KBr压片法测定固体样品的红外光谱
一、实验目的
1、掌握红外光谱分析法的基本原理。
2、掌握Nicolet5700智能傅立叶红外光谱仪的操作方法。
3、掌握用KBr压片法制备固体样品进行红外光谱测定的技术和方法。
4、了解基本且常用的KBr压片制样技术在红外光谱测定中的应用。
5、 通过谱图解析及标准谱图的检索，了解由红外光谱鉴定未知物的一般过程。
二 、仪器及试剂
1 仪器：美国热电公司 Nicolet5700智能傅立叶红外光谱仪；HY-12型手动液压式红外压片机及配套压片模具；磁性样品架；红外灯干燥器；玛瑙研钵。
2 试剂：苯甲酸样品（AR）；KBr（光谱纯）；无水丙酮；无水乙醇。
三、实验原理
红外吸收光谱法是通过研究物质结构与红外吸收光谱间的关系，来对物质进行分析的，红外光谱可以用吸收峰谱带的位置和峰的强度加以表征。测定未知物结构是红外光谱定性分析的一个重要用途。根据实验所测绘的红外光谱图的吸收峰位置、强度和形状，利用基团振动频率与分子结构的关系，来确定吸收带的归属，确认分子中所含的基团或键，并推断分子的结构，鉴定的步骤如下：
(1)对样品做初步了解，如样品的纯度、外观、来源及元素分析结果，及物理性质(分子量、沸点、熔点)。
(2)确定未知物不饱和度，以推测化合物可能的结构；
(3)图谱解析
①首先在官能团区(4000～1300cm-1)搜寻官能团的特征伸缩振动；
②再根据“指纹区”(1300～400cm-1)的吸收情况，进一步确认该基团的存在以及与其它基团的结合方式。
图1 仪器的基本结构
四、实验步骤
1. 红外光谱仪的准备
（1）打开红外光谱仪电源开关，待仪器稳定 30 分钟以上，方可测定；
（2）打开电脑，选择win98系统，打开OMNIC E.S.P软件；在Collect菜单下的Experiment Set-up 中设置实验参数；
（3）实验参数设置：分辨率 4 cm-1，扫描次数 32，扫描范围 4000-400 cm-1；纵坐标为Transmittance
2．固体样品的制备
（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，再加入约150mg干燥且已研磨成细粉的KBr一起研磨至二者完全混合均匀，混合物粒度约为2μm以下（样品与KBr的比例为1:100~1:200）。
（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．样品的红外光谱测定
（3）小心取出试样薄片，装在磁性样品架上，放入Nicolet5700智能傅立叶红外光谱仪的样品室中，在选择的仪器程序下进行测定，通常先测KBr的空白
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，取出样品架，取下薄片，将压片模具、试样架等擦洗干净置于干燥器中保存好。
4．数据处理
（1）对所测谱图进行基线校正及适当平滑处理，标出主要吸收峰的波数值，储存数据后，打印谱图。
（2）用仪器自带软件对图谱进行检索，并判别各主要吸收峰的归属，得出化合物的结构，并与已知结构进行对比。
五、实验数据记录及分析
具体苯甲酸样品的红外谱图见附图，以下表1是对谱图的分析：
表1 苯甲酸的特性吸收及对应基团（KBr压片）
特征吸收峰/cm
706.8 669.8
1179.4 1127.1 1067.8
1289.8
1421.4
1590.2左右四呈个
马鞍状的吸收峰
1688.6
1800~2300四个吸收峰
3007.8 2835.0 2674.5 2558.3
3068.0 振动类型 苯环上的碳氢的面外弯曲振动 苯环上的碳氢的面内弯曲振动 碳氧键伸缩振动 碳氧氢的变形振动 碳碳双键振动 羰基的伸缩振动 苯环上碳氢面外弯 曲振动泛频率吸收带 -OH缔合 苯环上的碳氢伸缩振动 对应基团 -CH -CH -C-O -C-O-H -C=C- -C=O -CH -OH -CH
从我做的样品的红外谱图可以看出，我的谱图中样品的透过率比较高，也就是说样品的吸收率比较低，而造成谱图这样的原因是因为在将样品与KBr的时候要求一般是质量比为1:100-1:200，而我在将样品加入到KBr中时由于第一次操作的原因没有掌握诀窍，导致加入样品量比较少而造成谱图不是很完美。另外在标峰的过程中有一些比较小的峰没有标出来。
六、思考题
1．为什么测试粉末固体样品的红外光谱时选用KBr制样?有何优、缺点?
答：在测试粉末固体样品的红外光谱时选用KBr制样是因为KBr对红外没有吸收，另外在压片时呈现的是透明色，不会影响红外光的透过。选用KBr的优点就是KBr对红外没有吸收，压片时呈透明色不会阻碍红外光的透过，另外就是KBr价格比较便宜。缺点是KBr属于盐类物质，不能测定含有水分的物质。并且受空气中水分影响较大，在测定时需要烘干的操作。
2．用FT-IR仪测试样品的红外光谱时为什么要先测试背景?
答：FT-IR仪测试样品的红外光谱时要先测试背景是因为空气中含有较多量的CO2和H2O会影响测定结果的准确性，所以在测定样品之前需要先测定背景。
3．如何用红外光谱鉴定饱和烃，不饱和烃和芳香烃的存在?
答：红外光谱鉴定饱和烃，不饱和烃和芳香烃是根据红外光谱的峰的位置进行判定的。对于饱和烃来说，-C-H伸缩振动接近3000 cm-1，-C-H弯曲振动在1380 cm-1和1480 cm-1附近。对于烯烃来说，有三个重要的吸收带，=C-H伸缩振动略大于3000 cm-1，峰尖锐，强度中等；-C= C-伸缩振动频率在1650 cm-1附近；乙烯基型化合物在990 cm-1和910 cm-1附近有两个很强的-CH= CH2面外振动带；对于炔烃来说，≡C-H伸缩振动3300 cm-1， C≡ C伸缩振动频率在2260-2100 cm-1附近，≡C-H弯曲振动642-615cm-1；对于芳烃来说，=C-H伸缩振动在3000 cm-1有三个吸收峰，芳环的骨架（C= C）伸缩振动有1600 cm-1、1500 cm-1、1450 cm-13个吸收带，=C-H面外弯曲振动为900-650 cm-1。
4．醇类、羧酸和脂类化合物的红外光谱有何区别?
答：对于醇类来说，O-H伸缩振动在3300 cm-1附近，吸收带强而宽，C-O伸缩振动在1260-1000 cm-1强度大。对于羧酸来说，O-H伸缩振动在3000 cm-1附近，吸收带强而宽；C=O伸缩振动在1700 cm-1附近；C-O伸缩振动在1250 cm-1附近；O-H弯曲振动在1440-1395 cm-1附近。对于脂类来说，C=O伸缩振动在1740 cm-1附近；C-O-C伸缩振动在1300-1000 cm-1有两个吸收带。
七、实验感想
对于这次的仪器培训，让我更加加深了对红外光谱仪的认识，虽然还是不能做到非常熟练的掌握压片技术，但是在老师的指导下也独自完成了对固体样品的测试，更加对红外光谱仪有进一步的实际操作，深刻体验其中的原理。通过实践与理论相结合的学习计划让我更加能够学到仪器是怎么样进行操作的，这次的仪器培训受益颇多。
KBr压片法测定固体样品的红外光谱
一、实验目的
1、掌握红外光谱分析法的基本原理。
2、掌握Nicolet5700智能傅立叶红外光谱仪的操作方法。
3、掌握用KBr压片法制备固体样品进行红外光谱测定的技术和方法。
4、了解基本且常用的KBr压片制样技术在红外光谱测定中的应用。
5、 通过谱图解析及标准谱图的检索，了解由红外光谱鉴定未知物的一般过程。
二 、仪器及试剂
1 仪器：美国热电公司 Nicolet5700智能傅立叶红外光谱仪；HY-12型手动液压式红外压片机及配套压片模具；磁性样品架；红外灯干燥器；玛瑙研钵。
2 试剂：苯甲酸样品（AR）；KBr（光谱纯）；无水丙酮；无水乙醇。
三、实验原理
红外吸收光谱法是通过研究物质结构与红外吸收光谱间的关系，来对物质进行分析的，红外光谱可以用吸收峰谱带的位置和峰的强度加以表征。测定未知物结构是红外光谱定性分析的一个重要用途。根据实验所测绘的红外光谱图的吸收峰位置、强度和形状，利用基团振动频率与分子结构的关系，来确定吸收带的归属，确认分子中所含的基团或键，并推断分子的结构，鉴定的步骤如下：
(1)对样品做初步了解，如样品的纯度、外观、来源及元素分析结果，及物理性质(分子量、沸点、熔点)。
(2)确定未知物不饱和度，以推测化合物可能的结构；
(3)图谱解析
①首先在官能团区(4000～1300cm-1)搜寻官能团的特征伸缩振动；
②再根据“指纹区”(1300～400cm-1)的吸收情况，进一步确认该基团的存在以及与其它基团的结合方式。
图1 仪器的基本结构
四、实验步骤
1. 红外光谱仪的准备
（1）打开红外光谱仪电源开关，待仪器稳定 30 分钟以上，方可测定；
（2）打开电脑，选择win98系统，打开OMNIC E.S.P软件；在Collect菜单下的Experiment Set-up 中设置实验参数；
（3）实验参数设置：分辨率 4 cm-1，扫描次数 32，扫描范围 4000-400 cm-1；纵坐标为Transmittance
2．固体样品的制备
（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，再加入约150mg干燥且已研磨成细粉的KBr一起研磨至二者完全混合均匀，混合物粒度约为2μm以下（样品与KBr的比例为1:100~1:200）。
（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．样品的红外光谱测定
（3）小心取出试样薄片，装在磁性样品架上，放入Nicolet5700智能傅立叶红外光谱仪的样品室中，在选择的仪器程序下进行测定，通常先测KBr的空白
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，取出样品架，取下薄片，将压片模具、试样架等擦洗干净置于干燥器中保存好。
4．数据处理
（1）对所测谱图进行基线校正及适当平滑处理，标出主要吸收峰的波数值，储存数据后，打印谱图。
（2）用仪器自带软件对图谱进行检索，并判别各主要吸收峰的归属，得出化合物的结构，并与已知结构进行对比。
五、实验数据记录及分析
具体苯甲酸样品的红外谱图见附图，以下表1是对谱图的分析：
表1 苯甲酸的特性吸收及对应基团（KBr压片）
特征吸收峰/cm
706.8 669.8
1179.4 1127.1 1067.8
1289.8
1421.4
1590.2左右四呈个
马鞍状的吸收峰
1688.6
1800~2300四个吸收峰
3007.8 2835.0 2674.5 2558.3
3068.0 振动类型 苯环上的碳氢的面外弯曲振动 苯环上的碳氢的面内弯曲振动 碳氧键伸缩振动 碳氧氢的变形振动 碳碳双键振动 羰基的伸缩振动 苯环上碳氢面外弯 曲振动泛频率吸收带 -OH缔合 苯环上的碳氢伸缩振动 对应基团 -CH -CH -C-O -C-O-H -C=C- -C=O -CH -OH -CH
从我做的样品的红外谱图可以看出，我的谱图中样品的透过率比较高，也就是说样品的吸收率比较低，而造成谱图这样的原因是因为在将样品与KBr的时候要求一般是质量比为1:100-1:200，而我在将样品加入到KBr中时由于第一次操作的原因没有掌握诀窍，导致加入样品量比较少而造成谱图不是很完美。另外在标峰的过程中有一些比较小的峰没有标出来。
六、思考题
1．为什么测试粉末固体样品的红外光谱时选用KBr制样?有何优、缺点?
答：在测试粉末固体样品的红外光谱时选用KBr制样是因为KBr对红外没有吸收，另外在压片时呈现的是透明色，不会影响红外光的透过。选用KBr的优点就是KBr对红外没有吸收，压片时呈透明色不会阻碍红外光的透过，另外就是KBr价格比较便宜。缺点是KBr属于盐类物质，不能测定含有水分的物质。并且受空气中水分影响较大，在测定时需要烘干的操作。
2．用FT-IR仪测试样品的红外光谱时为什么要先测试背景?
答：FT-IR仪测试样品的红外光谱时要先测试背景是因为空气中含有较多量的CO2和H2O会影响测定结果的准确性，所以在测定样品之前需要先测定背景。
3．如何用红外光谱鉴定饱和烃，不饱和烃和芳香烃的存在?
答：红外光谱鉴定饱和烃，不饱和烃和芳香烃是根据红外光谱的峰的位置进行判定的。对于饱和烃来说，-C-H伸缩振动接近3000 cm-1，-C-H弯曲振动在1380 cm-1和1480 cm-1附近。对于烯烃来说，有三个重要的吸收带，=C-H伸缩振动略大于3000 cm-1，峰尖锐，强度中等；-C= C-伸缩振动频率在1650 cm-1附近；乙烯基型化合物在990 cm-1和910 cm-1附近有两个很强的-CH= CH2面外振动带；对于炔烃来说，≡C-H伸缩振动3300 cm-1， C≡ C伸缩振动频率在2260-2100 cm-1附近，≡C-H弯曲振动642-615cm-1；对于芳烃来说，=C-H伸缩振动在3000 cm-1有三个吸收峰，芳环的骨架（C= C）伸缩振动有1600 cm-1、1500 cm-1、1450 cm-13个吸收带，=C-H面外弯曲振动为900-650 cm-1。
4．醇类、羧酸和脂类化合物的红外光谱有何区别?
答：对于醇类来说，O-H伸缩振动在3300 cm-1附近，吸收带强而宽，C-O伸缩振动在1260-1000 cm-1强度大。对于羧酸来说，O-H伸缩振动在3000 cm-1附近，吸收带强而宽；C=O伸缩振动在1700 cm-1附近；C-O伸缩振动在1250 cm-1附近；O-H弯曲振动在1440-1395 cm-1附近。对于脂类来说，C=O伸缩振动在1740 cm-1附近；C-O-C伸缩振动在1300-1000 cm-1有两个吸收带。
七、实验感想
对于这次的仪器培训，让我更加加深了对红外光谱仪的认识，虽然还是不能做到非常熟练的掌握压片技术，但是在老师的指导下也独自完成了对固体样品的测试，更加对红外光谱仪有进一步的实际操作，深刻体验其中的原理。通过实践与理论相结合的学习计划让我更加能够学到仪器是怎么样进行操作的，这次的仪器培训受益颇多。