对二甲苯的红外吸收光谱定量分析

一、目的及要求

1.学习红外吸收光谱定量分析基本原理。

2.掌握基线法定量测定方法。

3.学习液膜法制样。

二、实验原理

红外吸收光谱定量分析与紫外-可见分光光度定量分析的原理和方法，原则上是相同的，它的定量基础仍然是朗伯-比尔定律。但在测量时，由于吸收池窗片对辐射的发射和吸收，试样对光的散射引起辐射损失，仪器的杂散辐射和试样的不均匀等都将导致测定误差，因而给红外吸收光谱定量分析带来一些困难，需采取与紫外-可见分光光度法所不同的实验技术。

由于红外吸收池的光程长度极短，很难做成两个厚度完全一致的吸收池，而且在实验过程中吸收池窗片易受到大气和溶剂中夹杂的水分侵蚀，而使其透明特性不断下降，所以在红外测定中，透过试样的光束强度，通常只简单地同以空气或只放一块盐片作为参比的参比光束进行比较，并采用基线法测量吸光度。基线法如图6-6所示。测量时，在所选择的被测物质的吸收带上，以该谱带两肩的公切线AB作为基线，在通过峰值波长t处的垂直线和基线相交于r点，分别测量入射光和透射光的强度I0和I，按照A＝lg（I0／I），求得该波长处的吸光度。

图6-6 基线法

三、仪器与试剂

1.仪器

红外分光光度计

金刚砂纸和5号铁砂纸

麂皮革

红外干燥灯

平板玻璃（20×25）cm2

2.试剂

邻、间、对二甲苯（分析纯）

溴化钾（优级纯）

无水酒精（分析纯）

四、实验条件

1.红外分光光度计型号：Nicolet_is 10型。

2.测量波数范围：4 000～650 cm－1。

3.参比物：空气。

4.扫描速度：32次／s。

5.室温：18～20℃。

6.相对湿度不大于65%。

五、实验步骤

1.开启空调机，使室内的温度为18～20℃，相对湿度不大于65%。

2.处理氯化钠单晶块

从干燥器中取出氯化钠单晶块，在红外灯的辐射下，置于垫有平板玻璃的5号铁砂纸上，轻轻擦去单晶块上下表层，继而在金刚砂纸上轻擦之，然后再在麂皮革上摩擦，并不时滴入无水酒精，直擦到单晶块上、下两面完全透明，保存于干燥器内备用。

3.配制间二甲苯和对二甲苯的混合标样

分别吸取2.50 mL、3.50 mL、4.50 mL间二甲苯于3只10 mL容量瓶中，依次加入4.50 mL、3.50 mL、2.50 mL对二甲苯，然后分别用邻二甲苯稀释至刻度，摇匀，配制成1＃，2＃，3＃混合标样。

4.取不含邻二甲苯的试液7.00 mL于10 mL容量瓶中，用邻二甲苯稀释至刻度，摇匀，配制成4＃混合试样。

5.标样液膜的制作（包括邻、间、对3种二甲苯）

取两块已处理好的氯化钠单晶块，在其中一块的透明平面上放置间隔片5，于间隔片的方孔内滴加一滴分析纯邻二甲苯溶液，将另一单晶块的透明平面对齐压上，然后将它固定在支架上，见图6-7。

这样两单晶块的液膜厚度约为0.001～0.05 mm，随后以同样方法制作间二甲苯和对二甲苯纯标样液膜，然后把带有标样液膜的支架安置在主机的试样窗口上，以空气作参比物。

图6-7 可拆式液体池

1—前框；2—后框；3—红外透光窗盐片；4—垫圈（氯丁橡胶或四氯乙烯）；5—间隔片（铅或铝）；6—螺帽

6.实验条件，将红外分光光度计按仪器的操作步骤进行调节，然后分别测绘以上制作的3种标样液膜的红外吸收光谱。

7.按同样方法制作1＃，2＃，3＃混合标样和4＃混合试样的液膜，并以相同的实验条件，分别测绘它们的红外吸收光谱。

六、数据处理

1.记录实验条件。

2.所测绘的3种纯标样红外吸收光谱图上，标出各基团基频峰的波数及其归属，并讨论这3种同分异构体在光谱上的异同点。

3.测绘的混合标样和混合试样的红外吸收光谱图上，依照图6-6（a）的基线法对邻二甲苯特征吸收峰743 cm－1，间二甲苯特征吸收峰692 cm－1和对二甲苯特征吸收峰792 cm－1作图，并标出各自I0和I值，列入表6-2中，同时计算lg（I0／I）试样／lg（I0／I）内标（以邻二甲苯作内标）。

表6-2 实验数据记录及处理表

4.分别作间二甲苯和对二甲苯的［lg（I0／I）试样／lg（I0／I）内标］-c／%标准曲线，并在标准曲线上查出试样中的间二甲苯和对二甲苯的c／%，进一步计算原试样中这两种成分的含量。

七、思考题

1.红外吸收光谱定量分析为什么要采用基线法？

2.采用液膜法进行红外光谱定量，应注意哪些问题？

3.试举例说明基线作图如何确定I0与I值。