無水醋酸鈉結構及熱穩定性

/石家莊學院化工學院

0 引言

無水醋酸鈉（CH3COONa，CAS 127-09-3，以下簡稱醋酸鈉）是一種重要的無機精細化工產品，廣泛應用在有機合成[1-4]及材料制備[5]等領域。醋酸鈉的廣泛使用與其特殊的分子結構有關。傳統的中紅外（MIR）光譜廣泛應用于化合物結構研究[6-7]，變溫中紅外（TD-MIR）光譜[8-15]則是一種較為新型的光譜技術，主要應用于化合物熱穩定性研究領域，并可以提供更加豐富的光譜信息，而醋酸鈉未見相關文獻報道。因此，本文以醋酸鈉為研究對象，分別開展了醋酸鈉MIR光譜和TD-MIR光譜研究，為醋酸鈉在有機合成及材料制備等領域中的應用提供了有價值的科學參考。

1 實驗部分

1.1 材料

無水醋酸鈉（分析純，天津市化學試劑一廠）。

1.2 儀器

Spectrum 100型紅外光譜儀（美國PE公司，測定頻率范圍 4000～600 cm-1，分辨力 4 cm-1）。Golden Gate 型 ATR-FTMIR 變溫附件（英國 Specac公司，測溫范圍 303～ 423 K，變溫步長 10 K）。

1.3 實驗方法

實驗以空氣為背景，對于醋酸鈉進行 8 次掃描累加，醋酸鈉不需要制備樣品，直接使用。醋酸鈉的MIR 光譜及TD-MIR光譜數據獲得采用PE公司Spectrum v 6.3.5 操作軟件。

2 結果與討論

2.1 醋酸鈉 MIR 光譜

醋酸鈉的MIR光譜包括：一維MIR光譜和二階導數MIR光譜。首先采用一維MIR光譜開展了醋酸鈉的結構研究，見圖 1（a）。在 3000.59 cm-1頻率處的吸收峰歸屬于醋酸鈉分子CH3不對稱伸縮振動模式在 2935.14 cm-1頻率處的吸收峰歸屬于醋酸鈉分子CH3對稱伸縮振動模式在 1567.42 cm-1頻率處的吸收峰歸屬于醋酸鈉分子COO-不對稱伸縮振動模式在 1407.31 cm-1頻 率 處 的 吸收峰歸屬于醋酸鈉分子COO-對稱伸縮振動模式在和頻率處的吸收峰歸屬于醋酸鈉分子 CH3搖擺振動模式進一步開展了醋酸鈉的二階導數 MIR 光譜研究，見圖1（b）。其中在3000.83 cm-1頻率處的吸收峰歸屬于醋酸鈉分子 CH3不對稱伸縮振動模式在2935.18 cm-1頻率處的吸收峰歸屬于醋酸鈉分子CH3對稱伸縮振動模式在1603.69 cm-1和 1563.39 cm-1頻率處的吸收峰歸屬于醋酸鈉分子 COO-不對稱伸縮振動模式在頻率處的吸收峰歸屬于醋酸鈉分子COO-對稱伸縮振動模式在 1044.14 cm-1頻率處的吸收峰歸屬于醋酸鈉分子CH3搖擺振動模式

2.2 醋酸鈉TD-MIR光譜

研究發現：醋酸鈉官能團主要的紅外吸收頻率主要集中在 3100 ～ 2900 cm-1、1800 ～ 1200 cm-1、1100～ 1000 cm-1等三個頻率區間，因此，在這三個頻率區間分別開展了醋酸鈉TD-MIR光譜研究，并進一步考查了溫度變化對于醋酸鈉分子結構的影響。

2.2.1 第一頻率區間醋酸鈉TD-MIR光譜

在 3100 ～ 2900 cm-1的頻率范圍內，首先開展了醋酸鈉一維TD-MIR光譜的研究，見圖2（a）。實驗發現：隨著測定溫度的升高，醋酸鈉對應的吸收頻率沒有規律性的改變，而對應的吸收頻率先增加后減小又增加。隨著測定溫度的升高，醋酸鈉對應的吸收強度沒有明顯改變，而醋酸鈉對應的吸收強度略有增加，醋酸鈉其他官能團對應的一維TD-MIR光譜吸收頻率及強度見表1。進一步開展了醋酸鈉二階導數TD-MIR光譜的研究，見圖 2（b），其中醋酸鈉對應的吸收頻率先增大后減小又增大，而醋酸鈉對應的吸收頻率沒有規律性的改變，醋酸鈉其他官能團對應的二階導數TD-MIR光譜吸收頻率見表2。

圖1 醋酸鈉MIR光譜（303 K）

表1 醋酸鈉一維TD-MIR光譜數據（303～423 K）

2.2.2 第二頻率區間醋酸鈉TD-MIR光譜

圖2 醋酸鈉TD-MIR光譜（3100～2900 cm-1）

表2 醋酸鈉二階導數 TD-MIR 光譜數據（303～423 K）

在 1800 ～ 1200 cm-1的頻率范圍內，開展了醋酸鈉一維TD-MIR光譜的研究，見圖3（a）。實驗發現：隨著測定溫度的升高，醋酸鈉對應的吸收頻率先增大后減小又進一步增大，而醋酸鈉對應的吸收頻率沒有規律性的改變。隨著測定溫度的升高，醋酸鈉對應的吸收強度明顯升高，而醋酸鈉對應的吸收強度先升高后降低。進一步開展了醋酸鈉二階導數TD-MIR光譜的研究，見圖3（b）。二階導數MIR光譜是基于一定的數學模型計算而來，而得到的相應譜圖過于復雜，并沒能獲取有價值的光譜信息。

2.2.3 第三頻率區間醋酸鈉 TD-MIR 光譜

在 1100～1000 cm-1的頻率范圍內，開展了醋酸鈉一維TD-MIR光譜的研究，見圖 4（a）。實驗發現：隨著測定溫度的升高，醋酸鈉對應的吸收頻率沒有發生規律性變化，而醋酸鈉對應的吸收頻率先減小后增大。隨著測定溫度的升高，醋酸鈉對應的吸收強度略有降低。最后開展了醋酸鈉二階導數TDMIR光譜的研究，見圖4（b）。實驗發現：隨著測定溫度的升高，醋酸鈉對應的吸收頻率沒有發生規律性變化，而醋酸鈉對應的吸收頻率先減小后增大。

圖3 醋酸鈉TD-MIR 光譜（1800～1200 cm-1）

圖4 醋酸鈉TD-MIR光譜（1100～1000 cm-1）

3 結語