1、实验七 固体样品的红外光谱测试及分析 一、实验目的： 1、学习有机化合物红外光谱测定的制样方法。2、学习红外光谱仪的操作技术。3、了解傅立叶变换红外光谱仪的基本构造及工作原理。二、实验原理红外光是一种波长介于可见光区和微波区之间的电磁波谱。波长在0.78300m。通常又把这个波段分成三个区域，即近红外区：波长在0.782.5m（波数在 128204000cm-1） ，又称泛频区；中红外区：波长在2.525m（波数在 4000400cm-1） ，又称基频区；远红外区：波长在25300m（波数在 40033cm-1） ，又称转动区。其中中红外区是研究、应用最多的区域。红外区的光谱除用波长 表征外，
2、更常用波数（wave number） 表征。波数是波长的倒数，表示单位厘米波长内所含波的数目。作为红外光谱的特点，首先是应用面广，提供信息多且具有特征性，故把红外光谱通称为“分子指纹“。它最广泛的应用还在于对物质的化学组成进行分析。用红外光谱法可以根据光谱中吸收峰的位置和形状来推断未知物的结构，依照特征吸收峰的强度来测定混合物中各组分的含量。其次，它不受样品相态的限制，无论是固态、液态以及气态都能直接测定，甚至对一些表面涂层和不溶、不熔融的弹性体（如橡胶）也可直接获得其光谱。它也不受熔点、沸点和蒸气压的限制，样品用量少且可回收，是属于非破坏分析。而作为红外光谱的测定工具-红外光谱仪，与其他近代
3、分析仪器（如核磁共振波谱仪、质谱仪等）比较，构造简单，操作方便，价格便宜。因此，它已成为现代结构化学、分析化学最常用和不可缺少的工具。根据红外光谱与分子结构的关系，谱图中每一个特征吸收谱带都对应于某化合物的质点或基团振动的形式。因此，特征吸收谱带的数目、位置、形状及强度取决于分子中各基团（化学键）的振动形式和所处的化学环境。只要掌握了各种基团的振动频率（基团频率）及其位移规律，即可利用基团振动频率与分子结构的关系，来确定吸收谱带的归属，确定分子中所含的基团或键，并进而由其特征振动频率的位移、谱带强度和形状的改变，来推定分子结构。三、红外光谱法对试样的要求红外光谱的试样可以是液体、固体或气体，一
4、般应要求：（1）试样应该是单一组份的纯物质，纯度应98%或符合商业规格，才便于与纯物质的标准光谱进行对照。（2）试样中不应含有游离水。水本身有红外吸收，会严重干扰样品谱，而且会侵蚀吸收池的盐窗。（3）试样的浓度和测试厚度应选择适当，以使光谱图中的大多数吸收峰的透射比处于 10%80%范围内。四、制样的方法1 .气体样品气态样品 可在玻璃气槽内进行测定，它的两端粘有红外透光的 NaCl 或KBr 窗片。先将气槽抽真空，再将试样注入。2 . 液体和溶液试样（1）液体池法沸点较低，挥发性较大的试样，可注入封闭液体池中，液层厚度一般为0.011mm。（2）液膜法沸点较高的试样，直接滴在两片盐片之间，形
5、成液膜。3 . 固体试样（1）压片法将 12mg 试样与 200mg 纯 KBr 研细均匀，置于模具中，用（510）107Pa压力在油压机上压成透明薄片，即可用于测定。试样和 KBr 都应经干燥处理，研磨到粒度小于 2 微米，以免散射光影响（2）石蜡糊法将干燥处理后的试样研细，与液体石蜡或全氟代烃混合，调成糊状，夹在盐片中测定。（3）薄膜法主要用于高分子化合物的测定。可将它们直接加热熔融后涂制或压制成膜。也可将试样溶解在低沸点的易挥发溶剂中，涂在盐片上，待溶剂挥发后成膜测定。五、实验步骤固体样品苯甲酸的红外光谱测试：（1）取干燥的苯甲酸试样约 1mg 于干净的玛瑙研钵中，在红外灯下研磨成细粉，
6、再加入约 150mg 干燥的 KBr 一起研磨至二者完全混合均匀，颗粒粒度约为 2m 以下。（2）取适量的混合样品于干净的压片模具中，堆积均匀，用手压式压片机用力加压约 30s，制成透明试样薄片。（3）将试样薄片放入红外光谱仪的样品室中，先测空白背景，再将样品置于光路中，测量样品红外光谱图。（4）扫谱结束后，取下薄片，将压片模具擦洗干净，置于干燥器中保存好。六、谱图解析对所测谱图进行检索，与谱库中苯甲酸的标准谱图进行对比。将所测谱图打印，附在实验报告中，并分析各主要吸收峰的归属。七、思考题1用压片法制样时，为什么要求将固体试样研磨到颗粒粒度在 2 m 左右?为什么要求 KBr 粉末干燥、避免吸
7、水受潮?2芳香烃的红外特征吸收在谱图的什么位置?3羟基化合物谱图的主要特征是什么?附：Nicolet 6700 傅立叶变换红外光谱仪简介我院 Nicolet 6700 傅立叶变换红外光谱仪，购于 2007 年 10 月，是美国尼高力公司结合当今最新的光学、电子学、材料科学和人工智能技术而推出的智能化、高级研究级红外光谱仪。配有中、远、近三个分束器；中近红外检测器和远红外专用 DlaTGS 检测器，双检测器可以自动切。主要用于化学化工、医药、生物等领域的纯有机化合物结构表征；配合物和金属有机化合物的远红外分析。主要技术参数： 光谱分辨率：优于 0.09 cm-1 光谱范围：12500-15cm-
8、1信噪比：50000：1（峰峰值） 无磨损电磁驱动干涉仪， 数字化连续动态调整（D.S.P） ，速度达每秒 130,000 次Nicolet-6700 傅立叶变换红外光谱仪操作规程1、本仪器属精密贵重仪器，必须严格按操作规程进行实验；2、打开稳压电源开关,打开红外光谱仪器电源开关, 开启电脑，开机预热 30 分钟；3、启动 OMNIC 软件，点击主界面下的 Collect 下拉菜单里面的 expariment setup，检查仪器状态，设定光学参数和采样模式；4、然后点击 Collect 拉菜单里面的 Collect sample，开始做背景，背景做完后会出现对话框，系统提示加入样品，将测试样
9、品放置在光路中，再点击对话框中的 Ok，系统开始测试样品；5、测试结束后，系统自动扣除背景，所测样品的谱图显示在谱图窗口；6、对所测数据进行平滑处理，点击 Automatic baseline correct 进行图形基线校正，使图谱在同一水平，如仍旧不满意，可点击 Baseline correct 进行手动校正；7、点击 find peak 进行标峰；8、做完样品后，在主界面 File 菜单下点击的 Save as，选择 CSV 格式保存数据，或选择 Edit 菜单下的 copy，将所得图谱粘贴在 Word 文档中。9、样品测试完成后，如实做好仪器使用纪录，按开机的逆顺序关好机器，检查无隐患后方可离开实验室。
