Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Физико-химические методы спектрометрии. Практикум
.pdf
11
Отнесение
Диапазон
Примечания
1390–1310 (sy)
Очень сильная полоса
>C=S
1275–1030
Сильная узкая полоса
>S=O
1225–980
Сильная полоса
>SO2
1370–1290 (as)
Очень сильная полоса
1170–1110 (sy)
Очень сильная полоса
R3P=O
1190–1150
Сильная полоса
(RO)3P=O
1300–1250
Сильная полоса
Таблица 4
Характеристические частоты колебаний
одинарных связей
Отнесение
Диапазон
Примечания
С–С
1100–1050
Полоса средней интенсивности, для идентифи-
кации не применяется
С–О–С
1310–1000 (as)
Сильная полоса, иногда расщеплена
1055–870 (sy)
Сильная полоса, иногда несколько полос
>СH–ОН
1125–1000
Сильная, часто две полосы
(Aryl)С–ОН
1275–1150
Сильная, часто две полосы
C–N
1400–1000
Полоса средней интенсивности, практического
значения не имеет
>CH–F
1150–1000
Сильная полоса, иногда расщеплена
(Aryl)C–F
1250–1100
Сильная полоса
>CH–Cl
830–600
Сильная, часто широкая полоса
(Aryl)C–Cl
1100–1020
Сильная, узкая полоса
>CH–Br
700–500
Сильная, средней ширины полоса
(Aryl)C–Br
1080–1000
Сильная, узкая полоса
C–I
650–450
Сильные две или более полосы
P–O
1260–855
Сильная полоса
Si–C
850–650
Полоса средней интенсивности
Si–O
1110–1000
Полоса средней интенсивности
12
СЕМИНАР 1. ФУНДАМЕНТАЛЬНЫЕ ЧАСТОТЫ,
СИЛОВЫЕ ПОСТОЯННЫЕ И ПРИВЕДЕННАЯ МАССА
Данные, необходимые для решения задач:
ν
кол
= (с-1) = (см-1) = + (кг)
Н — кг∙м∙с-2 с = 3.0·108 м/с 1 а.е.м. = 1.66·10
-27
кг
Примеры решения задач
1. Определите приведенную массу связи С ≡ N.
Решение:
кг.
2. Определите фундаментальную валентную частоту колеба-
ний связи С≡N, если ее силовая постоянная равна 1 878 Н/м.
Решение:
см-1.
3. В ИК-спектре 6-метил-8-нитрохинолина зарегистрированы
полосы поглощения при: 3060, 2990, 2930, 1605, 1530, 1365 см-1. Ва-
лентным колебаниям каких связей они соответствуют?
Решение:
• 3060 см
-1
— =С–Н
• 2990 см
-1
— –С–Н
• 2930 см
-1
— –С–Н
• 1605 см
-1
— С=С
аром.
• 1530 см
-1
— NO2 (as)
• 1365 см
-1
— NO2 (sym)
13
Задачи и вопросы
1. Определите приведенную массу:
а) молекулы СО; б) группы С–Н; в) группы S–H; г) молекулы
Н–D; д) группы С–D.
2. Определите фундаментальную валентную частоту колеба-
ний по связи Н-Br, если силовая постоянная связи Н–Br равна
412 Н/м.
3. Определите силовую постоянную связи С≡N в молекуле
НСN, если фундаментальная валентная частота равна 2220 см-1.
4. Определите фундаментальную валентную частоту колеба-
ний связи S–Н, если ее силовая постоянная равна 428 Н/м.
5. Силовые постоянные связей в молекулах Cl–F, Br–F и Br–Cl
равны 448, 406 и 282 Н/м соответственно. Определите фундамен-
тальную валентную частоту поглощения ИК-излучения в этих соединениях.
6. Силовая постоянная связи С=О в молекуле фосгена (СОCl2)
равна 1254 Н/м. Определите частоту валентного колебания карбо-
нильной группы в этом соединении.
7. Определите силовую постоянную связи С=О в нафтохиноне,
если валентная частота колебаний этой группы составляет 1675 см
-1
.
8. Определите частоту валентного колебания молекулы NO,
если ее силовая постоянная связи равна 1595 Н/м.
9. Частота валентных колебаний группы О–Н (при отсутствии
Н–связей) составляет 3600 см-1. Оцените частоту валентных колеба-
ний изотопозамещенной группы О–D.
10. Фундаментальная частота валентного колебания С–Н связи в формальдегиде Н2СО равна 2783 см-1. Рассчитайте смещение
частоты этого колебания, которое произойдет при дейтерировании
молекулы формальдегида.
14
СЕМИНАР 2. РАСШИФРОВКА ИК-СПЕКТРОВ
ОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ (ЧАСТЬ 1)
1. В ИК-спектре этанола содержатся полосы поглощения при
3340, 2970, 2890 и 1050 см
-1
. Проведите отнесение полос.
2. В ИК-спектре пара-фторанилина наблюдаются полосы при:
3480, 3405, 3060, 1583, 1226 см-1. Валентным колебаниям каких свя-
зей они соответствуют?
3. ИК-спектр пара-нитротиофенола cодержит следующие поло-
сы валентных колебаний: 3060, 2580, 1595, 1490, 1340 см-1. Проведите
отнесение полос.
4. ИК-спектр 1-метоксиантрахинона cодержит следующие поло-
сы валентных колебаний: 3080, 2920, 2850, 1675, 1590, 1060 см
-1
.
Проведите отнесение полос.
5. ИК-спектр акрилонитрила (CH2=СН-СN) cодержит полосы:
3090, 3025, 2240, 1655, 1458, 1427 см
-1
. Проведите отнесение полос.
6. ИК-спектр пара-нитробензоилхлорида (4-NO2-C6H4-COCl)
cодержит полосы: 3070, 1770, 1600, 1527, 1351, 872 см
-1
. Проведите
отнесение полос.
7. ИК-спектр 2-циано-4-нитроазобензола cодержит следующие
полосы поглощения валентных колебаний: 3100, 2980, 2240, 1595,
1525, 1335 см
-1
. Проведите отнесение полос.
8. В ИК-спектре N-ацетилдифениламина зарегистрированы по-
лосы поглощения при: 3080, 2990, 2930, 1700, 1590 см-1. Валентным
колебаниям каких связей они соответствуют?
9. ИК-спектр 2,4,6-трибромфенола cодержит полосы: 3220, 3040,
1615, 975 см
-1
. Проведите отнесение полос.
10. ИК-спектр (4-нитрофенил)ацетонитрила (4-NO2–C6H4–CН
2
–
СN) cодержит полосы: 3080, 2940, 2250, 1600, 1515, 1350 см
-1
. Ва-
лентным колебаниям каких связей они соответствуют?
15
СЕМИНАР 3. РАСШИФРОВКА ИК-СПЕКТРОВ
ОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ (ЧАСТЬ 2)
1. В ИК-спектре пара-фторацетанилида (F–C6H4–NНCOCH3)
наблюдаются полосы при: 3330, 3055, 2964, 1664, 1593, 1225 см-1. Ва-
лентным колебаниям каких связей они соответствуют?
2. В ИК-спектре пропаргилового спирта (НС С–СН
2
–ОН) заре-
гистрированы полосы поглощения при: 3337, 3294, 2980, 2120,
1030 см-1. Валентным колебаниям каких связей они соответствуют?
3. ИК-спектр 2-хлорэтанола содержит полосы поглощения: 3360,
2985, 2896, 1082, 663 см
-1
. Проведите отнесение полос.
4. В ИК-спектре мета-нитробензонитрила (NО
2–С6Н4
–СN) заре-
гистрированы полосы поглощения при: 3050, 2237, 1598, 1535 и
1356 см-1. Валентным колебаниям каких связей они соответствуют?
5. ИК-спектр метилового эфира коричной кислоты (C6H
5
–
CH=СН–СОOCН3) cодержит следующие полосы валентных колеба-
ний: 3070, 3038, 2920, 2850, 1683, 1628, 1594, 1194 см-1. Проведите
отнесение полос.
6. ИК-спектр дифенилсульфона (C6H5)2 SО2 cодержит следую-
щие полосы поглощения валентных колебаний: 3089, 3022, 1598,
1309, 1156 см
-1
. Проведите отнесение полос.
7. ИК-спектр β-гидроксипропионитрила (НО–СН
2
–СН
2
–СN)
cодержит полосы: 3370, 2980, 2887, 2252, 1100 см
-1
. Проведите отне-
сение полос.
8. В ИК-спектре ацетофенона (C6H
5
–СО–СН3) наблюдаются по-
лосы поглощения при: 3067, 3013, 2982, 1686, 1601 см-1. Валентным
колебаниям каких связей они соответствуют?
9. На рис. 2 приведены ИК-спектры замещенных хинонов (а, б).
Проведите отнесение полос в соответствии с приведенной структурной формулой.
16
10. На рис. 3 приведены ИК- и КР-спектры соединений (а–г).
Проведите отнесение полос в соответствии с приведенной структур-
ной формулой. Объясните различия в этих спектрах.
а
б
Рис. 2. ИК-спектры соединений
17
а
б
в
Рис. 3 (начало). ИК- и КР-спектры соединений
18
г
Рис. 3 (окончание). ИК- и КР-спектры соединений
Полезные ссылки
1. Спектральная база данных Spectral Database for Organic Compounds (National Institute of Advanced Industrial Science and Technology
(AIST), Japan). — URL: https://sdbs.db.aist.go.jp/.
2. Химическая база данных NIST Chemistry Webbook (The National Institute of Standards and Technology (NIST), USA). — URL:
http://webbook.nist.gov/chemistry/.
3. Онлайн-база спектральных данных. — URL: https://spectrabase.
com/.
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 1. РЕГИСТРАЦИЯ
И РАСШИФРОВКА ИК-СПЕКТРОВ ОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ
Цель работы: освоение методики приготовления таблеток образцов твердых органических соединений в бромиде калия, регистрации ИК-спектров и идентификация функциональных групп в исследуемых соединениях.
19
Порядок выполнения работы.
Пробоподготовка. Качество спектра напрямую зависит от раз-
мера частиц. Для минимизации рассеяния излучения необходимо до-
биться размера кристаллов (порошка) около 1 мкм. С этой целью
навеску исследуемого вещества тщательно перетирают в агатовой
(или яшмовой) ступке до получения мелкодисперсного порошка.
Перед началом работы убедитесь в чистоте пресс-формы. Рабо-
чие поверхности (матрица и пуансоны) должны быть отполированы и
не иметь царапин. Протрите все детали пресс-формы этиловым спир-
том, используя только безворсовые салфетки (применение ваты или
ткани с ворсом не допускается).
Измельченный образец смешивают с порошком KBr (предвари-
тельно взвесив компоненты, если требуется точная концентрация).
Полученную смесь засыпают в чистую пресс-форму.
С помощью шпателя аккуратно разровняйте порошок в пресс-
форме для обеспечения равномерного распределения вещества.
Вставьте пуансон и поместите форму под пресс. Процесс прессования
проводят при давлении 6 атмосфер в течение 2 минут. По окончании
прессования давление необходимо сбрасывать плавно и постепенно.
Резкое снятие давления может вызвать внутренние напряжения и рас-
трескивание таблетки. Готовую таблетку извлеките из пресс-формы и
поместите в контейнер для хранения (например, в бумажный кон-
вертик).
По завершении процесса прессования немедленно очистите все
детали пресс-формы от остатков вещества. Тщательно протрите пуансоны и матрицу этиловым спиртом.
Регистрация спектров. Включите ИК-Фурье спектрометр зара-
нее, не менее чем за 30–40 минут до начала измерений. Это необхо-
димо для прогрева источника излучения и стабилизации работы
прибора.
20
Перед измерением образцов снимите спектр фона (спектр воз-
духа в измерительной камере). Этот спектр будет автоматически вы-
читаться из результатов последующих измерений для компенсации
влияния атмосферы.
Закрепите приготовленную таблетку в держателе образцов и
поместите его в кюветное отделение спектрометра. Убедитесь, что
таблетка достаточно прозрачна (проконтролируйте уровень энергии
сигнала, регистрируемого приемником). Проведите регистрацию
спектра. Полученные данные сохраните в электронном виде (в фор-
мате таблиц и скриншота спектра) для последующей обработки и ин-
терпретации.
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 2. РЕГИСТРАЦИЯ ИК-СПЕКТРОВ
ОРГАНИЧЕСКИХ ВЕЩЕСТВ МЕТОДОМ НПВО,
РАСШИФРОВКА СПЕКТРОВ
Цель работы: освоение метода регистрации ИК-спектров орга-
нических соединений методом НПВО и анализ полученных спек-
тральных данных.
Порядок выполнения работы.
Пробоподготовка. Отвесить точное количество исследуемого
вещества (~ 1 мг). Растворить вещество в легколетучем растворителе
(примерно 1 мл). Концентрация должна составлять около 1 %.
Регистрация спектров. Обработать поверхность кристалла ZnSe
или Ge очищенным этанолом и воздухом высокого давления. Нанести
каплю приготовленного раствора на кристалл, равномерно распределив её шпателем.
Установить адаптер НПВО в прибор и вставить подготовленный
образец. Включить прибор и настроить необходимые параметры: количество сканирований — 32, диапазон измерений — 4 000–650 см−1.
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]