乙酸鈉結(jié)構(gòu)研究

高佳麗

（石家莊學(xué)院 化工學(xué)院，河北 石家莊 050035）

0 引 言

無(wú)水乙酸鈉（CH3COONa，CAS 127-09-3，以下簡(jiǎn)稱乙酸鈉） 是一類重要的有機(jī)酸鹽，廣泛應(yīng)用在畜牧、食品及環(huán)境等領(lǐng)域。

乙酸鈉的廣泛使用與其特殊結(jié)構(gòu)有關(guān)。傳統(tǒng)的中紅外（MIR） 光譜廣泛應(yīng)用于化合物結(jié)構(gòu)研究，二維中紅外（2D-MIR） 光譜則是較為新型的光譜技術(shù)。

二維中紅外（2D-MIR） 光譜主要應(yīng)用于化合物熱穩(wěn)定性研究領(lǐng)域，并可以提供更加豐富的光譜信息，而乙酸鈉未見(jiàn)相關(guān)文獻(xiàn)報(bào)道。

因此，本文以乙酸鈉為研究對(duì)象，分別開(kāi)展了乙酸鈉MIR 光譜和2D-MIR 光譜研究，為乙酸鈉的應(yīng)用研究提供了有意義的科學(xué)借鑒。

2 實(shí)驗(yàn)部分

2.1 材 料

無(wú)水乙酸鈉，分析純，為天津市化學(xué)試劑一廠生產(chǎn)。

2.2 儀 器

Spectrum100 型紅外光譜儀，測(cè)定頻率為4 000 ～600 cm-1，分辨率為4 cm-1，美國(guó)PE 公司。Golden Gate 型ATR-FTMIR 變溫附件，測(cè)溫范圍為303 K～423 K，變溫步長(zhǎng)為10 K，英國(guó)Specac 公司。

2.3 實(shí)驗(yàn)方法

每次實(shí)驗(yàn)以空氣為背景，對(duì)于乙酸鈉進(jìn)行8 次掃描累加。

乙酸鈉的 MIR 光譜數(shù)據(jù)獲得采用PE 公司Spectrum v 6.3.5 軟件。

乙酸鈉的2D-MIR 光譜數(shù)據(jù)獲得采用清華大學(xué)TD Versin 4.2 軟件。

3 結(jié)果與討論

3.1 乙酸鈉MIR 光譜研究

乙酸鈉的MIR 光譜包括一維MIR 光譜、二階導(dǎo)數(shù)MIR 光譜、四階導(dǎo)數(shù)MIR 光譜和去卷積MIR光譜。乙酸鈉MIR 光譜（303 K） 如圖1 所示。

圖1 乙酸鈉 MIR 光譜（303 K）Fig 1 MIR spectrum of CH3COONa(303 K)

由圖1 （a） 3 000.59 cm-1可以看出，頻率處的吸收峰歸屬于乙酸鈉分子CH3不對(duì)稱伸縮振動(dòng)模式 （νasCH3-乙酸鈉-一維）。2 935.14 cm-1頻率處的吸收峰歸屬于乙酸鈉分子CH3對(duì)稱伸縮振動(dòng)模式（νsCH3-乙酸鈉-一維）。1 567.42 cm-1頻率處的吸收峰歸屬于乙酸鈉分子COO-不對(duì)稱伸縮振動(dòng)模式（νasCOO--乙酸鈉-一維）。1 407.31 cm-1頻率處的吸收峰歸屬于乙酸鈉分子 COO-對(duì)稱伸縮振動(dòng)模式 （νsCOO--乙酸鈉-一維）。1 044.04 cm-1（ρCH3-1-乙酸鈉-一維） 和 1 011.48 cm-1（ρCH3-2-乙酸鈉-一維） 頻率處的吸收峰歸屬于乙酸鈉分子 CH3搖擺振動(dòng)模式 （ρCH3-乙酸鈉-一維）。

由圖1（b） 可以看出，3 000.83 cm-1頻率處的吸收峰歸屬于乙酸鈉分子CH3不對(duì)稱伸縮振動(dòng)模式 （νasCH3-乙酸鈉-二階導(dǎo)數(shù)）。2 935.18 cm-1頻率處的吸收峰歸屬于乙酸鈉分子CH3對(duì)稱伸縮振動(dòng)模式（νsCH3-乙酸鈉-二階導(dǎo)數(shù)）。1 408.00 cm-1頻率處的吸收峰歸屬于乙酸鈉分子COO-對(duì)稱伸縮振動(dòng)模式（νsCOO--乙酸鈉-二階導(dǎo)數(shù)）。1044.14cm-1（ρCH3-1-乙酸鈉-二階導(dǎo)數(shù)） 和1011.50 cm-1（ρCH3-2-乙酸鈉-二階導(dǎo)數(shù)） 頻率處的吸收峰歸屬于乙酸鈉分子CH3搖擺振動(dòng)模式 （ρCH3-乙酸鈉-二階導(dǎo)數(shù)）。

由圖1 （c） 可以看出，2 935.00 cm-1頻率處的吸收峰歸屬于乙酸鈉分子CH3對(duì)稱伸縮振動(dòng)模式 （νsCH3-乙酸鈉-四階導(dǎo)數(shù)）。1 567.89 cm-1頻率處的吸收峰歸屬于乙酸鈉分子COO-不對(duì)稱伸縮振動(dòng)模式（νasCOO--乙酸鈉-四階導(dǎo)數(shù)）。1 408.48 cm-1頻率處的吸收峰歸屬于乙酸鈉分子COO-對(duì)稱伸縮振動(dòng)模式（νsCOO--乙酸鈉-四階導(dǎo)數(shù)）。1 044.06 cm-1（ρCH3-1-乙酸鈉-四階導(dǎo)數(shù)）和 1 011.90 cm-1（ρCH3-2-乙酸鈉-四階導(dǎo)數(shù)） 頻率處的吸收峰歸屬于乙酸鈉分子CH3搖擺振動(dòng)模式（ρCH3-乙酸鈉- 四階導(dǎo)數(shù)）。

由圖1（d） 可以看出，3 001.11 cm-1頻率處的吸收峰歸屬于乙酸鈉分子CH3不對(duì)稱伸縮振動(dòng)模式 （νasCH3-乙酸鈉-去卷積）。2 935.02 cm-1頻率處的吸收峰歸屬于乙酸鈉分子CH3對(duì)稱伸縮振動(dòng)模式（νsCH3-乙酸鈉-去卷積）。1 566.86 cm-1頻率處的吸收峰歸屬于乙酸鈉分子COO-不對(duì)稱伸縮振動(dòng)模式（νasCOO--乙酸鈉-去卷積）。1 407.54 cm-1頻率處的吸收峰歸屬于乙酸鈉分子 COO-對(duì)稱伸縮振動(dòng)模式 （νsCOO--乙酸鈉-去卷積）。1 043.80 cm-1（ρCH3-1-乙酸鈉-去卷積） 和 1 011.49 cm-1（ρCH3-2-乙酸鈉-去卷積） 頻率處的吸收峰歸屬于乙酸鈉分子 CH3搖擺振動(dòng)模式 （ρCH3-乙酸鈉-去卷積），乙酸鈉其它官能團(tuán)的光譜信息見(jiàn)表1。

表1 乙酸鈉TD-MIR 光譜數(shù)據(jù)（303 K）Table 1 Data of TD-MIR spectrum of CH3COONa(303 K)

3.2 乙酸鈉2D-MIR 光譜研究

研究發(fā)現(xiàn)，乙酸鈉官能團(tuán)主要的紅外吸收頻率主要集中在“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 個(gè)頻率區(qū)間。

因此，在這5 個(gè)頻率區(qū)間分別開(kāi)展了乙酸鈉2D-MIR 光譜研究，并進(jìn)一步考查了溫度變化對(duì)于乙酸鈉分子結(jié)構(gòu)的影響。

3.2.1 第一頻率區(qū)間乙酸鈉2D- MIR 光譜研究

在“第一頻率區(qū)間”，開(kāi)展了乙酸鈉同步2D-MIR 光譜研究。乙酸鈉 νasCH3-乙酸鈉-二維2D-MIR光譜（3 030～2 980 cm-1） 如圖2 所示。

圖2 乙酸鈉νasCH3- 乙酸鈉- 二維 2D- MIR 光譜（3 030 ～ 2 980 cm-1）Fig.2 2D-MIR spectrum of CH3COONa/νasCH3-CH3COONa-2D(3 030 ～ 2 980 cm-1)

由圖2（a） 可以看出，（3 002 cm-1，3 002 cm-1） 頻率處發(fā)現(xiàn)一個(gè)相對(duì)強(qiáng)度較大的自動(dòng)峰，則進(jìn)一步證明該頻率處的吸收峰對(duì)于溫度變化比較敏感，而在“3 030 ～2 980 cm-1”頻率范圍內(nèi)，并沒(méi)有發(fā)現(xiàn)明顯的交叉峰。

由圖2（b） 可以看出，并沒(méi)有發(fā)現(xiàn)明顯的交叉峰。

3.2.2 第二頻率區(qū)間乙酸鈉2D- MIR 光譜研究

在“第二頻率區(qū)間”開(kāi)展了乙酸鈉的同步2D-MIR 光譜自動(dòng)峰研究。乙酸鈉 νsCH3-乙酸鈉-二維同步2D-MIR 光譜（2 960 ～2 900 cm-1） 如圖3 所示。

圖3 乙酸鈉νsCH3- 乙酸鈉- 二維同步2D- MIR 光譜（2 960 ～ 2 900 cm-1）Fig.3 2D-MIR spectrum of CH3COONa/ νsCH3-CH3COONa-2D(2 960 ～ 2 900 cm-1)

由圖3（a） 可以看出， （2 928 cm-1，2 928 cm-）1頻率處發(fā)現(xiàn)一個(gè)相對(duì)強(qiáng)度較大的自動(dòng)峰，而在“3 030 ～2 980 cm-1”頻率范圍內(nèi)，并沒(méi)有發(fā)現(xiàn)明顯的交叉峰。

由圖3（b） 可以看出， （2 926 cm-1，2 935 cm-1） 頻率附近發(fā)現(xiàn)一個(gè)相對(duì)強(qiáng)度較大的交叉峰。

根據(jù) NODA 原則，乙酸鈉 νsCH3-乙酸鈉-一二維對(duì)應(yīng)的吸收頻率包括2 935 cm-1（νsCH3-乙酸鈉-一二維-1） 和2 926 cm-1（νsCH3-乙酸鈉-一二維-2），隨著測(cè)定溫度的升高。

乙酸鈉 νsCH3-乙酸鈉-一二維對(duì)應(yīng)的吸收峰變化快慢順序?yàn)? 935 cm-1（νsCH3-乙酸鈉-一二維-1） >2 926 cm-1（νsCH3- 乙酸鈉- 一二維-）2。

3.2.3 第三頻率區(qū)間乙酸鈉2D- MIR 光譜研究

在“第三頻率區(qū)間”，開(kāi)展了乙酸鈉同步2D-MIR 光譜研究。乙酸鈉 νasCOO--乙酸鈉-二維同步2D-MIR 光譜 （1 590 ～1 540 cm-）1如圖4 所示。

圖4 乙酸鈉νasCOO-- 乙酸鈉- 二維同步2D- MIR 光譜（1 590 ～ 1 540 cm-1）Fig.4 Synchronous 2D-MIR spectrum of CH3COONa/νasCOO--CH3COONa-2D(1 590 ～ 1 540 cm-1)

由圖4（a） 可以看出， （1 552 cm-1，1 552 cm-1） 頻率附近發(fā)現(xiàn)一個(gè)相對(duì)強(qiáng)度較大的自動(dòng)峰，而在1 590 ～1 540 cm-1頻率范圍內(nèi)，并沒(méi)有發(fā)現(xiàn)明顯的交叉峰。

由圖4（b） 可以看出，沒(méi)有發(fā)現(xiàn)明顯的交叉峰。

3.2.4 第四頻率區(qū)間乙酸鈉2D- MIR 光譜研究

在“第四頻率區(qū)間”，開(kāi)展了乙酸鈉同步2D-MIR 光譜研究。乙酸鈉 νsCOO--乙酸鈉-二維同步2D-MIR 光譜（1 440 ～1 390 cm-1） 如圖5 所示。

圖5 乙酸鈉νsCOO-- 乙酸鈉- 二維同步2D- MIR 光譜（1 440 ～ 1 390 cm-1）Fig.5 Synchronous 2D-MIR spectrum of CH3COONa/νsCOO--CH3COONa-2D(1 440 ～ 1 390 cm-1)

由圖5（a） 可以看出， （1 403 cm-1，1 403 cm-1） 和（1 415 cm-1，1 415 cm-1） 頻率附近發(fā)現(xiàn)二個(gè)相對(duì)強(qiáng)度較大的自動(dòng)峰，而在（1 403 cm-1，1 415 cm-1） 頻率處發(fā)現(xiàn)一個(gè)相對(duì)強(qiáng)度較大的交叉峰，則進(jìn)一步證明該頻率處對(duì)應(yīng)的吸收峰之間存在著較強(qiáng)的分子內(nèi)相互作用。由圖5（b） 可以看出，（在1 440 ～ 1 390 cm-1頻率范圍內(nèi)，1 406 cm-1，1 417 cm-1） 頻率附近發(fā)現(xiàn)一個(gè)相對(duì)強(qiáng)度較大的自動(dòng)峰。

根據(jù) NODA 原則，乙酸鈉 νsCOO--乙酸鈉-二維對(duì)應(yīng)的吸收頻率包括1 417 cm-1（νsCOO--乙酸鈉-二維維-1） 和1 406 cm-1（νsCOO--乙酸鈉-二維-2），隨著測(cè)定溫度的升高，乙酸鈉νsCOO--乙酸鈉-二維對(duì)應(yīng)的吸收峰變化快慢順序?yàn)? 417 cm-1（νsCOO--乙酸鈉-二維維-1） >1 406 cm-1（νsCOO-- 乙酸鈉- 二維-）2。

3.2.5 第五頻率區(qū)間乙酸鈉2D- MIR 光譜研究

在“第五頻率區(qū)間”，開(kāi)展了乙酸鈉同步2D-MIR 光譜研究。

乙酸鈉 ρCH3-乙酸鈉-二維同步 2D-MIR 光譜（1 060 cm-1～1 000 cm-）1如圖6 所示。

圖6 乙酸鈉ρCH3- 乙酸鈉- 二維同步2D- MIR光譜（1 060 ～ 1 000 cm-1）Fig.6 Synchronous 2D-MIR spectrum of CH3COONa/ ρCH3-CH3COONa-2D(1 060 ～ 1 000 cm-1)

由圖6（a） 可以看出， （1 014 cm-1，1 014 cm-1） 頻率附近發(fā)現(xiàn)一個(gè)相對(duì)強(qiáng)度較大的自動(dòng)峰，而在（1 014 cm-1，1 042 cm-1） 頻率范圍內(nèi)，發(fā)現(xiàn)一個(gè)相對(duì)強(qiáng)度較小的交叉峰。

由圖6（b） 可以看出，在1 060 ～1 000 cm-1頻率范圍內(nèi)，而在（1 014 cm-1，1 042 cm-1） 頻率附近并沒(méi)有發(fā)現(xiàn)明顯的交叉峰。

4 結(jié) 語(yǔ)

乙酸鈉的紅外吸收模式包括 νasCH3-乙酸鈉、νsCH3-乙酸鈉、νasCOO--乙酸鈉、νsCOO--乙酸鈉和 ρCH3-乙酸鈉。在 303 K ～423 K 的溫度范圍內(nèi)，隨著測(cè)定溫度的升高，乙酸鈉主要官能團(tuán)的吸收峰對(duì)于熱的敏感程度及變化快慢順序均存在著一定的差異性。本文為研究有機(jī)酸鹽（乙酸鈉） 的結(jié)構(gòu)及熱穩(wěn)定建立了方法學(xué)，具有重要的理論研究?jī)r(jià)值。

本實(shí)驗(yàn)在石家莊學(xué)院化學(xué)工程與工藝系于宏偉博士指導(dǎo)下完成，特此表示感謝！