物理化學實驗HCI氣體的紅外光譜測定

　　近期，高等學校教材物理化學實驗（第四版，復旦大學等編）出版，在章節實驗三十四詳細介紹了采用熒颯光學傅里葉紅外光譜儀FOLI10-R進行HCl氣體的紅外光譜測定，通過所測得的光譜信息，我們可以計算出HCl分子的轉動慣量、力常數及平衡鍵距等基本物理參數。讓我們一起學習一下如何進行氣體的紅外光譜測試吧！

　　教材課題

　　實驗三十四 HCl氣體的紅外光譜測定

　　一、實驗目的和要求

　　（1）能夠使用紅外光譜儀測定氣體樣品的紅外光譜。

　　（2）能夠說明振動—轉動光譜的基本原理和分析方法，并用于計算HCl分子的轉動慣量、力常數及平衡鍵距等基本物理參數。

　　*（3）能夠進行HCl同位素氣體的振動—轉動光譜測定與分析（選做實驗）。

實驗過程

　　我們需要準備紅外光譜儀、氣體池、壓力計以及連接管道和閥門。HCl可以通過濃鹽酸揮發產生，具體操作可參考書中介紹及視頻內容(https://abooks.hep.com.cn/h5/resource/detail?resourceId=667be774875ef8c632f7dd52&projectId=gqLWEl-7t)。

　　實驗前需要嚴格檢查氣體池及管道的密封性，確認無誤后，將氣體池抽空(壓力低于0.1mbar)，在INSA-IR軟件中設置好測量參數（光譜范圍4000-500 cm–1, 分辨率2 cm–1），測試背景光譜。將HCl放入10 cm氣體池中，壓力為4 mbar。然后測試其紅外光譜，所獲得HCl紅外光譜如下圖所示。

　　根據所測得的紅外光譜，我們可以觀察到HCl的多個吸收峰，屬于HCl的基頻振動–轉動光譜，通過該光譜信息，我們可以計算出HCl分子的轉動慣量、力常數及平衡鍵距等基本物理參數。方法如下(詳細理論參考書中介紹)：

計算方法

　　除了能觀察到HCI的振動-轉動光譜，我們同樣能觀察到與HCI相類似的HBr氣體振動-轉動的吸收光譜，經過測量，可以發現譜圖發生了明顯的紅移，如下圖所示：

HBr的基頻振動–轉動光譜

　　在該教材中還提到，提高紅外分辨率，可以辨別H35Cl和H37Cl的吸收，熒颯光學傅里葉紅外光譜儀FOLI10-R的分辨率可以升級到優于0.5cm–1，并且支持定制各種光程和材質的氣體池，滿足高校及科研用戶對氣體離線分析、在線分析的需求，歡迎大家咨詢討論。

小口徑直通氣體池

大口徑直通氣體池

長光程氣體池

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