苯甲酸的红外光谱测定

1、苯甲酸红外光谱的测定苯甲酸红外光谱的测定 一、实验目的一、实验目的 v1 1、掌握、掌握FTIR-650FTIR-650傅里叶变换红外光谱仪的使用方法。傅里叶变换红外光谱仪的使用方法。 v2 2、掌握溴化钾压片法制备固体样品的方法。、掌握溴化钾压片法制备固体样品的方法。 v3 3、初步了解红外吸收光谱图的解析。、初步了解红外吸收光谱图的解析。 卤化物压片法卤化物压片法 压片法也叫碱金属卤化物锭剂法。由于碱金属卤化物压片法也叫碱金属卤化物锭剂法。由于碱金属卤化物 （如（如KCIKCI、KBrKBr、KIKI以及以及CsICsI等）加压后变成可塑物，并在中等）加压后变成可塑物，并在中 红外区完全透

2、明，因而被广泛用于固体样品的制备。红外区完全透明，因而被广泛用于固体样品的制备。 一般一般 将固体样品将固体样品 l l3.8mg3.8mg放在玛瑙研钵中，加放在玛瑙研钵中，加 100100300.mg300.mg的的 KBrKBr或或KClKCl，混合研磨均匀，使其粒度达到，混合研磨均匀，使其粒度达到 2.5um2.5um以下。将以下。将 磨好的混合物小心倒入压模中，加压成型，就可得到厚约磨好的混合物小心倒入压模中，加压成型，就可得到厚约 0.8mm0.8mm的透明薄片。的透明薄片。 KBrKBr的吸湿性较强，即使在红外灯烘烤下或在干燥箱中的吸湿性较强，即使在红外灯烘烤下或在干燥箱中 研磨，

3、也不可避免地会吸收空气中的游离水。为了除去游研磨，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离水的干扰。常在相同条件下制备另一个纯KBrKBr透明薄片，透明薄片， 作为补偿，放在参比光路中。作为补偿，放在参比光路中。 压片法的优点：压片法的优点： 没有溶剂和糊剂的干扰，能一次完整地获得样品的红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。外吸收光谱。 可以通过减小样品的粒度来减少杂散光。从而获得尖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。锐的吸收带。 只要样品能变成细粉，并且加压下不发生结构变化，只要样品能变成细粉，并且

4、加压下不发生结构变化， 都可用压片法进行测试。都可用压片法进行测试。 由于薄片的厚度和样品的浓度可以精确控制，因而可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。用于定量分析。 压成的薄片便于保存。压成的薄片便于保存。 值得注意的是：值得注意的是：压片法对样品中的水分要求严格，因为，样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。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。

5、因此，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。能小的粒度。 二、测定原理二、测定原理 红外光谱（红外光谱（IR谱）是一种分子振动谱）是一种分子振动转动光谱，它是由转动光谱，它是由 于分子的振动、转动、分子间的能级跃迁产生的。于分子的振动、转动、分子间的能级跃迁产生的。 纯转动纯转动 40033 251000 远红外远红外 OH、NH、CH及及SH倍频倍频 吸收区吸收区 128204000 0.762.5 近红外近红外 能级跃迁类型能级跃迁类型波数波数 (cm-1)

6、波长波长 ( m)区域区域 变形或弯曲振动 面内变形振动（面内变形振动（） 面外变形振动（面外变形振动（） 剪式振动（剪式振动（） 面内摇摆振动（面内摇摆振动（） 面外摇摆振动（面外摇摆振动（） 扭曲变形振动（扭曲变形振动（） 变形振动又称变角振动。它是指基团键角发生周期变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。化而键长不变的振动。 伸缩振动 对称伸缩振动对称伸缩振动 反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。长发生变化，键角不变。 基本振动形式分类基本振动形

7、式分类:伸缩振动；变形振动伸缩振动；变形振动 非线型分子：H2O 线型分子：CO2 H2O的红外光谱的红外光谱 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。频率的红外光产生共振跃迁。 理论上计算的一个振动，在红外光谱上相应产生一个基频理论上

8、计算的一个振动，在红外光谱上相应产生一个基频 吸收带。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：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）没有偶极矩变化的振动，不产生红外吸收，即非红外 活性；活性； （2）相同频率的振动吸收重叠，即简并；）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）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；很弱，仪器检测不出； （4）

9、有些吸收带落在仪器检测范围之外。）有些吸收带落在仪器检测范围之外。 例如，线性分子例如，线性分子CO2，理论上计算其基本振动数为：，理论上计算其基本振动数为： 3N-5=4。其具体振动形式如下：。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（2349 cm-1） O C O 面内变形（667 cm-1） O C O 面外变形（667 cm-1） 但在红外图谱上，只出现但在红外图谱上，只出现667 cm-1和和2 349 cm-1两个基频吸收两个基频吸收 峰。这是因为对称伸缩振动偶极矩变化为零，不产生吸收。峰。这是因为对称伸缩振动偶极矩变化为零，不产生吸收。 而

10、面内变形和面外变形振动的吸收频率完全一样，发生简并。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。 CO2的红外光谱的红外光谱 asC=O 2349cm-1 弯曲振动弯曲振动666cm-1 每种化合物都可绘制出具有自身特征的红外光谱图。从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。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

11、同的频率或波数处产生特结构如何，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。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 特征区与指纹区 &特征区：特征区：40001300cm

12、-1(2.57.69m) 包括：包括： X-H伸缩振动区伸缩振动区(40002500cm-1) 三键及累积双键伸缩振动区三键及累积双键伸缩振动区(25001900cm-1) 双键伸缩振动区双键伸缩振动区(19001200cm-1) X-H弯曲振动区弯曲振动区(16501350cm-1) 该区是进行官能团定性的主要依据该区是进行官能团定性的主要依据 &指纹区：指纹区：1300400cm-1(7.6925m) 包括：单键的伸缩振动；多数基团的弯曲振动包括：单键的伸缩振动；多数基团的弯曲振动 查找相关吸收峰查找相关吸收峰 三、主要试剂及规格三、主要试剂及规格 溴化钾（光谱纯）溴化钾（光谱纯） 苯甲酸

13、（分析纯）苯甲酸（分析纯） 四、主要仪器四、主要仪器 FTIR-650傅里叶变换红外光谱仪傅里叶变换红外光谱仪 玛瑙研钵玛瑙研钵 压片机压片机 压压 片机模具片机模具 红外灯红外灯 五、实验步骤五、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

14、范围内。 T- 曲线曲线前密后疏前密后疏 T- 曲线曲线前疏后密前疏后密 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。 苯甲酸红外谱图苯甲酸红外谱图 六、测定结果分析六、测定结果分析 查阅文献资料