红外光谱仪的使用及有机物的红外光谱测定)

项目名称红外光谱仪的使用及有机

物的红外光谱测定

实验类别验证课时安排 4

目的1.了解红外光谱仪的原理；

2.掌握红外光谱仪的结构和一般使用程序。

3.熟练傅里叶红外光谱仪的使用方法与KBr压片操作；

4.对所得红外图谱进行解读。

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与图1 CH3(CH2)6CH3分子的红外吸收光谱中-CH3，-CH2-基团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，nC=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nC=O为1695～1680cm-1，在酰胺中时，nC=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

n＝C-H(Ar上) 3077,3012

n C=C(Ar上) 1600,1582,1495,1450

d＝C-H(Ar上邻接五氢) 715,690

n O-H(形成氢键二聚体) 3000～2500(多重峰)

d O-H935

n C=O1400

d 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。

仪器及试剂

仪器: Tensor 近红外傅利叶红外光谱仪、粉未压片机、玛瑙研钵、快速红外干燥仪试剂: KBr(A.R.) 苯甲酸(G.R.)

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

苯甲酸的红外光谱图的红外谱图如下：

（1）官能团区

1.在1600cm-1～~1581cm-1，1419cm-1～1454cm-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。

2.在2000～1700cm-1之间有锯齿状的倍频吸收峰，所以为单取代苯。

3.在1683cm-1存在强吸收峰，这是羧酸中羧基的振动产生的。

4.在3200～2500cm-1区域有宽吸收峰，所以有羧酸的O-H键伸缩振动。

（2）在指纹区

700cm-1左右的705cm-1和667cm-1为单取代苯C—H变形振动的特征吸收峰；