无水醋酸钠结构及热稳定性

2021-01-15石家庄学院化工学院

上海计量测试 2020年6期

/石家庄学院化工学院

0 引言

无水醋酸钠（CH3COONa，CAS 127-09-3，以下简称醋酸钠）是一种重要的无机精细化工产品，广泛应用在有机合成[1-4]及材料制备[5]等领域。醋酸钠的广泛使用与其特殊的分子结构有关。传统的中红外（MIR）光谱广泛应用于化合物结构研究[6-7]，变温中红外（TD-MIR）光谱[8-15]则是一种较为新型的光谱技术，主要应用于化合物热稳定性研究领域，并可以提供更加丰富的光谱信息，而醋酸钠未见相关文献报道。因此，本文以醋酸钠为研究对象，分别开展了醋酸钠MIR光谱和TD-MIR光谱研究，为醋酸钠在有机合成及材料制备等领域中的应用提供了有价值的科学参考。

1 实验部分

1.1 材料

无水醋酸钠（分析纯，天津市化学试剂一厂）。

1.2 仪器

Spectrum 100型红外光谱仪（美国PE公司，测定频率范围 4000～600 cm-1，分辨力 4 cm-1）。Golden Gate 型 ATR-FTMIR 变温附件（英国 Specac公司，测温范围 303～ 423 K，变温步长 10 K）。

1.3 实验方法

实验以空气为背景，对于醋酸钠进行 8 次扫描累加，醋酸钠不需要制备样品，直接使用。醋酸钠的MIR 光谱及TD-MIR光谱数据获得采用PE公司Spectrum v 6.3.5 操作软件。

2 结果与讨论

2.1 醋酸钠 MIR 光谱

醋酸钠的MIR光谱包括：一维MIR光谱和二阶导数MIR光谱。首先采用一维MIR光谱开展了醋酸钠的结构研究，见图 1（a）。在 3000.59 cm-1频率处的吸收峰归属于醋酸钠分子CH3不对称伸缩振动模式在 2935.14 cm-1频率处的吸收峰归属于醋酸钠分子CH3对称伸缩振动模式在 1567.42 cm-1频率处的吸收峰归属于醋酸钠分子COO-不对称伸缩振动模式在 1407.31 cm-1频率处的吸收峰归属于醋酸钠分子COO-对称伸缩振动模式在和频率处的吸收峰归属于醋酸钠分子 CH3摇摆振动模式进一步开展了醋酸钠的二阶导数 MIR 光谱研究，见图1（b）。其中在3000.83 cm-1频率处的吸收峰归属于醋酸钠分子 CH3不对称伸缩振动模式在2935.18 cm-1频率处的吸收峰归属于醋酸钠分子CH3对称伸缩振动模式在1603.69 cm-1和 1563.39 cm-1频率处的吸收峰归属于醋酸钠分子 COO-不对称伸缩振动模式在频率处的吸收峰归属于醋酸钠分子COO-对称伸缩振动模式在 1044.14 cm-1频率处的吸收峰归属于醋酸钠分子CH3摇摆振动模式

2.2 醋酸钠TD-MIR光谱

研究发现：醋酸钠官能团主要的红外吸收频率主要集中在 3100 ～ 2900 cm-1、1800 ～ 1200 cm-1、1100～ 1000 cm-1等三个频率区间，因此，在这三个频率区间分别开展了醋酸钠TD-MIR光谱研究，并进一步考查了温度变化对于醋酸钠分子结构的影响。

2.2.1 第一频率区间醋酸钠TD-MIR光谱

在 3100 ～ 2900 cm-1的频率范围内，首先开展了醋酸钠一维TD-MIR光谱的研究，见图2（a）。实验发现：随着测定温度的升高，醋酸钠对应的吸收频率没有规律性的改变，而对应的吸收频率先增加后减小又增加。随着测定温度的升高，醋酸钠对应的吸收强度没有明显改变，而醋酸钠对应的吸收强度略有增加，醋酸钠其他官能团对应的一维TD-MIR光谱吸收频率及强度见表1。进一步开展了醋酸钠二阶导数TD-MIR光谱的研究，见图 2（b），其中醋酸钠对应的吸收频率先增大后减小又增大，而醋酸钠对应的吸收频率没有规律性的改变，醋酸钠其他官能团对应的二阶导数TD-MIR光谱吸收频率见表2。

图1 醋酸钠MIR光谱（303 K）

表1 醋酸钠一维TD-MIR光谱数据（303～423 K）

2.2.2 第二频率区间醋酸钠TD-MIR光谱

图2 醋酸钠TD-MIR光谱（3100～2900 cm-1）

表2 醋酸钠二阶导数 TD-MIR 光谱数据（303～423 K）

在 1800 ～ 1200 cm-1的频率范围内，开展了醋酸钠一维TD-MIR光谱的研究，见图3（a）。实验发现：随着测定温度的升高，醋酸钠对应的吸收频率先增大后减小又进一步增大，而醋酸钠对应的吸收频率没有规律性的改变。随着测定温度的升高，醋酸钠对应的吸收强度明显升高，而醋酸钠对应的吸收强度先升高后降低。进一步开展了醋酸钠二阶导数TD-MIR光谱的研究，见图3（b）。二阶导数MIR光谱是基于一定的数学模型计算而来，而得到的相应谱图过于复杂，并没能获取有价值的光谱信息。

2.2.3 第三频率区间醋酸钠 TD-MIR 光谱

在 1100～1000 cm-1的频率范围内，开展了醋酸钠一维TD-MIR光谱的研究，见图 4（a）。实验发现：随着测定温度的升高，醋酸钠对应的吸收频率没有发生规律性变化，而醋酸钠对应的吸收频率先减小后增大。随着测定温度的升高，醋酸钠对应的吸收强度略有降低。最后开展了醋酸钠二阶导数TDMIR光谱的研究，见图4（b）。实验发现：随着测定温度的升高，醋酸钠对应的吸收频率没有发生规律性变化，而醋酸钠对应的吸收频率先减小后增大。