光谱图。五、结果与分析4000.03600320028002400200018001600140012001000800600450.035.0404550556065707580859095100.0cm-1%T3071.682849.012674.732605.072559.061915.061689.051601.971583.341496.201453.981423.971326.051292.671179.411127.601100.181072.531026.79999.93933.97804.66708.22683.63667.11551.99红外特征吸收分析：苯环的测定A、708cm-1苯环的单取代CH面外弯曲特征吸收峰B、3071cm-1苯环环上CH伸缩振动吸收峰C、在1601cm-1、1583cm-1，1496cm-1、1453cm-1内出现四指峰，由此确定存在单核芳烃C=C骨架，所以存在苯环。羧基的测定A、在1689cm-1存在强吸收峰，这是羧酸中羧基的振动产生的。B、在3400~2500cm-1区域有宽吸收峰，所以有羧酸的O-H键伸缩振动C、在1292cm-1存在C-O伸缩的特征吸收峰D、933cm-1存在OH的面外弯曲特征吸收峰E、1423cm-1存在OH的面内弯曲特征吸收峰六、思考题用压片法制样式时，为什么要求将固体样品试样研磨到颗粒粒度在2um左右？为什么要求KBr粉末干燥、避免吸水受潮？答：因为要把样品与KBr粉末的混合物进行压片，如果颗粒太大，则会导致压片内粉末不均衡，压片不成功。而要求KBr粉末干燥，避免吸水受潮是因为KBr粉末容易吸收空气中的H2O和CO2，从而造成假谱图，影响实验结果。IRAffinity-1S型傅里叶变换红外分光光度计操作规程一、打开仪器前部面板上的电源开关，然后启动计算机。二、双击快捷键IRsolution，进入工作站。三、仪器初始化后（三只绿灯亮起）），即可进行测量。四、设定测定参数后，即可先后进行背景扫描和样品扫描。五、测定工作完毕后，退出程序。然后依次关闭计算机电源，仪器电源开关。六、注意事项：1、红外实验室的室温控制在15~30℃，相对湿度应小于60%，适当通风换气。2、干燥剂中指示剂硅胶变色（蓝色变为浅蓝色），立即更换；3、设备停止使用时，样品室内应放置干燥剂；4、每星期保证开机预热两个小时以上。5、光路中有激光，开机时严禁眼睛进入光路。6、测试期间尽量减少房间空气流动。