浙江大學(xué)苯甲酸、正丁醇滿分實驗報告

1、指導(dǎo)老師：蔣艷老師實驗一紅外光譜分析實驗一、實驗?zāi)康模毫私飧盗⑷~變換紅外光譜儀的基本構(gòu)造及工作原理學(xué)習(xí)紅外光譜測定的制樣方法學(xué)會用傅立葉變換紅外光譜儀進(jìn)行樣品測試二、實驗原理紅外光是一種波長介于可見光區(qū)和微波區(qū)之間的電磁波譜。波長在0.78300m。通常又把這個波段分成三個區(qū)域，即近紅外區(qū)：波長在0.782.5m（波數(shù)在128204000cm-l），又稱泛頻區(qū)；中紅外區(qū)：波長在2.525m（波數(shù)在4000400cm-l），又稱基頻區(qū)；遠(yuǎn)紅外區(qū)：波長在25300m（波數(shù)在40033cm-1），又稱轉(zhuǎn)動區(qū)。其中中紅外區(qū)是研究、應(yīng)用最多的區(qū)域。紅外及拉曼光譜都是分子振動光譜。通過譜圖解析可以獲取分子

2、結(jié)構(gòu)的信息。作為紅外光譜的特點，首先是應(yīng)用面廣，提供信息多且具有特征性，故把紅外光譜通稱為分子指紋。它最廣泛的應(yīng)用還在于對物質(zhì)的化學(xué)組成進(jìn)行分析。用紅外光譜法可以根據(jù)光譜中吸收峰的位置和形狀來推斷未知物的結(jié)構(gòu)，依照特征吸收峰的強度來測定混合物中各組分的含量。其次，它不受樣品相態(tài)的限制，無論是固態(tài)、液態(tài)以及氣態(tài)都能直接測定，甚至對一些表面涂層和不溶、不熔融的彈性體（如橡膠）也可直接獲得其光譜。它也不受熔點、沸點和蒸氣壓的限制，樣品用量少且可回收，是屬于非破壞分析。而作為紅外光譜的測定工具-紅外光譜儀，與其他近代分析儀器（如核磁共振波譜儀、質(zhì)譜儀等）比較，構(gòu)造簡單，操作方便，價格便宜。因此，它已成

3、為現(xiàn)代結(jié)構(gòu)化學(xué)、分析化學(xué)最常用和不可缺少的工具。一、Fourier變換紅外光譜儀（FTIR）Fourier變換紅外光譜儀沒有色散元件，主要由光源（硅碳棒、高壓汞燈）、Michelson干涉儀、檢測器、計算機和記錄儀組成。核心部分為Michelson干涉儀，它將光源來的信號以干涉圖的形式送往計算機進(jìn)行Fourier變換的數(shù)學(xué)處理，最后將干涉圖還原成光譜圖。它與色散型紅外光度計的主要區(qū)別在于干涉儀和電子計算機兩部分。這種新技術(shù)具有很高的分辨率、波數(shù)精度高、掃描速度極快（1秒內(nèi)可完成）、光譜范圍寬、靈敏度高等優(yōu)點。Fourier變換紅外光譜儀工作原理:工作原理：光源發(fā)出的紅外輻射，經(jīng)干涉儀轉(zhuǎn)變成干涉

4、圖，通過試樣后得到含試樣信息的干涉圖，由電子計算機采集，并經(jīng)過快速傅立葉變換，得到吸收強度或透光度隨頻率或波數(shù)變化的紅外光譜圖。干涉圖從數(shù)學(xué)觀點講，就是傅立葉變換，計算機的任務(wù)是進(jìn)行傅立葉逆變換。Michelson干涉儀工作原理:動鏡反射光1允程尤為X整數(shù)倍+相長干渉*分?jǐn)?shù)俗,相消丁涉：動鏡連續(xù)移動，獲得干涉亂探訓(xùn)器儀器的核心部分是Michelson干涉儀，如圖：Ml和M2為兩塊平面鏡，它們直互垂直直放置，固定不動，則可沿圖示方向作微小的移動，稱為動鏡。在和之間放置一呈45度角的半透膜光束分裂器BS（beam-splitters），可使50%的入射光透過，其余部分被反射。當(dāng)光源發(fā)出的入射光進(jìn)入

5、干涉儀后就被光束分裂器分成兩束光透射光1和反射光2，其中透射光1穿過BS被動鏡反射，沿原路回到BS并被反射到達(dá)探測器D,反射光2則由固定鏡沿原路反射回來通過BS到達(dá)D。這樣，在探測器D上所得到的1光和2光是相干光。1光和2光的光程差為波長的整數(shù)倍時，為相長干涉；分?jǐn)?shù)倍時為相消干涉，動鏡連繼轉(zhuǎn)動獲得干涉圖。（1）由于分子吸收了紅外線的能量，導(dǎo)致分子內(nèi)振動能級的躍遷，從而產(chǎn)生相應(yīng)的吸收信號紅外光譜（InfraredSPectroscoPy，簡記IR）。根據(jù)紅外光譜與分子結(jié)構(gòu)的關(guān)系，譜圖中每一個特征吸收譜帶都對應(yīng)于某化合物的質(zhì)點或基團(tuán)振動的形式。因此，特征吸收譜帶的數(shù)目、位置、形狀及強度取決于分子中

6、各基團(tuán)（化學(xué)鍵）的振動形式和所處的化學(xué)環(huán)境。只要掌握了各種基團(tuán)的振動頻率（基團(tuán)頻率）及其位移規(guī)律，即可利用基團(tuán)振動頻率與分子結(jié)構(gòu)的關(guān)系，來確定吸收譜帶的歸屬，確定分子中所含的基團(tuán)或鍵，并進(jìn)而由其特征振動頻率的位移、譜帶強度和形狀的改變，來推定分子結(jié)構(gòu)。三、實驗裝置及實驗材料：試劑：正丁醇、溴化鉀、苯甲酸、乙醇(NicoletIS10傅立葉紅外光譜儀1臺壓片機等實驗工具。四、實驗步驟及注意事項、制樣的方法液膜法樣品的沸點高于iooc可采用液膜法測定。這種方法較簡單，只要在兩個鹽片之間滴加12滴正丁醇，使之形成一層薄的液膜。樣品制好后，用夾具輕輕夾住進(jìn)行測定。沸點較高的試樣，直接滴在兩片鹽片之間，

7、形成液膜。壓片法將少許試樣與適量純KBr研細(xì)均勻，置于研缽中，在壓片機上壓成透明薄片，即可用于測定。試樣和KBr都應(yīng)經(jīng)干燥處理，研磨到粒度小于2微米，以免散射光影響。此法非常簡便，樣品片也可長期保存。樣品測試將制好的樣品用夾具夾好，放入儀器內(nèi)的固定支架上進(jìn)行測定，樣品測定前要先行測定本底；測試操作和譜圖處理按工作站操作說明書進(jìn)行，主要包括輸入樣品編號、測量、基線校正、譜峰標(biāo)定、譜圖打印等幾個命令。測量結(jié)束后，用無水乙醇將研缽，壓片器具洗干凈，烘干后，存放于干燥器中。譜圖解析待測樣品及鹽片均需充分干燥處理。(2)為了防潮，宜在紅外干燥燈下操作。(3)測試完畢，應(yīng)及時用丙酮擦洗樣。干燥后，置入干燥

8、器中備用。注意事項:在實驗研磨過程中,速度要快,防止樣品吸收空氣中的水分在紅外燈下操作時，用乙醇清洗鹽片，不要離燈太近，否則，移開紅外燈時溫差太大，鹽片會碎裂；在做液膜法時,不能加太多正丁醇,否則會造成液膜過厚,檢測時出現(xiàn)圓頭峰;在將鹽片放在樣品架上時,不能用力擰螺絲,否則會造成鹽片破裂;(3)譜圖處理時，平滑參數(shù)不要選擇太高，否則會影響譜圖的分辨率。五、數(shù)據(jù)處理(譜圖見附表)從圖1上可以看出：在1683.06cm-1左右有一強(s)吸收峰，可以判斷羰基(伸縮)；在1583cm-1m左右較強吸收，1602cm-1左右的稍強，且在1454cm-1和1424cm-1左右有兩峰，可以判斷，是苯環(huán)；在

9、與取代苯在20001650cm-1區(qū)的吸收面貌，可以判斷出是單取代；最后，由標(biāo)準(zhǔn)圖與實驗圖在32003400cm-1的吸收(上方為標(biāo)準(zhǔn)紅外吸收線)可以判斷是有機酸。與標(biāo)準(zhǔn)苯甲酸圖譜對比，確認(rèn)是苯甲酸，各峰歸屬正確。在圖譜2中，可以看到在3333.19(3200340cm-1區(qū)域有強吸收，一OH的伸縮振動(正丁醇的-OH為比較寬的峰)；在28702970cm-1區(qū)有s吸收，可以判斷可能有一CH3，CH2，同時在13801370cm-1區(qū)可以清楚的看到s吸收，這是CH3的特征吸收；在1450cm-1左右有m吸收，在大部分有機物中都會存在的。與標(biāo)準(zhǔn)正丁醇圖譜對比，確認(rèn)是正丁醇，各峰歸屬正確。六思考題

10、或作業(yè)(1)用壓片法制樣時，為什么要求研磨到顆粒度在2“m左右？大于或小于2um有無影響？為什么？因為顆粒度不高的話，壓出來的片透光性差。對于KBr,如果研磨不細(xì)致,打空白樣的時候容易出問題。如果是KBr和樣品混合，研磨不細(xì)致的話，KBr和被測物混合時混合不均勻，所以檢測的時候容易產(chǎn)生偏差。小于2um無影響，大于會有比較大的偏差。根據(jù)朗伯-比爾定律，液膜厚度影響樣品的光譜吸收強度，如何調(diào)節(jié)液膜厚度，以使紅外光譜不失真？1將兩邊的螺絲調(diào)平衡，以免造成液膜厚度不均勻的情況。2在滴液體時，不能太多，防止液體量太多，液膜過厚，出現(xiàn)圓頭或平頭峰，在此試驗中去20uL就已足夠。（3）傅立葉變化紅外光譜儀和普通色散型紅外分光光度計的主要區(qū)別是什么？前者具有哪些優(yōu)點？傅里葉紅外光譜儀一般來說構(gòu)造比較復(fù)雜，價格也稍微昂貴一些。傅里葉近紅外光譜儀的單色器結(jié)構(gòu)主要是邁克爾遜干涉儀，這類型的單色器結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，精度也比較高，同時在進(jìn)行光譜數(shù)據(jù)處理的時候也充分運用傅里葉變換和反傅里葉變換。因此，這類型的儀器相對于分光光度計類的近紅外精度高。普通的色散型紅外分光光度計的單色器一般都是用光柵進(jìn)行掃描分光，這部分的結(jié)構(gòu)就比邁克爾遜干涉儀簡單一些了，因此單色器結(jié)構(gòu)也簡單一些。在光譜數(shù)據(jù)處理方面主要運用求導(dǎo)、平滑、中心化、