Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Фх / Орг синт / Органічний синтез / Практикум,Мельничук.pdf
Скачиваний:
1811
Добавлен:
19.03.2015
Размер:
2.78 Mб
Скачать

23. ОСНОВНІ ФІЗИКО-ХІМІЧНІ МЕТОДИ ДОСЛІДЖЕННЯ ОРГАНІЧНИХ І БІОХІМІЧНИХ СПОЛУК

Фізико-хімічні методи дослідження дуже широко застосовуються в органічних і біохімічних дослідженнях. Вивчення сучасних фі- зико-хімічних методів аналізу ввійшло в практику багатьох , вузів створивши в зв’язку з цим відповідні навчальні лабораторії. В умовах інтенсифікації і перебудови вищої освіти такі лабораторії можуть стати навчально-науковими центрами, якщо в них побудувати роботу таким чином, щоб навчальні процеси змінювались в них на самостійні

науково-практичні роботи. В даному практикумі з

органічної і

біологічної хімії в стислій формі наведені основні фізико-хімічні мето-

ди аналізу, які надають студенту можливість навчитися

проводити

експериментальні дослідження. Для того, щоб осмислити дані експерименту студенту необхідно проявити значну увагу до вивчення відповідних розділів з математики, фізики, хімії, фізичної хімії, які складають базові знання для вивчення органічної та біологічної хімії.

23.1. ЗАГАЛЬНІ ПОЛОЖЕННЯ ОПТИЧНОЇ СПЕКТРОСКОПІЇ

Зміни в молекулі чи в атомах при опромінюванні залежать від його енергії, або, що те ж саме, від довжини хвилі, оскільки енергія випромінювання і довжина хвилі пов’язані відомим співвідношенням

E = h`ν; `ν =

c

; E =

hc

(23.1.1)

 

 

ll

де E – енергія; h – постійна Планка; с – швидкість світла; `ν – частота

 

коливань; l – довжина хвилі.

 

 

 

В спектроскопії замість довжини хвилі застосовують обернену

 

їй величину ν =

1

 

(розмірність м-1), яку називають хвильовим чис-

 

l

 

 

 

 

 

 

лом. Тоді приведене вище співвідношення (1) запишеться

 

 

 

 

 

E = hсν

(23.1.2)

 

 

Основним

принципом

будь-якого

типу

взає

випромінювання з речовиною є принцип поглинання кванту енергії .

 

При поглинанні кванту енергії протікає процес збудження атому в

 

конкретній молекулі.

Але, якого б типу

збудження не

відбувалося

 

246

(перехід електрону на збуджену орбіту чи збудження атому), енергія, необхідна для цього, завжди строго визначена і постійна.

ІЧ-спектроскопія (інфрачервона), яка відіграє значну роль в дослідженнях органічних сполук, вивчає область випромінювання в межах 500 – 5000 см-1 при енергії поглинання в декількох десятих електрон-вольта (еВ). УФ-спектроскопія (ультрафіолетова) досліджує

область від 200 до 400 нм (нм – 10-7

см або 10-9

м). Ділянка спектру

від 400 до 1000 нм вивчається

спектроскопією

в видимій області.

Спектри електромагнітних хвиль

і

види спектроскопії приведені в

табл. 23.1.1, а принципіальна блок-схема на рис. 23.1.1.

В ІЧ-спектроскопії смуга поглинання характеризується головним чином положенням в спектрі (в см-1), а інтенсивність поглинання вказується лише приблизно. в УФ-спектрометрії смуга поглинання характеризується двома точними параметрами: положенням лінії поглинання (в нм) та її інтенсивністю. Спектральні дані відмічаються як залежність коефіцієнту поглинання від довжини хвилі, тобто виражаються за допомогою двох перемінних величин– інтенсивності і довжини хвилі. Для ІЧ-спектрів інтенсивність частіше за все виражається

в %:

100- I ×100

I0

де І і І0 – інтенсивність поглинутого світла і світла від джерела відповідно.

 

 

Спектр електромагнітних хвиль

Таблиця 23.1.1

 

 

 

 

 

 

 

 

n, см-1

 

 

Зміни енергетично-

Енергія

λ, см

Область

випромінювання,

го стану

 

 

 

 

еВ

10-3

103

Радіоспектроскопія

, ядер и електронів

10-6

Атомів в

10-3

 

 

 

кристалічній решітці

 

103

10-3

 

Атомів в молеку-

10-1

ІЧ-спектроскопія

лах внаслідок коли-

 

 

 

вань

 

105

10-5

Спектроскопія в

Валентних

 

 

 

видимій області

10

106

10-6

УФ-спектроскопія і

електронів

 

 

 

ФЕС

 

 

106

10-6

 

Утворення іонів і

2

– 107

10-7

Mac-спектрометрія

розриви зв’язків

10 – 10

109

10-9

Рентгеноструктур-

Електронів внут-

105

 

 

ний аналіз

рішніх оболонок

 

247