ИК - спектроскопия

групп в молекулах,
для исследования внутри- и межмолекулярных взаимодействий;
различных видов

изомерии,
фазовых переходов,
водородных связей,
адсорбирующих молекул и катализаторов

Колебательная спектроскопия Области применения

0.5 до 1000 мкм.
 = с/

= c* 0
В единицах волновых чисел
0 =1/ , этот средний интервал составляет
0 = 4000-400 см-1

– интенсивность излучения
ε – коэффициент экстинкции
С – концентрация
l - длина

кюветы

Правило аддитивности

Т = I/I0*100%, (A-absorbance)
Оптическая плотность A = lg(1/T)=lgI0/I

Два

варианта оптических методов -ИК и -СКР

ИК-спектр поглощения

Т =f(0 ) А =f(0 )

M-X
Вращательные переходы
Колебательно-вращательная спектроскопия
Колебательная спектроскопия Области электромагнитного излучения

силы F= -kx и U =kx2/2, где k - силовая

постоянная.

частота колебания
nv – колебательное квантовое число (0, 1, 2, …)

∆nv = ±1

приведенная масса

k(C≡C) > k(C=C) > k (C–C)

ИК- спектроскопия. Физические основы.
Гармонический осцилятор.

±1
- Это означает, что для каждого вида колебаний должна наблюдаться

одна полоса поглощения.

интенсивность
AS=2350 cm-1
ИК- спектроскопия.
Вырождение. Интенсивность сигнала.

ν(s)
Валентное антисимметричное νаs
Деформационное антисимметричное

(аs)

Деформационное симметричное
(s)

ИК- спектроскопия. Колебания.

Валентное симметричное ν(s)

атомов возможны
колебания 4-х различных видов:

ν(s), ν(as), (s) , (as)

друг от друга на фиксированном расстоянии r, и вращающихся вокруг

общего центра масс, называют жестким ротатором.

- Вращательное квантовое число углового момента J = 0,1,2….
Правило запрета

для модели жесткого ротатора: ∆J = ±1

будут наблюдаться смешанные колебательно – вращательные спектры, для которых

меняется правило отбора переходов

Было ∆nv = ±1, Добавили ±2, … ∆j = ±1

Вывод: Кроме основных переходов валентных колебаний ν появляются обертоны меньшей интенсивности и частотой 2ν, 3ν

близкие значения частот, то возможно появление составных частот колебаний:
Например для

трех близких частот 1, 2, и 3 возможны составные частоты:
1’ = 1+ 2 + 3 ; 2’ = 1+ 2 - 3 и т.д.
Составные частоты очень важны для циклических соединений (циклоалкены, бензолы, гетероциклы)

основных характеристических групп
- обертоны , равные n
- составные частоты ’

= 1 + 2 +3

(as) – деформационные колебания
2ν, 3ν , 1’ , 2’ -

составные частоты и обертоны

и твердых соединений.
- Для газообразных соединений используются специальные газовые

кюветы.
Жидкие соединения наносят в виде жидкой пленки на пластинки из материала, прозрачного в исследуемой области (например, солевые пластины из КВг, NaCl, Csl, КСl).
Для исследования водных, кислых и щелочных растворов используют кюветы из водонераство-римых материалов (CaF2, кремний, германий )

разборная
ИК-спектроскопия
Аксессуары.

масле, которую помещают между солевыми пластинками. Вместо вазелинового масла используют

могут быть использованы пергалоидные углеводороды.
Спектры твердых веществ можно получать, запрессовывая их с бромистым калием и снимая спектр полученной пластинки.
Однако иногда вещество взаимодействует с бромистым калием, что приводит к искажению спектра.

групп, т.е. таких групп положение в спектре ИК, которых мало

меняется при переходе от одного соединения к другому в пределах одного класса органических соединений.
Анализ чаще всего начинают с анализа валентных колебаний, положение которых зависит от прочности связи или силовой постоянной связи. Это позволяет создать универсальную таблицу для расшифровки ИК-спектров в области 4000 - 400 см-1.

и С-Н. Полосы углево-дородов, связанные с характеристическими частотами С-Н (метальные,

метиленовые и метановые группы),находятся в трех облас-тях:  ≡ st =3000—2800,  =1400—1300 и около 700 см-1.

полос поглощения, характеризующих двойную связь, и изменяет положение полос поглощения

групп, непосредственно связанных с ней.
Частота валентных колебаний =c-h ≡ st наблюдается при 3010—3095 см-1, причем значение =c-h определяется степенью замещения: для =CHR характерно колебание с st =3040— 3010 см-1, для группы = CH2 появляется колебание с частотой st = 3095—3075 см-1.

имеют среднюю интенсивность и обычно представляют собой группу полос. В

присут-ствии алкильных групп полосы поглощения ароматических С—Н появляются как плечи на основной полосе алифатических c-h

структуры

СnH2n+2 СnH2n C6H6 СnHn
Частота 2920 3085 3050 3300
Интенсивность Выс. Сред Низкая
Валентные колебания связи С- С
СnH2n+2 СnH2n C6H6 С2H2
Частота 920 1580 1600 2200
Интенсивность Низк. Сред Сред Низк.

этой группы в колебаниях группы СО ≡st .
В области

1400—1250 см-1 появляются интенсивные полосы поглощения, связанные с плоскими деформационными колебаниями ОН-группы О Н .

st , связанное с С = 0-группой, проявляется при 

≡ st =1745 см-1.
В алифатических альдегидах поглощение карбонильной группы находится в интервале  ≡ st = 1740—1720 см-1

в интервале  ≡ st = 1725—1705 см-1.

и в неполяр-ных растворителях наблюдается в области  С=О ≡

st 1790— 1770 см-1.
Обычно наблюдаемое поглощение в жидких карбоновых кислот в области 1720—1700 см-1 принадлежит колебаниям С=О димера.

в разбавленных растворах в инертных раст-ворителях имеют две полосы поглощения

AS =3500 см-1 и S ~3400 см-1 группы NH2.
Вторичные амины в растворах имеют в этой

области лишь одну полосу валентных колебаний группы NH2. При образовании образованию меж- и внутримолекулярных водородных связей полосы поглощения валентных колебаний NH смещаются в низкочастотную сторону.

st = 3500 и 3400 см-1. При ассоциации появляются две

или несколько полос в области 3360—3180 см-1.

Первичные амиды

в области  ≡ st =3440—3420 см-1 для цис-изомера и

3460—3440 см-1 для транс-изомера

Первый вариант
1. При известной химической

формуле
по таблице основных валентных частот  определяем область проявления валентных колебаний  ≡ st химических групп в молекуле и находим их в спектре
2. Из пособия по ИК определяем область проявления деформационных колебаний  и находим их в спектре
3. Расшифровка всех полос колебаний чаще всего не требуется, главное доказать присутствие основных гетероядерных групп (ОН, С=О и т.д)

Второй вариант
При известной брутто формуле

соединения
первоначально записываем варианты химических соединений, которые отличаются как природой группы, так и ее положением (первичная, вторичная)
2. По таблице основных валентных частот  определяем область проявления валентных колебаний  ≡ st предполагаемых химических групп в молекуле и проверяем их наличие в спектре
В случае, если такие группы отсутствуют эти варианты формул отбрасываются.
В результате остается одна, в крайнем случае две формулы.
3. Из пособия по ИК определяем область проявления деформационных колебаний  и находим их в спектре
4. Расшифровка всех полос колебаний чаще всего не требуется, главное доказать присутствие основных гетероядерных групп (ОН, С=О и т.д)

положение  -2100 -2200 см-1. Точное значение (из таблицы под

спектром) составляет st = 2260 см-1.
Проверяет наличие группы НС=С



Точное значение для связи С-Н st = 2965-2763 см-1

НС=С
st = 1690

-1635 см-1
Однако надо учесть, что интенсивность сигнала зависит от симметричности молекулы и полоса имеет слабую интенсивность для высоко-симметричных соединений и высокую для не
симметричных.
Из спектра точное значение st = 1654 см-1 и интенсивность высокая по сравнению с другими полосами колебаний, следовательно:CH2= CCl-C≡N

=С- Сl st ~ 800 см-1






Из спектра точное значение

st = 789 см-1 и