物理化学实验HCI气体的红外光谱测定

　　近期，高等学校教材物理化学实验（第四版，复旦大学等编）出版，在章节实验三十四详细介绍了采用荧飒光学傅里叶红外光谱仪FOLI10-R进行HCl气体的红外光谱测定，通过所测得的光谱信息，我们可以计算出HCl分子的转动惯量、力常数及平衡键距等基本物理参数。让我们一起学习一下如何进行气体的红外光谱测试吧！

　　教材课题

　　实验三十四 HCl气体的红外光谱测定

　　一、实验目的和要求

　　（1）能够使用红外光谱仪测定气体样品的红外光谱。

　　（2）能够说明振动—转动光谱的基本原理和分析方法，并用于计算HCl分子的转动惯量、力常数及平衡键距等基本物理参数。

　　*（3）能够进行HCl同位素气体的振动—转动光谱测定与分析（选做实验）。

实验过程

　　我们需要准备红外光谱仪、气体池、压力计以及连接管道和阀门。HCl可以通过浓盐酸挥发产生，具体操作可参考书中介绍及视频内容(https://abooks.hep.com.cn/h5/resource/detail?resourceId=667be774875ef8c632f7dd52&projectId=gqLWEl-7t)。

　　实验前需要严格检查气体池及管道的密封性，确认无误后，将气体池抽空(压力低于0.1mbar)，在INSA-IR软件中设置好测量参数（光谱范围4000-500 cm–1, 分辨率2 cm–1），测试背景光谱。将HCl放入10 cm气体池中，压力为4 mbar。然后测试其红外光谱，所获得HCl红外光谱如下图所示。

　　根据所测得的红外光谱，我们可以观察到HCl的多个吸收峰，属于HCl的基频振动–转动光谱，通过该光谱信息，我们可以计算出HCl分子的转动惯量、力常数及平衡键距等基本物理参数。方法如下(详细理论参考书中介绍)：

计算方法

　　除了能观察到HCI的振动-转动光谱，我们同样能观察到与HCI相类似的HBr气体振动-转动的吸收光谱，经过测量，可以发现谱图发生了明显的红移，如下图所示：

HBr的基频振动–转动光谱

　　在该教材中还提到，提高红外分辨率，可以辨别H35Cl和H37Cl的吸收，荧飒光学傅里叶红外光谱仪FOLI10-R的分辨率可以升级到优于0.5cm–1，并且支持定制各种光程和材质的气体池，满足高校及科研用户对气体离线分析、在线分析的需求，欢迎大家咨询讨论。

小口径直通气体池

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长光程气体池

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