к
При дослідженні органічних сполук зазвичай використовують поглинання інфрачервоного випромінювання в області 2-50 мкм (5000-200 см - 1).
Для отримання ІЧ-спектрів використовуються оптичні прилади, в яких застосовуються теплові джерела і приймачі випромінювання, а матеріалом призм служать галоїдні солі (LiF, CaF2, NaCl, KBr, Csl). У сучасних приладах сольова оптика замінена дифракційними гратами.
При запису ІЧ-спектрів поглинання параметром довжини хвилі є мікрони (мкм) або частоти у зворотних сантиметрах (см - 1). Інтенсивність виражається у відсотках пропускання або поглинання і лише в деяких випадках в оптичної щільності.
Інфрачервоні спектри можна виміряти для газоподібних, рідких і твердих з'єднань. Для вимірювання спектрів газоподібних сполук використовуються спеціальні газові кювети. Рідкі з'єднання наносять у вигляді плівки на пластинки з матеріалу, прозорого в досліджуваній області (наприклад, КВr, NaCl, Csl, KCl). З твердих речовин готують суспензію у вазеліновій олії, яку поміщають між сольовими пластинками. Потрібно мати на увазі, що саме вазелінове масло сильно поглинає при 3000-2800 см - 1, 1460 і 1380 см - 1. Тому для дослідження поглинання речовин в цій області замість вазелінового масла використовують пергалоідние вуглеводні. Можна отримати спектри твердих речовин, запрессовивая їх з бромистим калієм і знімаючи спектр отриманої пластинки. Однак іноді речовина взаємодіє з бромистим калієм, що призводить до спотворення спектра. Інфрачервоні спектри можуть бути виміряні і для розчинів. Оскільки немає розчинників, прозорих по всій області спектра, то зазвичай вимірювання ІЧ-спектрів розчинів робляться тільки для вузьких областей. Для дослідження водних, кислих і лужних розчинів використовують кювети з водонерозчинних матеріалів (флюорит, кремній, германій та інші матеріали, прозорі в ІЧ-області). Залежність частоти коливань від силової постійної і маси атомів дозволяє оцінити положення смуг поглинання окремих груп.
Силові постійні деформаційних коливань істотно менше силових постійних валентних коливань, тому смуги деформаційних коливань розташовуються в області менших частот.
На малюнку 2 приведені області поглинання структурних елементів органічних сполук.
Рис. 1. Поглинання деяких розчинників при товщині шару 0,1 мм
Рис. 2. Області поглинання деяких структурних елементів
В область 1400-900 см - 1 потрапляють смуги поглинання, що відповідають коливанням груп С-С, С-О, С-N, а також багато деформаційні коливання. У результаті сильної взаємодії цих коливань віднесення смуг поглинання до окремих зв'язків неможливі, однак весь набір смуг поглинання в цій області є індивідуальною характеристикою з'єднань. Ця область тому одержала назву області? Відбитків пальців?.
Рис. 3. ІЧ-спектри поглинання ізомерних гексанов: а - к-гексан; б - 2-метилпентан.
За ІЧ-спектрами в області? відбитків пальців? можна ідентифікувати навіть ізомерні вуглеводні, визначення яких іншими шляхами викликає великі труднощі. Прикладом можуть служити спектри двох ізомерів гексану, наведені на рис. 3 [6].
. 1 Вуглеводні
. 1.1 Граничні вуглеводні
ІЧ-спектри вуглеводнів характеризуються появою смуг поглинання, зобов'язаних коливанням зв'язків С-С і С-Н.
Смуги вуглеводнів, пов'язані з характеристичними частотами С-? (Метальнимі, метиленові і метанові групи), знаходяться у трьох областях: 3000-2800, 1400-1300 і близько 700 см - 1.
Поглинання в області 3000-2800 см - 1 обумовлено валентними коливаннями С-Н. Воно проявляється у вигляді складної смуги поглинання, в якій піки при 2962 і 2872 см - 1 належать коливанням метильної групи (асиметричні? AS і симетричні -? S), а піки при 2 926 і 2 853 см - 1 відносяться до валентним коливанням метиленової групи (? AS і? S).
Положення цих смуг поглинання добре зберігається у всіх типів аліфатичних вуглеводнів. Інтенсивності смуг залежать від числа метиленових і метильних груп в молекулі вуглеводню. Метилова група С-? має відносно слабку смугу поглинання. ? CH близько 2 890 см - 1, яка перекривається інтенсивними смугами поглинання груп СН2 і СН3.
Поглинання в області 1400-1300 см - 1 і близько 700 см - 1 обумовлено деформаційними коливаннями С-Н-зв'язків. Метильная група має як симетричні, так і асиметричні деформаційні коливання. Смуга при 1460 см - 1 відповідає асиметричному деформаційному коливанню метильних груп, смуга 1380см - 1 - симетричного коливанню. Розщеплення цієї смуги в дублет може служити ознакою гемдіметільной групи. Для...
