1 (1125754), страница 8
Текст из файла (страница 8)
Л. спестй сигнал, идущие от тсрмогмрй. к пулло. Спектр мажет быль рзззернут по разлнчиым длила»1 полн с псоющыо поаороте призмы, санйроакзироааллиого о дснженнск барабане самописца. Вместо призмы зсе чаще примснаютси дкеракцлгониыс решетки, тонких суспензий в разлншых маслах или растираются с бромистым калием и прессуются с помощью гидравлического пресса в таблетки. Между спектрами твердого вещества и спектрами его растворов часто наблгодаются значительные различия.
Иа рис. 2.2 приведены типичные инфракрасные спектры ацетона СНз — С-СНз Н МстндатИЛКЕтОпа СН* — С вЂ” СНа СНа (( 2 О О В соответствии с современной практикой приведенные здесь инфракрасные спектры построены в линейной шкале для волновых чисел (ч, см '), связанных с частотами излучения (я, с ') таким обра- спнктроскОпия Орглничгсцих и»Олгкул (ллгс. 2-2.
Спектры поглощенна в 1»цфрзкрасноаг области ацетона (а) к метил- зтилкетона (б) (в парах). зом, что т=тлс. Приведена также дополнительно нелинейная шкала, выраженная в микронах; для перевода волнового числа 4 в длину полными, выраженную в микронах, используют соотношение )»=104»т. Сунтествует некоторая непоследопательность в отнощеннн единиц, используе. м»1х для выраженна длин волн нли частот для различных видов спектров.
В случал алек«ровных спектров л чаще всего выражается в ангстремах ((О-з см) нлн гягллнмнкронах (!б-т см). В случае нягрракрасных спектров поглощенное нзлу- Таблица 2-7 Некоторые характеристические частоты ттотлотдеиия а яифраирасной области спкктраскоггия органических моления Прадо.икение ыабл, 2-! Интенсаянт сть н керкктер нолосн Связь Частота, сн Соехнненне ! Спирты -С вЂ” Π— Н, фенолы =С вЂ” Π— Н вЂ” 0 — Н.
О', соединенные водородной саязью (е спиртах и фенолах) -0 вЂ Н ...О' , соедиаенпые аодородиой связью (а кисло. тах) ! Амины -С-ХН, 1 — С вЂ” Н ! ! — С вЂ” 11 = С вЂ” 1"! ;-С вЂ” Н 'Переменная, резкая 3590 — 3650 Сильаая 2350 †29 Ллканы 2200 Алканы Сильная, широкая 3200 — 3400 Средняя Сильная, резкая 30!Π†31 3300 Ллкены и арюты Алкины 2500 — 3000 — 0 — Н Переисииая, п~нрокоя ! — С-С— 1 -С=С— ! — С==.С-С= Н ! — С вЂ” О— ! Слабая 600-1500 ' 1620 †!660 Ллкаиы Средняя 3300 — 3500 (даойиой пик) Переменная Ллкеаы Н ! Амины — С вЂ” Ы вЂ” С— ! ! 2100 — 2260 2200 — 2300 Алкины Нитрилы ! — М-Н 3300-3500 (одиночный ияк) — С-ОН Сильная простые Спирты спи» нтнраъаетсн через длины полны к а мак роках (10-е см) или частоту т е полка. оых числах (10еуд см-'), ! ! эфиры — С вЂ” Π— С вЂ”, карбо! попые кислоты — С вЂ” ОН, !! О сложиые эфиры — С вЂ” Π— С— !1 ! О 'С 0 1720 †17 Лльдетиды -С вЂ” Н О Кетопы — С-С вЂ” С— ! !! ! 'С=О 1705 †17 'С=О Кислоты — С вЂ” 0- Н, сложные О эфиры — С-О-С— 1 0 1700 в !750 тконкензнн.
В целом поглощение в диапазоне 5000 — !250 см ' связано с изменениями колебательных состояний различных связей и сравни. сильно характеристично для различных типов присутствующих свя. ,сй (табл. 2-1). Так, полосы н спектре ацетона (рис. 2-2, а) прн 3050 — 1740 см ' обусловлены поглощением инфракрасного излучения, причем поглощенная'энергия вызывает переходы между энер~сптческимн уровнями валентиых колебаний связей С вЂ” Н и С=О тяютветственно, Полосы поглощения между 1250 и 575 см ' обычно тчтязаны со сложными изменениями колебательной и вращательной энергии молекулы как целого и являются очень характерными для каждой данной молекулы. Эту часть спектра часто называ1от областью «отпечатков пальцев»; она чрезвычайно полезна при определении химической однородности исследуемого образца. Х!егко ви,'(отти что спектры ацетона н метилэтилкетона очень близки в области ат 4000 до 1250 см ', на существенно различаются в области !250 †575 ° - .
Следует заметить (рис. 2-2), что инфракрасные спектры органи- 1 э чсскнх молекул не содержат особешю узких линий поглощения. Это вызвано тем, что изменения вращательной энергии могут про- глаза х ь Ф а ь. ильи ыи оиьг вращательные уровни энергии зэоо $»оо таво х«оо оооо еооо Рис. 2-З. Схематическое иэобращепие иолсбатсльиых и вращательных уровиея энергии. исходить одновременно с изменением колебательной знергигг, что",, наглядно изображено на рис. 2-3.
Каждый пз приведенных здесь" колебательных уровней Е, и Е, связан с расположенными близко к нему врацтательными уровнямн. Переходы между Е, н Е, могут со-,, провождаться также пзмененпями врзпхательных уровней. И зтик случаях наблюдается «полоса» очень тесно расположенных линий. для каждого изменения колебательной знергии. Для сложных моле-' кул; особенно в жидком состоянии, «топкая яра!нате«узная структу-, ра» данной полосы обычно не может быть разренгепа. Уиралснеиие,2-2. Ухал!иге приблиягелво полов!евка и ивтеисиввости характеристических полос поглощеиия в Ид-спектрах, соответствующих валсктиым колебаииям слехугощвх колекул! Н О Р а) ацетон-!,К1.'На Н-С-С вЂ” С вЂ” Р ) 1 Н Р Н б) метилацетилев Н вЂ” С вЂ” Си=С вЂ”.Н Н гвео 3аоо !«во щоо гооо аоо я«стога.см-! Рис, 2.4. ИиФракрасвые спектры л упрамвеглгго 2 З.
г.ллвл з Н н н ! э) эткллцетэт Н вЂ” С вЂ” С вЂ”.Π— С вЂ” С вЂ” Н Н О. Н Н н н г) лкрллопятрил "С=С' Н' С =Н Н.О О !! !! д) ппроэякогрэдкэя кяслоте Н вЂ” С вЂ” С вЂ” С вЂ” ОН ! Н Н Н е) этклоэый спярт Н-С вЂ” С вЂ” О-Н (члстея жидкость к Реэбэзлеппый ! раствор) Н Н Мпразтсиенпе а-3. Н з ряс. а.4, о и б яр лэедепы И К-спектры сосдлислпй, имеющих формулы СзН,О к С,1!эО, соотяетстяепяо. Используя дэкпые тзбл. 2-1 и молекуляряыо формулы, эыэсдяте структуры кэждого кз этих соедякеялй кз сто НК- спектре, Точно укэжитэ.
кекяе ллпкп л спектре к каким грулпэм е плпясзкпых вами структурах эы откослте. 2-4. Спекгпры коибинационного рассеяния 1 романовская спектроскоггая) Спектры комбинационного рассеяния (КР-спектры)" часто оказываются чрезвычайно полезным дополнением к ИК-спектроскопии. Аппаратура, используемая прн снятии КР-спектров, в принципе очень проста. Мопохроыатическое излучение, например от ртутной лампы низкого давления, проходит через образец, и свет, рассеянный под прямымн углами к входящему лучу, анализируется оптическими спектроыетрамн, как это показано на рнс. 2-5.
КР-спектры возникают в резулыате «захвата» на мгновение молекулой легких фотонов и приобретения последнныя 1или потери) небольших количеств энергии вследствие измеяепия колебательной нли врашателыюй энергии молекулы; далее захваченные фотоны излучаются в виде рассеянного света. Изменение колебательной и вращательной энергии приводит к изменению длины волны падающего света; на фотопластинке спектрометра комбинационного рассеяния это проявляется в виде дополнительных линий, расположен. ных выше н-ииже длины волны падающего света. Положение линпй в КР-спектрах всегда выражается в волновых числах. Промышлеи- спвктгоскопия ОРгдничвских молвкул — и иерэссеянимй сеет ртттиая — ~и лэмлэ щель рессеяииый изет щель призме фотогрэфичесиэя ллэстиика Ряс. х Б.
Лрякпппкзльпэя схема спектрометрэ комбинационного рэссеянпя, постыл выпускаются нысокоэффектнвные записывающие спектра- метры комбинационного рассеяния света. Несмотря на то что изменения длины волны при комбинационном рассеянии света соответствуют поглощению или излучению в инфракрасной области, ИК- н КР-спектры не всегда оказываются ндентичныыи. Так, часто прн сравнении этих спектров может быть получена цепная информация относительно симметрии молекул. Причина заключается в том, что электрически симметричная связь 1т. е, связь, пе имеющая дипольного момента) не поглощает в инфракрасной области. Например, симметричные двухатомные молекулы, подобные Н, и О„всегда электрически симметричны и не лают поглощения в инфракрасной области.
Однако при комбинационном рассеянии происходит возбуждение симметричных колебаний *. В такой молекуле, как этилен СН,=СН„ валентные колебания двойной связи симметричны, поскольку оба конца молекулы одинаковы, В результате в ИК-спектре не проявляется погло1ценне, обусловленное валентныыи колебаниями двойной связи; оно ока~ывается слабым во всех этиленах, строение которых близко к симметричному. Однако это колебание сильно проявляется в КР-спектре этнлейа и свидетельствует о симметричности структуры этилена.
В качестве общего вывода можно сказать, что молекула не имеет существенных свойств симметрии, если эгезт ее полосам поглощения в ИК-спектре соответствуют линии в спектре комбинацпонного р;юсеяния. Для иллюстрации этих эффектов на рис, 2-6 н 2-7 при- " Спектры комбпяэююплого рзссеялпл, открьпые одяозремелло Ллпдсбергом к Млкдельщтэиом и СССР л Раманом э Нндки, о ~ель часто называют по имени лидийского ученого Ремэн-спектрзмл. — Прим. ред. л ото яеходлтсл в полном соотяетстяпя со спектрэльяымп лпрзэплэыя отбор:м, следующими яз теоретлческнх сообрзжеппй, которы» позяоляют предскл.
;пыь, кзкяе переходы между эрэпщтельяымп я колебэтелыпямп уровнями зкергкп ерэареюеяыз и какие кз нях юзпрещепьэ. спнктооскопяя органических молвкхл о х х ее х о о о Рнс. 2-7. ИК спектры и спектры комбинационного рассеинин циклогексена (об- ратите внимание, что рааметка гориаонтальных шкал неодинакова). мео 3 еое еестоте, см" ~ 1еет и несколько сильнее — в КР- аееаотетсео о х о х с о Ф Рнс.
2-6. ИК.снектры и спектры комзинациошюго рассеивая тетрахлоратнлона (обратите акиманкс, ото расметка гораастнткланых шкал кеоднгсакона). ведены ИК- н КР-спектры тетрахлорэтилена и циклогексена. По. глогценне, обусловленное валентным колебанием двойной связи в тетрахлорэтилене ~1570 см-'), сильно проявляется в КР-спектре и отсутствует в инфракрасном, тогда как поглонгепце, обусловленное' менее сггммстричной двойной связью циклогексена (1655 см '), слабо проявляется в ИК-спектре спектре. с~ и с~ )с с тетрсааоретеаеа сн, г'~ н,с сн н, сн " т' 64 гллвА т ь ВРаЩательные УРОВЛИ ЗИЕРГИИ оагыв лерелоаы в~, колебвтвльиыв внергил Е, 12 0 2000 2400 2800 ть, д Умпплснвмпа 2-4.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
