苯甲酸紅外吸收光譜的測(cè)繪.doc

浙江科技學(xué)院生物與化學(xué)工程學(xué)院儀器分析實(shí)驗(yàn)報(bào)告姓名： 蔣穎健 學(xué)號(hào)： 51104200013 班級(jí)： 化工111 實(shí)驗(yàn)名稱：苯甲酸紅外吸收光譜的測(cè)繪kBr壓片法制樣一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、 學(xué)習(xí)用紅外吸收光譜進(jìn)行化合物的定性分析。2、 掌握用壓片法制作固體式樣晶片的方法。3、 熟悉紅外分光光度計(jì)的工作原理及其使用方法。 4、 學(xué)習(xí)查閱薩特勒標(biāo)準(zhǔn)紅外光譜的方法。二、實(shí)驗(yàn)原理紅外光譜中40001350區(qū)域稱為基團(tuán)特征頻率區(qū)。因?yàn)樵诨衔锓肿又?，同一類型的原子基團(tuán)振動(dòng)頻率非常相近，總是出現(xiàn)在某一特定范圍內(nèi)。例如, 和等分子中都有基團(tuán)，它們的伸縮振動(dòng)頻率與圖11-1正癸烷分子的紅外吸收光譜中基團(tuán)的伸縮振動(dòng)頻率一樣都出現(xiàn)在30002800范圍內(nèi)，因此認(rèn)為這一區(qū)域是伸縮振動(dòng)的特征頻率。這個(gè)與一定結(jié)構(gòu)單元相聯(lián)系的振動(dòng)頻率稱為基因頻率。但是當(dāng)統(tǒng)一類型的基團(tuán)處于不同物質(zhì)中時(shí)，它們的振動(dòng)頻率又有差別，這是因?yàn)橥N基團(tuán)在不同化合物分子中所處的化學(xué)環(huán)境有所不同，使振動(dòng)頻率發(fā)生一定移動(dòng)，所以這種差別常常反映出分子結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)。例如羰基（）的伸縮振動(dòng)頻率在16001860范圍內(nèi)，當(dāng)它處于酸酐中時(shí)，（）為18201750；在酯類中，（）為17501725；在酮類化合物中，（）為17251710；與苯環(huán)共軛時(shí)，如乙酰苯中（）為16951680，在酰胺中，（）為1650等。因此在基團(tuán)特征頻率區(qū)內(nèi)，根據(jù)所掌握的各種基團(tuán)頻率及其位移規(guī)律，就可確定有機(jī)化合物分子中存在的原子基團(tuán)及其在分子中的相對(duì)位置。紅外光譜中1350650區(qū)域常稱作指紋區(qū)。由于各單鍵的伸縮振動(dòng)、含氫基團(tuán)的彎曲振動(dòng)以及它們之間的發(fā)生的振動(dòng)耦合大部分出現(xiàn)在這一區(qū)域，使該區(qū)域吸收帶變得很復(fù)雜，許多譜峰無法歸屬?；衔锝Y(jié)構(gòu)上的微小差異也許并不影響基團(tuán)特征頻率區(qū)的譜峰，但會(huì)使這一區(qū)域的譜峰產(chǎn)生明顯差別，猶如人的指紋因人而異一樣。由于絕大部分有機(jī)物的紅外光譜比較復(fù)雜，特別是指紋區(qū)的許多譜峰無法一一歸屬，因此，僅僅依靠對(duì)紅外光譜圖的解析常常難以確定有機(jī)物的結(jié)構(gòu)，通常還需要借助于標(biāo)準(zhǔn)試樣或紅外標(biāo)準(zhǔn)譜圖。同一物質(zhì)在相同的測(cè)定條件下測(cè)得的紅外光譜有很好的重復(fù)性，如果兩張圖譜中各吸收峰的位置、形狀及其相對(duì)吸收強(qiáng)度一致，則兩個(gè)化合物具有相同的結(jié)構(gòu)。因此，可以通過比對(duì)試樣與標(biāo)準(zhǔn)物的紅外光譜，或比較試樣的紅外光譜與紅外標(biāo)準(zhǔn)光譜，進(jìn)行定性分析。傅里葉變換紅外光譜儀1. 概述傅里葉變換紅外光譜儀（FTIR）是20世紀(jì)70年代出現(xiàn)的新一代紅外光譜測(cè)量技術(shù)和儀器。這種新技術(shù)具有采樣速度快、分辨率和波數(shù)精度高、光譜范圍寬、靈敏度高等優(yōu)點(diǎn)，因而發(fā)展迅速，將逐步取代色散型紅外光譜儀。FTIR主要由光源、邁克爾遜干涉儀、檢測(cè)器和計(jì)算機(jī)等組成。它沒有單色器，在工作原理上與色散型紅外光譜儀有很大不同。FTIR的結(jié)構(gòu)和工作原理如圖11-11所示。由光源發(fā)出的光經(jīng)過干涉儀轉(zhuǎn)變成干涉光，干涉光中包含了光源發(fā)出的所有波長(zhǎng)光的信息。當(dāng)干涉光通過試樣時(shí)某一些特定波長(zhǎng)的光被試樣吸收，所以檢測(cè)器檢測(cè)到的是含有試樣信息的干涉光，通過模數(shù)轉(zhuǎn)換送入計(jì)算機(jī)得到試樣的干涉圖，在經(jīng)過計(jì)算機(jī)快速傅里葉變換后得到吸光度或透光率隨頻率或波長(zhǎng)變化的紅外光譜圖。與色散型紅外光譜儀不同，F(xiàn)TIR儀器沒有光柵或棱鏡等色散元件，干涉儀也沒有把光按頻率分開，而只是將各種頻率的光信號(hào)經(jīng)干涉作用調(diào)制成為干涉圖函數(shù)，然后由計(jì)算機(jī)作傅里葉變換把干涉圖計(jì)算轉(zhuǎn)換為常見的紅外光譜圖。因此，F(xiàn)TIR的采樣速度非常快，約1秒鐘就可獲得全頻域的光譜響應(yīng)。傅立葉變換紅外光譜儀：它根據(jù)光的相干性原理設(shè)計(jì)，是一種干涉型光譜儀。它沒有色散元件，傅立葉變換紅外光譜儀主要由光源、干涉儀（邁克遜)、吸收池（樣品室）、檢測(cè)器、計(jì)算機(jī)和記錄系統(tǒng)等組成。傅立葉變換紅外光譜儀將各種頻率的光信號(hào)經(jīng)干涉作用后調(diào)制成干涉圖，即時(shí)間域光譜圖，然后用計(jì)算機(jī)進(jìn)行快速傅立葉變換，換算成頻率域光譜圖即紅外光譜圖。三、實(shí)驗(yàn)步驟 1開啟空調(diào)機(jī)，使室內(nèi)溫度控制在1820，相對(duì)濕度65%。2苯甲酸標(biāo)樣、試樣和純溴化鉀晶片的制作 取預(yù)先在110下烘干48 h以上，并保存在干燥器內(nèi)的溴化鉀150 mg左右，置于潔凈的瑪瑙研中，研磨成均勻、細(xì)小的顆粒，然后轉(zhuǎn)移到壓片模具上，依次放好各部件后，把壓模置于壓片上，旋轉(zhuǎn)壓力絲桿手輪壓緊模具，順時(shí)針旋轉(zhuǎn)放油閥至底部，然后一邊抽氣，一邊緩慢上下移動(dòng)壓把，開始加壓至11051.2105 kPa（約100120 kgcm-2）時(shí)，停止加壓，維持35 min，反時(shí)針旋轉(zhuǎn)放油閥，解除加壓，壓力表指針指“0”，旋松壓力絲桿手輪取出壓模，即可得直徑為12 mm，厚12 mm透明的溴化鉀晶片，小心從壓模中取出晶片，并保存于干燥器內(nèi)。另取一份150 mg左右溴化鉀置于潔凈的瑪瑙研中，加入23 mg優(yōu)級(jí)純苯甲酸，同上操作研磨均勻、壓片并保存在干燥器中。再取一份150 mg左右溴化鉀置于潔凈的瑪瑙研中，加入23 mg苯甲酸試樣，同上操作制成晶片，并保存在干燥器中。 3.下面以AVATAR 360FTIR（美國(guó)尼高力公司）為例介紹FTIR儀器的操作要領(lǐng)。（1） 開機(jī) 打開儀器光學(xué)臺(tái)（主機(jī)的電源開關(guān)）；打開計(jì)算機(jī)的電源開關(guān)，雙擊“EZ OMNIC E.S.P.”圖標(biāo)，打開“OMNIC”應(yīng)用軟件；（2）檢查光譜儀的工作狀態(tài) 在“OMNIC”窗口“光學(xué)臺(tái)狀態(tài)（Bench Status）”指示顯示綠色“”，即為正常。（3）設(shè)置光譜收集參數(shù) 包括采集的波數(shù)范圍、掃描次數(shù)、光譜分辨率、顯示所收集數(shù)據(jù)的形式（如以透光率為縱坐標(biāo)等）。（4）采集試樣的光譜圖 因AVATAR 360FTIR是單光束儀器，所以必須采集和扣除背景。按計(jì)算機(jī)窗口顯示的提示，在確認(rèn)光路中沒有試樣時(shí)，采集背景的干涉圖；將制好的試樣插入試樣支架上，然后采集試樣的干涉圖。計(jì)算機(jī)將自動(dòng)作傅里葉變換，并作背景扣除處理。在計(jì)算機(jī)窗口中顯示出扣除背景后的試樣紅外光譜圖。（5）光譜處理 將采集得到的試樣光譜圖從透光率的形式轉(zhuǎn)變?yōu)槲舛鹊男问?，作基線校正、平滑等處理，然后重新轉(zhuǎn)換為透光率的形式，并根據(jù)需要在圖上標(biāo)注一些重要吸收峰的頻率。（6）光譜數(shù)據(jù)的打印或存盤。（7）從試樣架上移走試樣。四、實(shí)驗(yàn)條件一.儀器 1. AVATAR 370FTIR 2. 壓片機(jī)和壓片模具 3. 瑪瑙研缽 4.紅外干燥燈，試樣勺，鑷子等2 試劑 1.苯甲酸標(biāo)樣，溴化鉀 均為優(yōu)級(jí)純?nèi)?實(shí)驗(yàn)條件 1.壓片壓力 300400kgf/cm2 2.測(cè)定波數(shù)范圍 4個(gè)波數(shù) 3.參比物 空氣 4.掃描次數(shù) 16 5.室內(nèi)溫度 1820 6.室內(nèi)相對(duì)濕度 65%五、數(shù)據(jù)記錄及處理（附原始圖） 分析： 圖示見下一頁六、實(shí)驗(yàn)結(jié)果及討論注意事項(xiàng)：制的的晶片必須無裂痕，局部霧發(fā)白現(xiàn)象，如同玻璃般完全透明，否則應(yīng)重新制作。晶片局部發(fā)白，表示壓制的晶片厚薄不勻；晶片模糊，表示晶體吸潮，水在光譜圖3450和1640處出現(xiàn)吸收峰。1. 根據(jù)實(shí)驗(yàn)條件，將傅里葉變換紅外光譜儀按儀器操作步驟調(diào)節(jié)至正常。2. 將溴化鉀參比晶體和苯甲酸標(biāo)樣晶片分別置于主機(jī)的參比窗口和試樣窗口上。繪測(cè)苯甲酸標(biāo)樣的紅外吸收光譜。3. 在相同的實(shí)驗(yàn)條件下，繪測(cè)苯甲酸試樣的紅外吸收光譜。思考題：1. 紅外吸收光譜測(cè)繪時(shí)，對(duì)固體試樣的制樣有河要求？答：要分散均勻，還必須透光。2. 如何著手進(jìn)行紅外吸收光譜的定性分析？先看官能團(tuán)的再看指紋區(qū)3. 紅外光譜實(shí)驗(yàn)室為什么要求溫度和相對(duì)濕度維持一定的指標(biāo)？答：一個(gè)很重要的原因是紅外光譜儀器中有幾個(gè)作用較大且比較貴重的光鏡是用KBr做的，極易受潮，溫度或濕度過高都會(huì)造成光鏡的損壞，一般溫度不能超過25度,濕度最好在45%以下，另外要補(bǔ)充的是只要是高精密的儀器，對(duì)室內(nèi)的溫濕度都是有要求，能起到保持儀器的精密度、減緩儀器的老化的作用。4. 仔細(xì)閱讀薩特勒標(biāo)準(zhǔn)紅外光譜圖，寫出苯甲酸的標(biāo)準(zhǔn)紅外光譜圖中提供的其他重要信息？答：708cm1的苯環(huán)單取代CH面外彎曲特征吸收峰；3071cm1苯環(huán)上CH伸縮振動(dòng)吸收峰；1601,1583,1496,1453cm1內(nèi)出現(xiàn)的四個(gè)峰是碳碳雙鍵的特征峰，并在苯環(huán)上。在1689cm1處有強(qiáng)吸收峰是羧酸中的羧基振動(dòng)產(chǎn)生；34002500cm1處有寬吸收峰為羧酸的羥基伸縮振動(dòng)吸收峰；在1292cm1有CO伸縮特征吸收峰，933cm1存在OH面外彎曲，1423cm1 OH面內(nèi)彎曲特征吸收峰。5. 在薩特勒標(biāo)準(zhǔn)紅外光譜