实验目的：

1.       通过红外吸收光谱实验，了解红外光谱的基本原理，初步掌握红外定性分析法。

2.       熟悉化合物不同基团的红外吸收频率的范围，学会用标准数据进行图谱检索及结构鉴定的基本方法。

3.       了解岛津IR Prestige—21型红外光谱仪的结构，原理及操作技术。

实验原理：

红外光谱分析是研究分子振动和转动信息的分子光谱。当一束连续变化的各种波长的红外光照射样品时，其中一部分被吸收，吸收的这部分光能就转变为分子的振动能量和转动能量；另一部分光透过，若将其透过的光用单色器进行色散，就可以得到一带暗条的谱带。若以波长或者波数为横坐标，以百分吸收率为纵坐标，将这谱带记录下来，就得到了该样品的红外吸收光谱图。鉴于各种有机化合物具有各种不同特征的红外光谱，因此利用红外光谱可对有机化合物进行定性鉴定。

仪器和试剂：

1．岛津IR Prestige—21型红外光谱仪             2．稳定电源     

3．油压机                                     4．压片模具                

5．玛瑙研钵                                   6．KBr（A.R）

7．邻苯二甲酸氢钾                             8．溴化钾窗片

实验步骤

1.       样品的制备(采用溴化钾压片法将样品制成样品片)

①将1.5mg邻苯二甲酸氢钾试样在玛瑙钵中研细,加入200mg左右干燥的KBr粉末,研细后,加入压模内,在压片机上边抽气边加压,制成一定直径和厚度的透明片。KBr在中红外区无特征吸收，故将KBr放在仪器的光路中，即可测得试样中的红外吸收光谱。

②再另取200mgKBr单独制成一个样品片，用于测定背景。

2.       样品的检测

1)打开IR Prestige—21型红外光谱仪电源的开关和计算机的电源，运行IR Solution 程序

2)选择仪器及初始化后, 进行参数设定。

3)光谱测定

以上步骤完成以后，开始进行光谱测定，先放入KBr样品片，进行背景扫描，插入样品片，进行样品扫描，最后打印样品红外光谱图。

3．图谱分析

分子式:C₈H₅O₄K,不饱和度Ω=1+8-(5+1)/2=6,由图谱可知,3057.17(苯环的C-H伸缩振动),1600.92，1585.49,1568.13,1485.19(苯环上C-C伸缩振动),这些峰都说明存在苯环。1288.45,1265.30;1151.50,1095.57,1080.14这两组峰为C-O伸缩振动;而763.81(770-730间出现单峰),表明是邻二取代苯环,而719.45,678.94,650.01,582.50,551.64为苯环上C-H面外弯曲振动,1095.57,1080.14为苯环C-H面内弯曲振动,由峰1678.07表明分子存在羰基,此羰基出现在低波数,说明了它与苯环共轭,再由2924.09,2858.51,2781.35,2628.98,2490.10的宽峰组表明存在C-0伸缩振动,再结合邻二取代,氧原子个数,以及不饱合度可以判断该化合物为邻苯二甲酸氢钾。

结果讨论：

1.       用红外光谱法测定有机物的结构的过程为:

1）试样制备（固体：KBr压片法）

2）红外吸收光谱分析

根据化合物的红外光谱特征基团频率鉴定物质含有哪些基团，谱图解析一般来说可按照“先特征，后指纹；先最强峰，后次强峰；先粗查，后细找；先否定，后肯定”的程序解析。

2．在制备试样时，用KBr压片法：因为KBr在中红外区无特征吸收。KBr样品纯度应>98%,防止光谱相互重叠，难于判断；且KBr需充分干燥，因为水在中红外有吸收，会对谱图有干扰，故制片用的研钵、模具等均要用酒精擦拭、烘干。本实验还采用压片机进一步抽去水分。

3．区别饱和碳氢与不饱和碳氢的主要标志是：不饱和碳氢的C-H伸缩振动的波数高于饱和碳氢伸缩振动的波数。有机酸和苯环的光谱特征分别为：有机酸在1850-1600存在羰基的伸缩振动，在1300-1000存在C—O振动，在3000cm^-1附近有—OH振动宽峰组峰；苯环在3030 cm^-1存在C—H伸缩振动，出现1600，1580，1500，1450的芳环中C=C伸缩振动峰。

4．红外吸收辐射的条件：辐射应具有刚好满足振动跃迁所需要的能量；只有能使偶极矩发生变化的振动形式才能吸收红外辐射

5．本实验为了消除背景干扰，以KBr为背景样品，这样大致减少空气对样品测试的干扰。但应使样品、背景所选的波数范围一致。

6．样品制备技术

（1）试样的浓度和测试厚度应选择适当，以使光谱图中大多数吸收峰的透射比处于10~80%范围内。浓度太小，厚度太薄，会使一些弱的吸收峰和光谱的细微部分不能显示出来；过大，过厚，又会使强的吸收峰超越标尺刻度而无法确定它的真实位置。有时为了得到完整的光谱图，需要用几种不同浓度或厚度的试样进行测绘。

（2）试样中不应含有游离水。水分的存在不仅会侵蚀吸收池的盐窗，而且水分本身在红外区有吸收，将使测得的光谱图变形。

（3）试样应该是单一组分的纯物质。多组分试样在测定前应尽量预先进行组分分离（如采用色谱法柱分离、蒸馏、重结晶、萃取法等），否则各组分光谱相互重叠，以致对谱图无法进行正确的解释。

7．红外光谱法的特点

（1）特征性高。就像人的指纹一样，每一种化合物都有自己的特征红外光谱，所以把红外光谱分析形象的称为物质分子的“指纹”分析。

（2）应用范围广。从气体、液体到固体，从无机化合物到有机化合物，从高分子到低分子都可用红外光谱法进行分析。

（3）用样量少，分析速度快，不破坏样品。

8．在红外光谱区均产生一个吸收峰，但是实际上峰数往往少于基本振动数目。其原因：

 i  当振动过程中分子不发生瞬间偶极矩变化时，不引起红外吸收；

 ii  频率完全相同的振动彼此发生简并；

 iii 强宽峰往往要覆盖与它频率相近的弱而窄的吸收峰；

 iv 吸收峰有时落在中红外区域（4 000~250cm-1）以外；

 v  吸收强度太弱，以致无法测定。