几种有机化合物的红外光谱测定

实验四苯甲酸等有机物的红外光谱测定一、实验目的1．学习傅立叶变换红外光谱基本原理和仪器构造；2．掌握该仪器的操作使用方法和光谱分析方法；3．通过实验初步掌握各种物态的样品制备方法。

二、实验原理红外光谱反映分子的振动情况。

当用一定频率的红外光照射某样品时，若该物质的分子中某基团的振动频率与之相同，则该物质就能吸收这种频率的红外光，使分子又振动基态跃迁到激发态。

若用不同频率的红外光通过待测物质时就会出现不同强弱的吸收现象。

由于不同化合物具有其不同特征的红外光谱，许多化合物都有其特征的红外光谱，根据红外光谱图上的吸收峰数目、吸收频率和吸收强度，将被测定化合物的光谱与已知结构化合物的光谱加以比较，就可以对被测定化合物进行初步的定性分析。

根据比尔定律，测量化合物红外谱图中的某一特征谱带的吸光度，即可进行定量分析。

苯甲酸可以采用KBr晶体压片法制样进行定性。

苯甲酸具有芳烃和羧酸的红外光谱特征。

苯环有ν =CH3080cm-1和1600,1580,1500,及1450 cm-1等特征吸收峰；此外还应存在1000 cm-1以下的两个吸收带（γ =CH）。

高级脂肪醇随碳原子数的增加状态由液体逐渐变为固体。

十二醇分子式：CH3(CH2)10CH2OH 性质：又称月桂醇，十二醇，正十二（烷）醇。

存在于白柠檬油、松针油、大吊克吕花油等精油中。

无色液体（室温），或低于20℃呈固体，具有弱而持久的油脂气息。

凝固点26℃，沸点255～259℃。

十二醇在常温下可以按照液体样品制备方法测定红外光谱。

出现OH峰3500、1050 cm-1和与CH吸收特征3000-2700 cm-1之间的双峰，1470、1380 cm-1及720 cm-1等。

三、仪器与试剂1．仪器红外光谱仪。

油压式压片机，玛瑙研钵，盐片，红外干燥灯。

2. 试剂KBr(AR)，无水乙醇(AR)，十二碳醇，苯甲酸。

四、实验步骤1．固体样品苯甲酸的红外光谱测定取约1mg苯甲酸样品于干净的玛瑙研钵中，加约100mg的KBr粉末在红外灯下研磨成粒度约2μm左右细粉后，移入压片模中，将模子放在油压式压片机上，加压力，在20-25MPa压力下维持5min。

有机化合物红外光谱的测定一.实验目的通过红外吸收光谱的测定，掌握Nicolet FT-IR的使用方法。

测定CO2、VC、和任意样品的红外光谱图，了解红外光谱的原理和图谱分析。

二.实验原理本实验用Nicolet FT-IR测定有机物以及高分子的红外吸收光谱。

当一束具有连续波长的红外光通过物质，物质分子中某个基团的振动频率或转动频率和红外光的频率一样时，分子就吸收能量由原来的基态振(转)动能级跃迁到能量较高的振(转)动能级，分子吸收红外辐射后发生振动和转动能级的跃迁，该处波长的光就被物质吸收。

所以，红外光谱法实质上是一种根据分子内部原子间的相对振动和分子转动等信息来确定物质分子结构和鉴别化合物的分析方法。

将分子吸收红外光的情况用仪器记录下来，就得到红外光谱图。

红外光谱图通常用波长(λ)或波数(σ)为横坐标，表示吸收峰的位置，用透光率(T%)或者吸光度(A)为纵坐标，表示吸收强度。

红外光谱作为“分子的指纹”，广泛用于分子结构和物质化学组成的研究。

根据分子对红外光吸收后得到谱带频率的位置、强度、形状以及吸收谱带和温度、聚集状态等的关系便可确定分子的空间构型，求出化学键的力常数、键长和键角。

从光谱分析的角度看主要是利用特征吸收谱带的频率推断分子中存在某一基团或键，由特征吸收谱带频率的变化推测临近的基团或键，进而确定分子的化学结构，当然也可由特征吸收谱带强度的改变对混合物及化合物进行定量分析。

三.实验仪器和试剂Nicolet FT-IR 傅立叶红外光谱仪（美国热电公司， Thermo ）;压片机（美国热电公司）;多功能反射头（美国热电公司）VC ；自备样品（聚苯乙烯薄膜）等;KBr 固体、研钵、红外干燥箱四.实验内容1. 背景干扰的测定和扣除（1）实验步骤：不放样品的情况下测试空气中的红外吸收谱图，在不扣除背景的情况下在nm 下可以看到CO 2、H 2O 的红外吸收谱图，观察CO 2、H 2O 的红外吸收精细结构。

深圳大学实验报告课程名称：仪器分析实验实验项目名称：实验七红外吸收光谱法的应用学院：化学与化工学院专业：应用化学指导教师：米宏伟报告人：习雯影学号：2006141075 班级：06应化同组人员：习雯影赵倩冯倩张秋吉郑艳萍陈丰音杨菲实验时间：2009-5-27实验报告提交时间：2009-6-3教务处制一、实验目的1、学习并掌握色散型红外光谱仪的使用方法和原理；2、了解红外光谱的应用，以及掌握红外光区分析时试样的制备方法；3、观察不同基团的特征吸收，并从红外光谱图中识别基团以及从这些基团确定未知化合物的主要结构。

二、实验原理1、色散型红外光谱仪基本工作原理红外分光光度计，是一种用棱镜或光栅进行分光的红外光谱仪。

由光源发出的红外线分成完全对称的两束光：参考光束与样品光束。

它们经半圆型调制镜调制，交替地进入单色仪的狭缝，通过棱镜或光栅分光后由热电偶检测两束光的强度差。

当样品光束的光路中没有样品吸收时，热电偶不输出信号。

一旦放入测试样品，样品吸收红外光，两束光有强度差产生，热电偶便有约10Hz的信号输出，经过放大后输至电机，调节参考光束光路上的光楔，使两束光的强度重新达到平衡，由笔的记录位置直接指出了某一波长的样品透射率，波数的连续变化就自动记录了样品的红外吸收光谱或透射光谱。

红外光谱的测绘原理是，用一定频率的红外线聚焦照射被分析的试样，如果分子中某个基团的振动频率与照射红外线相同就会产生共振，这个基团就吸收一定频率的红外线，把分子吸收的红外线的情况用仪器记录下来，便能得到全面反映试样成份特征的光谱，从而推测化合物的类型和结构。

IR光谱主要是定性技术，但是随着比例记录电子装置的出现，也能迅速而准确地进行定量分析。

光源：红外光谱仪中所用的光源通常是一种惰性固体，用电加热使之发射高强度连续红外辐射。

常用的有能斯特灯和硅碳棒两种。

能斯特灯是由氧化锆、氧化钇和氧化钍烧结而成，是一直径为1～3mm，长约20～50mm的中空棒或实心棒，两端绕有铂丝作为导线。

各类有机化合物红外吸收光谱σ伸缩振动，δ面内弯曲振动，γ面外弯曲振动一、烷烃饱和烷烃IR光谱主要由C-H键的骨架振动所引起，而其中以C-H键的伸缩振动最为有用。

在确定分子结构时，也常借助于C-H键的变形振动和C-C 键骨架振动吸收。

烷烃有下列四种振动吸收。

1、σC-H在2975—2845 cm-1范围，包括甲基、亚甲基和次甲基的对称与不对称伸缩振动2、δC-H在1460 cm-1和1380 cm-1处有特征吸收，前者归因于甲基及亚甲基C-H的σas，后者归因于甲基C-H的σs。

1380 cm-1峰对结构敏感，对于识别甲基很有用。

共存基团的电负性对1380 cm-1峰位置有影响，相邻基团电负性愈强，愈移向高波数区，例如，在CH3F中此峰移至1475 cm-1。

异丙基1380 cm-1裂分为两个强度几乎相等的两个峰1385 cm-1、1375 cm-1叔丁基1380 cm-1裂分1395 cm-1、1370cm-1两个峰，后者强度差不多是前者的两倍，在1250 cm-1、1200 cm-1附近出现两个中等强度的骨架振动。

3、σC-C在1250—800 cm-1范围内，因特征性不强，用处不大。

4、γC-H分子中具有—（CH2）n—链节，n大于或等于4时，在722 cm-1有一个弱吸收峰，随着CH2个数的减少，吸收峰向高波数方向位移，由此可推断分子链的长短。

二、烯烃烯烃中的特征峰由C=C-H键的伸缩振动以及C=C-H键的变形振动所引起。

烯烃分子主要有三种特征吸收。

1、σC=C-H 烯烃双键上的C-H键伸缩振动波数在3000 cm-1以上，末端双键氢C=CH2在3075—3090 cm-1有强峰最易识别。

2、σC=C 吸收峰的位置在1670—1620 cm-1。

随着取代基的不同，σC=C吸收峰的位置有所不同，强度也发生变化。

3、δC=C-H烯烃双键上的C-H键面内弯曲振动在1500—1000 cm-1，对结构不敏感，用途较少；而面外摇摆振动吸收最有用，在1000—700 cm-1范围内，该振动对结构敏感，其吸收峰特征性明显，强度也较大，易于识别，可借以判断双键取代情况和构型。

各类化合物的红外光谱特征有机化合物的数目非常大，但组成有机化合物的常见元素只有10种左右，组成有机化合物的结构单元即称为基团的原子组合数目约有几十种。

根据上述讨论，基团的振动频率主要取决于组成基团原子质量（即原子种类）和化学键力常数（即化学键的种类）。

一般来说，组成分子的各种基团如C-H、C-N 、C=C、C=O 、C-X等都有特定的红外吸收区域（特征吸收峰），根据特征吸收峰可以推断物质的结构。

所以，有必要对各类有机化合物的光谱特征加以总结。

一、烷烃1. νC-H 3000~2840 C-H伸缩振动频率2. δC-H 1460 和1380 C-H弯曲振动频率3.C-C 1250-800当化合物具有四个以上邻接的CH2基团时，几乎总是在（715-725，通常在720cm-1处）有谱带（CH2以内摇摆），它在鉴别上是有用的。

二、烯烃1. ν＝C-H 3010-31002.νC=C1680-16003. δC-H1000-700三、炔烃1. ν≡C-H 3300-3250 峰形较窄，易于OH和NH区别开。

2. δ≡C-H 900-610 宽的谱带3. ν C≡C2140-2100 一元取代炔烃RC≡CH|| 2260-2190 二元取代炔烃四、芳香烃1.νC-H 3080-30102.νC-C 1650-1450 2～4个吸收峰3. 面外弯曲振动(g=C-H ) 900-650五、醇和酚羟基化合物1. νO-H 3700-3500（游离的醇和酚，峰尖、强）|| 3500-3200（缔和的羟基，峰形强而宽）2. δO-H 1500~13003. νC-O 1250~1000六、醚1.脂肪醚1150-10602.芳香醚1270 ~ 1230（为Ar-O 伸缩）1050 ~ 1000 cm-1（为R-O 伸缩）3.乙烯醚：1225-12005、在环氧乙烷类中有三条特征谱带可作为这种基团的存在的标志：1280-1240 环的不对称伸缩振动|| 950-810cm-1 环的对称伸缩振动|| 840-750cm-1七、羰基化合物（包括醛、酮、羧酸、酯、酸酐和酰胺等）1.酮1725-17052.醛1740-1720 2820-2720出现两个强度相等的吸收峰3.羧酸（1）νO-H 3200-2500（液体及固体羧酸）|| 3550（在气相或极稀的非极性溶剂溶液中）（2）nC=O 1730-1700（2）νC-O 1250附近（强峰）（3）δO-H 1400cm-1和920cm-1区域有两个强而宽的吸收峰（4）羧酸盐1580cm-1 和1400cm-1 之间的两个谱带4.酯(1) νC=O1750-1735(2) νC-O-C 1330-10305.酸酐（1）n C=O 在1860-1800cm-1和1800-1750cm-1出现两个强的吸收峰(2) n C-O-C 开链的在1180-1045cm-1，而环状酸酐在1310-1200cm-16.酰胺: 兼有胺和羰基化合物的特点（1)νN-H稀溶液中伯酰胺出现两个中等强度的峰，分别在3500cm-1和3400cm-1附近，浓溶液和固体中由于有氢键发生，将移向3350-3180cm-1低频区仲酰胺在很稀溶液中，在3460-3420cm-1处只出现一个谱带，浓溶液中或固体中缔和体出现在3330cm-1(3)δN-H弯曲振动(酰胺II带）伯酰胺游离态在1600cm-1处，缔合态在1650-1620处,仲酰胺游离态在1550-1510处；缔和体在1570-1515处（4）酰胺还有C-N吸收带（酰胺III带），它们的吸收位置如下：伯酰胺1420-1400cm-1（中）；仲酰胺1305-1200cm-1（中）叔酰胺700-620cm-1（中）八、胺和胺盐1.胺：胺有三个特征吸收带即：nNH、δ N-H和nC-N吸收带（1）nNH 3550-3250（2）δ N-H 1650-15402.铵盐伯胺和仲胺的νNH νNH3+ 伯胺盐在3000-2800cm-1之间出现强和宽的吸收带伯胺盐的δNH3+出现在1600-1575cm-1和1550-1504cm-1处两个吸收带仲胺盐的νNH2+ 出现在2700-2250cm-1 区域；δ NH2+ 出现在1620-1560cm-1区域叔胺盐的νNH+ 在2700-2250cm-1 区域出现一个强的宽带或一组较尖的谱带。

各类化合物的红外光谱特征红外光谱是一种常用的分析技术，可以用于识别和表征不同化合物的结构和功能团。

不同类型的化合物在红外光谱中显示出特定的吸收峰，这些峰对应于特定的振动模式和化学键。

有机化合物的红外光谱特征：1. 烷烃：烷烃的红外光谱特征主要包括C-H伸缩振动峰和C-H弯曲振动峰。

在3000-2850 cm-1区域，烷烃显示出强的C-H伸缩振动峰。

在1450-1375 cm-1区域，烷烃显示出C-H弯曲振动峰。

2. 卤代烃：卤代烃的红外光谱特征主要包括C-X伸缩振动峰和C-H弯曲振动峰。

在3000-2850 cm-1区域，卤代烃显示出C-H伸缩振动峰。

在700-600 cm-1区域，卤代烃会显示出C-X伸缩振动峰（X表示卤素）。

3. 醇：醇的红外光谱特征主要包括O-H伸缩振动峰和C-O伸缩振动峰。

在3650-3200 cm-1区域，醇显示出非常强的O-H伸缩振动峰。

在1050-1000 cm-1区域，醇会显示出C-O伸缩振动峰。

4. 酸：酸的红外光谱特征主要包括O-H伸缩振动峰和C=O伸缩振动峰。

在3650-3200 cm-1区域，酸显示出非常强的O-H伸缩振动峰。

在1750-1690 cm-1区域，酸会显示出C=O伸缩振动峰。

5. 醛和酮：醛和酮的红外光谱特征主要包括C=O伸缩振动峰和C-H伸缩振动峰。

在1750-1690 cm-1区域，醛和酮会显示出强的C=O伸缩振动峰。

在3000-2850 cm-1区域，醛和酮显示出C-H伸缩振动峰。

6. 酯：酯的红外光谱特征主要是C=O伸缩振动峰和C-O伸缩振动峰。

在1750-1690 cm-1区域，酯显示出强的C=O伸缩振动峰。

在1250-1100 cm-1区域，酯会显示出C-O伸缩振动峰。

7. 醚：醚的红外光谱特征主要是C-O伸缩振动峰。

在1250-1100cm-1区域，醚会显示出C-O伸缩振动峰。

8. 腈：腈的红外光谱特征主要是C≡N伸缩振动峰。

在2250-2100cm-1区域，腈会显示出C≡N伸缩振动峰。

各类化合物的红外光谱特征讲解红外光谱是一种重要的分析技术，可以用于确定化合物的结构和化学键的类型。

在红外光谱图中，横坐标表示波数（单位为cm⁻¹），纵坐标表示吸收强度或透射率。

有机化合物：1. 烷烃：烷烃的红外光谱图通常没有明显的峰。

C-H键的拉伸振动一般在3000-2900 cm⁻¹范围内，C-H键的弯曲振动通常在1450 cm⁻¹附近。

2. 烯烃：烯烃的红外光谱图中通常有一个称为"C=C"伸缩振动的特征峰，在1650-1600 cm⁻¹范围内。

C-H键的拉伸振动和弯曲振动与烷烃类似。

3. 芳香烃：芳香烃的红外光谱图中通常有一个称为"C=C"伸缩振动的特征峰，在1600-1475 cm⁻¹范围内。

C-H键的拉伸和弯曲振动在3100-3000 cm⁻¹和1500-1000 cm⁻¹范围内。

4. 醇和酚：醇和酚的红外光谱图中通常有一个称为-OH伸缩振动的特征峰，在3500-3200 cm⁻¹范围内。

C-O键的拉伸振动通常在1300-1000 cm⁻¹范围内。

5. 酮：酮的红外光谱图中通常有一个称为"C=O"伸缩振动的特征峰，在1750-1650 cm⁻¹范围内。

C-C和C-H键的伸缩振动可以在3000-2850cm⁻¹范围内观察到。

6. 醛：醛的红外光谱图中通常有一个称为"C=O"伸缩振动的特征峰，在1750-1650 cm⁻¹范围内。

C-H键的拉伸振动通常在2850-2700 cm⁻¹范围内。

7. 酸：酸的红外光谱图中通常有一个称为-OH伸缩振动的特征峰，在3500-2500 cm⁻¹范围内。

C=O伸缩振动通常在1800-1600 cm⁻¹范围内。

9. 酯：酯的红外光谱图中通常有一个称为C=O伸缩振动的特征峰，在1750-1735 cm⁻¹范围内。

实验6有机化合物的红外光谱分析有机化合物的红外光谱分析【实验⽬的】1、初步掌握两种基本样品制备技术及傅⾥叶变换光谱仪器的简单操作；2、通过谱图解析及⽹上标准谱图的检索，了解由红外光谱鉴定未知物的⼀般过程；3、掌握有机化合物红外光谱测定的制样⽅法，回顾基础有机化学光谱的相关知识。

【基本原理】原理概述：物质分⼦中的各种不同基团，在有选择地吸收不同频率的红外辐射后，发⽣振动能级之间的跃迁，形成各⾃独特的红外吸收光谱。

据此，可对物质进⾏定性和定量分析。

特别是对化合物结构的鉴定，应⽤更为⼴泛。

红外吸收法：类型：吸收光谱法；原理：电⼦的跃迁——电⼦由于受到光、热、电等的激发，从⼀个能级转移到另⼀个能级的现象。

这是因为分⼦中的电⼦总是处在某⼀种运动状态中，每⼀种状态都具有⼀定的能量，属于⼀定的能级。

当这些电⼦有选择地吸收了不同频率的红外辐射的能量，发⽣振动能级之间的跃迁，形成各⾃独特的红外吸收光谱。

据此，可对化合物进⾏定性和定量分析。

条件：分⼦具有偶极矩。

【仪器与试剂】1、仪器：傅⾥叶变换红外光谱仪（德国Bruker公司，TENSOR27型;美国Thermo Fisher公司，Nicolet6700型）；压⽚机；玛瑙研钵；红外灯。

2、试剂：KBr晶体，待分析试样液体及固体。

【实验步骤】1、样品制备（1）固体样品：KBr压⽚法——在玛瑙研钵将KBr晶体充分研磨后加⼊其量5%左右的待测固体样品，混合研磨直⾄均匀。

在⼀个具有抛光⾯的⾦属模具上放⼀个圆形纸环，⽤刮勺将研磨好的粉末移⾄环中，盖上另⼀块模具，放⼊油压机中进⾏压⽚。

KBr 压⽚形成后，若已透明，可⽤夹具固定测试；（2）液体样品：液膜法——取⼀对NaCl 窗⽚，⽤刮勺沾取液体滴在⼀块窗⽚上，然后⽤另⼀块窗⽚覆盖在上⾯，形成⼀个没有⽓泡的⽑细厚度薄膜，⽤夹具固定，即可放⼊仪器光路中进⾏测试，此法适⽤于⾼沸点液体样品。

（本实验中液膜法采⽤如下⽅法制得：制备纯的KBr 压⽚，然后将待测液体滴在压⽚上，然后⽤夹具固定即可）2、仪器测试与解析（1）打开红外光谱测试软件→进⼊测试对话框→背景测试→样品测试→标峰值→打印谱图→取出样品；（2）解析谱图，推出可能的结构式。