Курсовая работа (Проект) по дисциплине на тему
 Скачать 1.84 Mb.
|
1.2 Валентные и деформационные колебанияВ предыдущем разделе мы узнали, что поглощая инфракрасный спектр, происходит изменение колебаний частиц в веществе. В свою очередь, колебания делятся на валентные и деформационные. Деформационные колебания связаны с изменением углов между связями. [3] На них требуется незначительные затраты энергии, поэтому они осуществляются при более низких частотах. Этот вид колебаний подразделяется на плоскостные (ножничные, маятниковые) и неплоскостные (веерные, крутильные). (рис. 2) Валентные колебания связаны с изменением длины связи. [4] Они подразделяются на ассиметричные и симметричные . (рис. 3)  а) б) в) г) Рис. 2 Деформационные плоскостные а) ножничные, б) маятниковые; неплоскостные в) крутильные, г) веерные колебания. а) б) Рис.3 Валентные симметричные а) и асимметричные б) колебания. В каждой молекуле может происходить не один тип колебаний, а несколько. Причём чем сложнее развёрнут углеродный скелет, тем больше колебаний совершают частицы этого вещества. Известно, что в нелинейной молекуле с числом n атомов возможно 3n-6 колебательных степеней свободы, а у линейной – 3n-5. Из них n-1 являются валентными , остальные – деформационными. [5]. Поэтому, можно сказать, что в ИК-спектре возможно практически всегда наблюдать область валентных и деформационных колебаний. Частоты валентных колебаний углеродного скелета подчиняются следующей закономерности: чем выше энергия связи, тем более высокие частоты они поглощают. Деформационные же колебания наоборот возникают при более низких частотах. Во время определения молекул органических веществ особую роль занимают колебания в интервале 1300 – 600 см-1, куда входят многие деформационные колебания, а также колебания связей С – С, С – N, С=О. Если атомы имеют приблизительно одинаковую массу и сходные значения энергии связи, то становится сложным выделить колебания отдельных групп. 4.3 Анализ спектровВ основном любой ИК-спектр состоит из 2 зон: Выше 1500 см-1, где находятся полосы поглощения функциональных групп Ниже 1500 см-1 – зона отпечатков пальцев, где располагается бесчисленное количество полос поглощения и описывает молекулу, как целое. На рис. 4 показан ИК-спектр органического соединения с подписанными волновыми числами и соответствующими им функциональными группами.  Рис. 4. ИК-спектр органического соединения. Для окончательной расшифровки ИК-спектров пользуются характерностью нормальных частот. То есть существуют такие вещества, которые имеют сходные соединения атомов между собой, поэтому частоты колебаний этих молекул близки. Такие частоты получили название характеристические, а полосы поглощения характеристические полосы. Поэтому анализ спектрограмм во многом сводится к поиску характеристических частот. В таблице 1 изображены частоты часто встречающихся полярных групп атомов. [6]   Табл 1. Характеристические частоты некоторых атомных группировок. Наиболее надёжные данные находятся в высокочастотной области – 1500 – 4000 см-1. Низкочастотная же область состоит не только из характеристических частот, но и интенсивных частот поглощения, что может затруднять анализ графика, однако именно в этой области находятся точные показания о составе молекулы. Из-за сложности обработки данных в низкочастотной области, будет не лишним ознакомиться с другими свойствами анализируемого образца. Рассмотрим конкретные примеры Связи в ОН группе Рис. 5   Рис.5. Сигналы ОН группы Часто встречаемые частоты располагаются около возле пика 3600 см-1 – это гидроксогруппы, не образующие водородные связи. Ассоциативные же ОН группы образуют более пологие пики, смещённые влево на 200-400 см-1. Аминогруппы (рис. 6): Их колебания располагаются чуть левее ОН группы (3100-3200 см-1). Первичные амины показывают два пика (симметричные колебания), а вторичные один (асимметричные колебания).  |