ІНФРАЧЕРВОНА СПЕКТРОСКОПІЯ

Інфрачервона спектроскопія (ІЧ) ґрунтується на властивості органічних речо­вин поглинати випромінювання інфрачервоного діапазону електромагнітного спек­тра. При взаємодії органічних молекул з інфрачервоним випромінюванням (4000—400 см~^:) відбувається збудження їх коливальних рухів і перехід на більш високий коливальний рівень.

Розрізняють два основних типи коливань у молекулах — валентні і деформа­ційні (рис. 7.4).

Валентні коливання

н

симетричне

асиметричне

Деформаційні коливання

(символ

Рис. 7.4. Типи коливань групи означає коливання в напрямку, перпендикулярному до площини рисунка)

Коливання, що відбуваються вздовж осі зв'язку атомів (розтягування — ско­рочення зв'язку), називають валентними (позначаються у). Коливання, зумов­лені зміною валентних кутів (атоми відхиляються від осі зв'язку), називають деформаційними (позначаються 5). У свою чергу, валентні коливання поділяються на симетричні (у₅) і асиметричні (у_ш). У симетричних валентних коливаннях усі зв'язки розтягуються і скорочуються одночасно, в асиметричних — розтягання і скорочення зв'язків відбувається почергово (див. рис. 7.4). Серед деформаційних коливань розрізняють ножичні, маятникові, крутильні і віялові.

Глава 7

Принцип ІЧ-спектроскопії полягає в тому, що при опроміненні речовини інфрачервоним випромінюванням з безперервно перемінною частотою певні ді­лянки спектра випромінювання поглинаються молекулою, викликаючи збільшен­ня амплітуди коливань відповідних зв'язків. У результаті промінь, який проходить крізь речовину, слабшає в ділянках поглинання, при реєстрації його інтенсивнос-ті після проходження зразка записується ІЧ-спектр. ІЧ-спектр звичайно зобража­ють у вигляді залежності пропускання Т, вираженого у відсотках (Т% = I • 100),

від хвильового числа в обернених сантиметрах (смГ¹) або довжини хвилі в мікро­метрах (мкм) (рис. 7.5).

Довжина хвилі, мкм

2,5 2,7 2,9 3 3,5 4 4,5 5 5,5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 100г

Рис. 7.5. Інфрачервоний спектр пропіонітрилу

Важливо відзначити, що в багатоатомних молекулах коливання окремих пар атомів або атомних груп, наприклад,

/С=О, — С=ІЧ, —ОН, ^14—Н, /С=С^, — 5О₂—, — ІчГО₂таіїшіі,

відбуваються практично незалежно від іншої частини молекули.

Кожна така група має власну, характерну лише для неї частоту коливань, яка незначно змінюється при переході від однієї речовини до іншої. Такі частоти і відповідні їм смуги поглинання отримали назву «характеристичні». У табл. 7.3 наведені характеристичні частоти для низки груп, які часто зустрічаються.

Пошук в спектрі характеристичних частот — головне завдання функціонально-структурного аналізу речовини за її спектром.

ІЧ-спектри органічних сполук можна вимірювати в газоподібному стані (для летких речовин), у рідкому (для рідин), у твердій фазі (для кристалічних) і в роз­чині. як розчинники частіше використовують карбону тетрахлорид, хлороформ, сірковуглець, тетрахлоретилен тощо. Вода як розчинник у ІЧ-спектроскопії не використовується, оскільки кювети ІЧ-спектрометрів виготовляються з розчинних солей (KBr, NaCl, LiF).

Інтерпретацію ІЧ-спектрів починають, як правило, з високочастотної ділянки (3700—2900 см"¹), в якій розташовуються смуги валентних коливань зв'язків

-С— H, —о—H, ^іч—н, — іч^^н.

н

метОДи ВСтанОВЛення БУДОВи ОрГанІЧних СПОЛУК

Таблиця 7.3

Поиск по сайту: