льна група має власну, їй властиву частоту коливань, яка дуже незначно змінюється при переході від молекули до молекули, звану характеристичної частотою даної групи. Для аналізу органічних сполук зазвичай використовується інфрачервоний діапазон випромінювання від 650 до 5000 см - 1.
Частота коливання групи атомів прямо пропорційна кратності їх зв'язку і обернено пропорційна наведеної масі атомів. Це означає, що характеристичні частоти валентних коливань функціональних груп за участю легких атомів (-О-Н, gt; NH) матимуть великі значення (3000-5000 см - 1), ніж функціональні групи важких атомів (500-700 см - 1 для CC-Cl, -CS-). У свою чергу, частоти коливання потрійних зв'язків (2000-2300 см - 1) будуть більше частот коливань подвійних зв'язків (1500-1800 см - 1), а останні більше частот коливань одинарних зв'язків (500-1200 см - 1) атомів однієї і тієї ж маси.
Частота валентних коливань значно перевершує частоту деформаційних коливань (? н? 1000 см - 1).
За рахунок взаємодії функціональних груп один з одним і відповідно взаємодії коливань між собою в ІЧ-спектрах молекул спостерігається ряд додаткових смуг (зазвичай істотно меншої інтенсивності) або аномальних змін основних смуг поглинання, які мають наступну класифікацію:
. Обертони, що мають подвоєну частоту в порівнянні з нормальним коливанням (2н).
. Складові частоти, що є сумою або різницею частот двох основних коливань (н 1 + н 2 і н 1 -н 2).
. Взаємодія двох близько розташованих груп близькою симетрії з близькими частотами основних коливань часто призводить до істотного зміщення їх характеристичних смуг поглинання і зміни інтенсивності.
. Резонанс Фермі проявляється в аномальному збільшенні інтенсивності смуги обертони або складової частоти, якщо вона розташована близько від смуги основного коливання.
Основне правило відбору наступне: щоб молекула поглинала енергію інфрачервоного випромінювання, при коливаннях молекули повинен мінятися її дипольний момент. Тому ті коливання, які не змінюють розподіл заряду в молекулі, в ІЧ-спектрах не проявляються. Друге правило відбору свідчить, що при поглинанні ІЧ випромінювання реалізуються тільки переходи на сусідні коливальні рівні, тобто н 0? 1, а переходу н 0? 2 і т.д. не мають місця.
ІК спектри органічних сполук можуть бути виміряні: в газі (для летючих речовин), в рідкому стані, у твердій фазі (кристалічна речовина змішують з порошком КВr і пресують з цієї суміші таблетку, або розтирають кристалічна речовина з вазеліновим маслом до однорідного стану) і в розчині. При застосуванні останнього способу реєстрації ІК спектру необхідно завжди знати області спектра, в яких поглинають розчинники. Вода як розчинник в ІК спектроскопії не використовується, оскільки кювети інфрачервоних спектрометрів виготовляються з неорганічних солей (КВr, NaCl, LiF).
Найбільш високою характеристичностью володіють валентні коливання груп С-Н. Валентні коливання зв'язків С=С часто бувають слабкими, якщо молекула симетрична. Деформаційні коливання груп С-Н в олефінів та ароматичних сполуках несуть інформацію про типи заміщення.
За інтенсивністю коливання груп? С-Н часто відносяться до середніх, але іноді є дуже інтенсивними.
Спирти, феноли та аміни, характеризуються наявністю груп -О-Н і -N-Н. Валентні коливання цих груп зазвичай знаходяться в області 3200 - 3600 см - 1, вони досить інтенсивні, але їх інтенсивність, як і значення частот, дуже мінливі через здатність цих груп утворювати водневі зв'язки.
Подвійну зв'язок вуглець-кисень, карбонільну функцію ( gt; С=0), містять досить великі групи сполук. Смуга поглинання валентного коливання карбонільної групи має діапазон частот від 1600 до 1900 см - 1. Чутливість цього виду коливань на найближчі структурні зміни дозволяє отримувати інформацію про такі деталі будови молекул, як сполучення й конформація, допомагає при визначенні будови невідомих сполук.
Смуги поглинання гетероатомних груп, н (NO 2) і н (SO 2), як симетричні, так і асиметричні, мають високу інтенсивність і легко впізнавані, вони знаходяться в області спектра (1100-1500 см -1).
У тих випадках, коли з'єднання не має достатньо характеристичних груп, часто використовують метод «відбитків пальців». Суть його полягає в порівнянні ІЧ-спектра невідомої речовини зі спектром речовини передбачуваної структури.
. 3 Спектроскопія ядерного магнітного резонансу
Спектроскопія ядерного магнітного резонансу (далі ЯМР) по суті є одним з методів абсорбційної спектрометрії подібно інфрачервоної та ультрафіолетової спектроскопії. У відповідних умовах в магнітному пол...
