醛和酮的红外光谱分析

醛和酮的红外光谱分析指导老师：吴莹实验人：王壮同组实验：戈畅、陆潇 实验时间：2016.5.30实验目的1、掌握压片法和液膜法等制样方法；2、熟悉红外光谱仪结构及操作；3、利用所测红外光谱图进行结构分析。二. 实验原理红外吸收光谱法：利用物质的分子对红外辐射的吸收，得到与分子结构相应的 红外光谱图，从而来鉴别分子结构的方法，称为红外吸收光谱法，简称红外光谱 法。（一）红外吸收光谱产生的条件1、能量必须匹配；2、分子振动时，必须伴随有瞬时偶极矩的变化。分子是否显示红外活性，与分子 是否有永久偶极矩无关。只有同核双原子分子（H2、N2等）才显示非红外活性。（二）红外光谱图纵坐标为吸收强度，横坐标为波长从顷）和波数1/人单位：cm-i可以用峰的个数，峰位，峰形，峰强来描述。l.G 1 LJ（三）红外光谱与分子结构的关系1、基团频率与特征吸收峰：例如，羰基总是在18701650cm-i间，出现强吸收 峰，它们的频率不随分子构型变化而出现较大的改变。常见的化学基团在4000600 cm-1范围内有特征吸收，一般将这一波段分成两个区域：官能团区（40001300cm-1 ）和指纹区（1300cm-1以下的区域）。常见基团的红外吸收带常见基团的红外吸收稽H1mnzizli:=一350030C0250020001500L000500h 4特征区指绞区2、影响基团频率位移的因素：内部因素和外部因素外部因素：样品的状态、测定温度及溶剂极性等外部因素内部因素：电子效应；氢键效应；振动偶合效应；费米共振效应；立体障碍 环的张力。例如：诱导效应，使C=O键电子云密度增加，键力常数增大，振动频率升高 由于共轭效应使共轭体系中的电子云密度趋于平均化，导致双键略有伸长， 键略有缩短，结果使C=O双键频率向低频移动，单键频率略向高频移动。1711725159515801671661环的张力越大，。_频率就越高三. 仪器和试剂仪器：傅里叶变换红外光谱仪，压片机，红外灯，玛瑙研钵。 试剂：二苯甲酮、环己酮、苯甲醛、KBr。四. 实验内容1. 制样压片法：取红外灯下干燥的KBr0体400 mg,加1-2 mg二苯甲酮，在玛瑙研钵 中充分研细后(颗粒直径约为2 m )，取约100 mg铺在压模内，于压片机上压成 透明薄片。液膜法：按上述方法压制纯KBr透明盐片，分别滴涂少量环己酮和苯甲醛试 液。2. 测量(1) 将空白KBr盐片放入测试架，扫空白图谱。(2) 分别测量二苯甲酮、环己酮和苯甲醛的红外光谱图。五. 结果处理首先测得苯甲醛的红外光谱如下:图1.苯甲醛的红外光谱图图谱中3448cm-i处有一个宽峰，此峰可能是在研磨样品时潮解吸收的水分。3065 cm-i处是苯环上的碳氢伸缩振动，2820cm-i和2738cm-i是与羰基碳相连的碳氢伸 缩振动，1702 cm-i是羰基碳氧伸缩振动，碳氧双键的伸缩振动带一般出现在 17401720cm-i间，实验测得的不在此区间，这是由于苯甲醛的碳氧双键与苯环形成 共轭导致振动频率向低波数移动。1598 cm-i、1584 cm-i 1455 cm-i是苯环的骨架振 动，指纹区中746 cm-i、688 cm-i印证了所测样品为单取代苯环，同时在17002000 cm-i泛频区也可以观察到苯环的特征峰，但是比较微弱。图2.二苯甲酮的红外光谱图与苯甲醛一样3447cm-i出现制作样品时潮解的水峰，3055cm-i是苯环上的碳氢 伸缩振动。由于没有与羰基碳相连接的氢，2830cm-i和2720cm-i附近没有吸收带。 1652cm-i处是羰基碳氧伸缩振动，由于二苯甲酮结构中，羰基与两个苯环共轭，共 轭程度比苯甲醛大，所以其红移程度比苯甲醛大。1594cm-i、1448cm-i是苯环的骨 架振动。765 cm-i和706 cm-i代表苯环单取代。图3.环己酮的红外光谱同样的，3473cm-i附近是宽峰是水峰，2940cm-1是亚甲基的对称伸缩振动，2864cm-1是亚甲基的不对称伸缩振动，1712cm-i是羰基碳氧伸缩振动，指纹区中1450 cm-i是亚甲基的剪式振动。综合三种化合物的红外光谱图可以得出影响C=O吸收频率大小的因素是共轭 效应，由于共轭效应使共轭体系中的电子云密度趋于平均化，导致双键略有伸长， 单键略有缩短，结果使双键频率向低频移动，单键频率略向高频移动。六. 注意事项1. 制样及测量过程中要注意防止吸湿。2. 取样要适量。3. 盐片不能太厚。七. 思考题1. 为什么红外光谱仪池窗材料要用盐？答：因为池窗的材料必须能很好透过所需波长的辐射，而盐由于在红外频率下不产 生吸收所以可以作为池窗材料。2. 为什么KBr在压片前要研成细小颗粒？为什么盐片不能压得太厚？答：过大的颗粒会使入射辐射的散射增强