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由红外光谱鉴定未知物
五种常见溶剂的未标注光谱：找出诊断吸收带，推断官能团并命名化合物。
目标
归属 3300 附近（O–H）、约 3000（C–H）、1650–1750（C=O）、1050–1250（C–O）及 900 以下（指纹区/面外弯曲）的吸收带，从而鉴定各样品。
仪器与试剂
配 ATR 附件的 FTIR 光谱仪，以及乙醇、丙酮、乙酸乙酯、乙酸和甲苯的滴瓶。
步骤
- 样品 A 在约 3340 cm⁻¹ 处有很宽的吸收带、约 1050 cm⁻¹ 处有强带，但没有羰基——推断官能团。
- 样品 B 和 C 都有 C=O：比较羰基位置（约 1715 对 约 1740 cm⁻¹）并寻找强的 C–O 带。
- 样品 D 兼有横跨 3300–2400 cm⁻¹ 的极宽 O–H 带和约 1710 cm⁻¹ 的 C=O——羧酸二聚体的标志。
- 样品 E 有略高于 3000 cm⁻¹ 的 C–H 伸缩、1605/1495 cm⁻¹ 的环带和 728/694 cm⁻¹ 的强面外弯曲——芳香化合物。
观察要点
- 无 C=O 的宽 O–H 是醇；O–H 加 C=O 是羧酸；C=O 加强 C–O 带是酯。
- 羰基频率反映化学环境：这组样品中酮约 1715、羧酸约 1710、酯约 1740 cm⁻¹。
讲解
振动频率服从胡克定律：ν̃ ∝ √(k/μ)——键越强、原子越轻，波数越高。答案：A = 乙醇（宽 O–H、C–O 1050），B = 丙酮（C=O 1715、无 O–H），C = 乙酸乙酯（C=O 1742、强 C–O 1240/1048），D = 乙酸（极宽 O–H + C=O 1712），E = 甲苯（芳族 C–H >3000、环振动、728/694 弯曲）。
实验史话
1859–60 年，本生和基尔霍夫证明每种元素都会写下自己独特的谱线「条形码」，并在数月内从矿泉水中读出铯和铷。拉姆齐用同样的方法在 1894–1898 年间补全了稀有气体家族——氩、氖、氪、氙。本实验中比对的现代 IR 和 NMR 谱是同一思想在分子层面的延续：化合物的振动和核环境同样留下独一无二的指纹。
相关化学家
虚拟实验是帮助建立直觉的简化模型，不能替代真实实验和安全培训；没有指导请勿在家自行重复。