乙酸钠结构研究

高佳丽

（石家庄学院 化工学院，河北 石家庄 050035）

0 引 言

无水乙酸钠（CH3COONa，CAS 127-09-3，以下简称乙酸钠） 是一类重要的有机酸盐，广泛应用在畜牧、食品及环境等领域。

乙酸钠的广泛使用与其特殊结构有关。传统的中红外（MIR） 光谱广泛应用于化合物结构研究，二维中红外（2D-MIR） 光谱则是较为新型的光谱技术。

二维中红外（2D-MIR） 光谱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，而乙酸钠未见相关文献报道。

因此，本文以乙酸钠为研究对象，分别开展了乙酸钠MIR 光谱和2D-MIR 光谱研究，为乙酸钠的应用研究提供了有意义的科学借鉴。

2 实验部分

2.1 材 料

无水乙酸钠，分析纯，为天津市化学试剂一厂生产。

2.2 仪 器

Spectrum100 型红外光谱仪，测定频率为4 000 ～600 cm-1，分辨率为4 cm-1，美国PE 公司。Golden Gate 型ATR-FTMIR 变温附件，测温范围为303 K～423 K，变温步长为10 K，英国Specac 公司。

2.3 实验方法

每次实验以空气为背景，对于乙酸钠进行8 次扫描累加。

乙酸钠的 MIR 光谱数据获得采用PE 公司Spectrum v 6.3.5 软件。

乙酸钠的2D-MIR 光谱数据获得采用清华大学TD Versin 4.2 软件。

3 结果与讨论

3.1 乙酸钠MIR 光谱研究

乙酸钠的MIR 光谱包括一维MIR 光谱、二阶导数MIR 光谱、四阶导数MIR 光谱和去卷积MIR光谱。乙酸钠MIR 光谱（303 K） 如图1 所示。

图1 乙酸钠 MIR 光谱（303 K）Fig 1 MIR spectrum of CH3COONa(303 K)

由图1 （a） 3 000.59 cm-1可以看出，频率处的吸收峰归属于乙酸钠分子CH3不对称伸缩振动模式 （νasCH3-乙酸钠-一维）。2 935.14 cm-1频率处的吸收峰归属于乙酸钠分子CH3对称伸缩振动模式（νsCH3-乙酸钠-一维）。1 567.42 cm-1频率处的吸收峰归属于乙酸钠分子COO-不对称伸缩振动模式（νasCOO--乙酸钠-一维）。1 407.31 cm-1频率处的吸收峰归属于乙酸钠分子 COO-对称伸缩振动模式 （νsCOO--乙酸钠-一维）。1 044.04 cm-1（ρCH3-1-乙酸钠-一维） 和 1 011.48 cm-1（ρCH3-2-乙酸钠-一维） 频率处的吸收峰归属于乙酸钠分子 CH3摇摆振动模式 （ρCH3-乙酸钠-一维）。

由图1（b） 可以看出，3 000.83 cm-1频率处的吸收峰归属于乙酸钠分子CH3不对称伸缩振动模式 （νasCH3-乙酸钠-二阶导数）。2 935.18 cm-1频率处的吸收峰归属于乙酸钠分子CH3对称伸缩振动模式（νsCH3-乙酸钠-二阶导数）。1 408.00 cm-1频率处的吸收峰归属于乙酸钠分子COO-对称伸缩振动模式（νsCOO--乙酸钠-二阶导数）。1044.14cm-1（ρCH3-1-乙酸钠-二阶导数） 和1011.50 cm-1（ρCH3-2-乙酸钠-二阶导数） 频率处的吸收峰归属于乙酸钠分子CH3摇摆振动模式 （ρCH3-乙酸钠-二阶导数）。

由图1 （c） 可以看出，2 935.00 cm-1频率处的吸收峰归属于乙酸钠分子CH3对称伸缩振动模式 （νsCH3-乙酸钠-四阶导数）。1 567.89 cm-1频率处的吸收峰归属于乙酸钠分子COO-不对称伸缩振动模式（νasCOO--乙酸钠-四阶导数）。1 408.48 cm-1频率处的吸收峰归属于乙酸钠分子COO-对称伸缩振动模式（νsCOO--乙酸钠-四阶导数）。1 044.06 cm-1（ρCH3-1-乙酸钠-四阶导数）和 1 011.90 cm-1（ρCH3-2-乙酸钠-四阶导数） 频率处的吸收峰归属于乙酸钠分子CH3摇摆振动模式（ρCH3-乙酸钠- 四阶导数）。

由图1（d） 可以看出，3 001.11 cm-1频率处的吸收峰归属于乙酸钠分子CH3不对称伸缩振动模式 （νasCH3-乙酸钠-去卷积）。2 935.02 cm-1频率处的吸收峰归属于乙酸钠分子CH3对称伸缩振动模式（νsCH3-乙酸钠-去卷积）。1 566.86 cm-1频率处的吸收峰归属于乙酸钠分子COO-不对称伸缩振动模式（νasCOO--乙酸钠-去卷积）。1 407.54 cm-1频率处的吸收峰归属于乙酸钠分子 COO-对称伸缩振动模式 （νsCOO--乙酸钠-去卷积）。1 043.80 cm-1（ρCH3-1-乙酸钠-去卷积） 和 1 011.49 cm-1（ρCH3-2-乙酸钠-去卷积） 频率处的吸收峰归属于乙酸钠分子 CH3摇摆振动模式 （ρCH3-乙酸钠-去卷积），乙酸钠其它官能团的光谱信息见表1。

表1 乙酸钠TD-MIR 光谱数据（303 K）Table 1 Data of TD-MIR spectrum of CH3COONa(303 K)

3.2 乙酸钠2D-MIR 光谱研究

研究发现，乙酸钠官能团主要的红外吸收频率主要集中在“3 030 ～ 2 980 cm-1”、“2 960～ 2 900 cm-1”、“1 590 ～ 1 540 cm-1”、1 440 ～ 1 390 cm-1”和“1 060 ～ 1 000 cm-1”等 5 个频率区间。

因此，在这5 个频率区间分别开展了乙酸钠2D-MIR 光谱研究，并进一步考查了温度变化对于乙酸钠分子结构的影响。

3.2.1 第一频率区间乙酸钠2D- MIR 光谱研究

在“第一频率区间”，开展了乙酸钠同步2D-MIR 光谱研究。乙酸钠 νasCH3-乙酸钠-二维2D-MIR光谱（3 030～2 980 cm-1） 如图2 所示。

图2 乙酸钠νasCH3- 乙酸钠- 二维 2D- MIR 光谱（3 030 ～ 2 980 cm-1）Fig.2 2D-MIR spectrum of CH3COONa/νasCH3-CH3COONa-2D(3 030 ～ 2 980 cm-1)

由图2（a） 可以看出，（3 002 cm-1，3 002 cm-1） 频率处发现一个相对强度较大的自动峰，则进一步证明该频率处的吸收峰对于温度变化比较敏感，而在“3 030 ～2 980 cm-1”频率范围内，并没有发现明显的交叉峰。

由图2（b） 可以看出，并没有发现明显的交叉峰。

3.2.2 第二频率区间乙酸钠2D- MIR 光谱研究

在“第二频率区间”开展了乙酸钠的同步2D-MIR 光谱自动峰研究。乙酸钠 νsCH3-乙酸钠-二维同步2D-MIR 光谱（2 960 ～2 900 cm-1） 如图3 所示。

图3 乙酸钠νsCH3- 乙酸钠- 二维同步2D- MIR 光谱（2 960 ～ 2 900 cm-1）Fig.3 2D-MIR spectrum of CH3COONa/ νsCH3-CH3COONa-2D(2 960 ～ 2 900 cm-1)

由图3（a） 可以看出， （2 928 cm-1，2 928 cm-）1频率处发现一个相对强度较大的自动峰，而在“3 030 ～2 980 cm-1”频率范围内，并没有发现明显的交叉峰。

由图3（b） 可以看出， （2 926 cm-1，2 935 cm-1） 频率附近发现一个相对强度较大的交叉峰。

根据 NODA 原则，乙酸钠 νsCH3-乙酸钠-一二维对应的吸收频率包括2 935 cm-1（νsCH3-乙酸钠-一二维-1） 和2 926 cm-1（νsCH3-乙酸钠-一二维-2），随着测定温度的升高。

乙酸钠 νsCH3-乙酸钠-一二维对应的吸收峰变化快慢顺序为2 935 cm-1（νsCH3-乙酸钠-一二维-1） >2 926 cm-1（νsCH3- 乙酸钠- 一二维-）2。

3.2.3 第三频率区间乙酸钠2D- MIR 光谱研究

在“第三频率区间”，开展了乙酸钠同步2D-MIR 光谱研究。乙酸钠 νasCOO--乙酸钠-二维同步2D-MIR 光谱 （1 590 ～1 540 cm-）1如图4 所示。

图4 乙酸钠νasCOO-- 乙酸钠- 二维同步2D- MIR 光谱（1 590 ～ 1 540 cm-1）Fig.4 Synchronous 2D-MIR spectrum of CH3COONa/νasCOO--CH3COONa-2D(1 590 ～ 1 540 cm-1)

由图4（a） 可以看出， （1 552 cm-1，1 552 cm-1） 频率附近发现一个相对强度较大的自动峰，而在1 590 ～1 540 cm-1频率范围内，并没有发现明显的交叉峰。

由图4（b） 可以看出，没有发现明显的交叉峰。

3.2.4 第四频率区间乙酸钠2D- MIR 光谱研究

在“第四频率区间”，开展了乙酸钠同步2D-MIR 光谱研究。乙酸钠 νsCOO--乙酸钠-二维同步2D-MIR 光谱（1 440 ～1 390 cm-1） 如图5 所示。

图5 乙酸钠νsCOO-- 乙酸钠- 二维同步2D- MIR 光谱（1 440 ～ 1 390 cm-1）Fig.5 Synchronous 2D-MIR spectrum of CH3COONa/νsCOO--CH3COONa-2D(1 440 ～ 1 390 cm-1)

由图5（a） 可以看出， （1 403 cm-1，1 403 cm-1） 和（1 415 cm-1，1 415 cm-1） 频率附近发现二个相对强度较大的自动峰，而在（1 403 cm-1，1 415 cm-1） 频率处发现一个相对强度较大的交叉峰，则进一步证明该频率处对应的吸收峰之间存在着较强的分子内相互作用。由图5（b） 可以看出，（在1 440 ～ 1 390 cm-1频率范围内，1 406 cm-1，1 417 cm-1） 频率附近发现一个相对强度较大的自动峰。

根据 NODA 原则，乙酸钠 νsCOO--乙酸钠-二维对应的吸收频率包括1 417 cm-1（νsCOO--乙酸钠-二维维-1） 和1 406 cm-1（νsCOO--乙酸钠-二维-2），随着测定温度的升高，乙酸钠νsCOO--乙酸钠-二维对应的吸收峰变化快慢顺序为1 417 cm-1（νsCOO--乙酸钠-二维维-1） >1 406 cm-1（νsCOO-- 乙酸钠- 二维-）2。

3.2.5 第五频率区间乙酸钠2D- MIR 光谱研究

在“第五频率区间”，开展了乙酸钠同步2D-MIR 光谱研究。

乙酸钠 ρCH3-乙酸钠-二维同步 2D-MIR 光谱（1 060 cm-1～1 000 cm-）1如图6 所示。

图6 乙酸钠ρCH3- 乙酸钠- 二维同步2D- MIR光谱（1 060 ～ 1 000 cm-1）Fig.6 Synchronous 2D-MIR spectrum of CH3COONa/ ρCH3-CH3COONa-2D(1 060 ～ 1 000 cm-1)

由图6（a） 可以看出， （1 014 cm-1，1 014 cm-1） 频率附近发现一个相对强度较大的自动峰，而在（1 014 cm-1，1 042 cm-1） 频率范围内，发现一个相对强度较小的交叉峰。

由图6（b） 可以看出，在1 060 ～1 000 cm-1频率范围内，而在（1 014 cm-1，1 042 cm-1） 频率附近并没有发现明显的交叉峰。

4 结 语

乙酸钠的红外吸收模式包括 νasCH3-乙酸钠、νsCH3-乙酸钠、νasCOO--乙酸钠、νsCOO--乙酸钠和 ρCH3-乙酸钠。在 303 K ～423 K 的温度范围内，随着测定温度的升高，乙酸钠主要官能团的吸收峰对于热的敏感程度及变化快慢顺序均存在着一定的差异性。本文为研究有机酸盐（乙酸钠） 的结构及热稳定建立了方法学，具有重要的理论研究价值。

本实验在石家庄学院化学工程与工艺系于宏伟博士指导下完成，特此表示感谢！