ИК-лабораторные работы - Портал информационно

Министерство образования
и науки Российской Федерации
Н. П. Бельская, О. С. Ельцов
ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ
ИК-СПЕКТРОСКОПИИ
Электронный образовательный ресурс УРФУ
Методические указания для лабораторных занятий по теоретическим основам
ИК-спектроскопии для студентов всех форм обучения направления
240100 - Химическая технология
Екатеринбург
2012
Инфракрасная спектроскопия. Общие понятия
Спектроскопия - это наука о взаимодействии электромагнитного излучения
с веществом, которое даёт информацию о самом веществе, атомах и молекулах,
составляющих вещество, о его строении и свойствах. Спектроскопия использует
весь диапазон электромагнитного излучения, включая гамма - лучи,
рентгеновские лучи, инфракрасные лучи, видимые и ультрафиолетовые лучи,
микроволновое излучение и радиочастоты. Метод абсорбционной спектроскопии
основан на взаимодействии электромагнитного излучения с веществом.
Оптические спектры молекул получаются при изменении трех видов
внутренней энергии молекул: энергии электронов; энергии колебания атомов в
молекуле относительно некоторого положения равновесия; энергии вращения
всей молекулы, подобно волчку, вокруг своей собственной оси, то есть
Е=Еэл+Ек+Евр.
Каждому из этих видов внутренней энергии для молекул данного вещества
соответствует свой набор энергетических уровней. Расстояние между уровнями,
их количество и относительное расположение полностью определяется строением
молекул вещества. Возбуждая тот или иной вид внутренней энергии молекул,
получают молекулярные спектры: вращательные; колебательные; электронные.
Инфракрасная спектроскопия - раздел спектроскопии, который включает в
себя получение и изучение инфракрасных спектров. Инфракрасная спектроскопия
занимается, главным образом, изучением молекулярных спектров испускания,
поглощения и отражения, так как в инфракрасной области расположено
большинство колебательных и вращательных спектров молекул. Инфракрасная
спектроскопия является такой же специфической характеристикой, как отпечатки
пальцев человека. По спектрам вещество может быть идентифицировано, если его
спектр известен. Метод инфракрасной спектроскопии позволяет определить
состояние воды в минерале, характер изоморфных примесей, степень структурной
упорядоченности, отнесение минералов к определённому структурному типу и др.
Для возбуждения вращательного спектра нужна небольшая энергия-0,005 0,025 эВ, для колебания атомов в молекуле - 0,05-0,5 эВ, для возбуждения
электронных спектров - 5-10 эВ. Однако в чистом виде не удается получить
электронные и колебательные спектры. Одновременно с возбуждением колебаний
атомов изменяется и скорость вращения всей молекулы. Поэтому спектр
получается колебательно-вращательным.
Анализ по молекулярным спектрам поглощения основан на использовании
закона Бугера-Ламберта-Бера.
Для получения спектров поглощения надо на вещество направить
излучение, необходимое для возбуждения того или иного вида внутренней
энергии. Возбуждение электронных спектров осуществляется ультрафиолетовым
и видимым излучением, колебательные спектры требуют квантов ИК-излучения,
вращательные - квантов микроволнового излучения или дальнего ИК-излучения.
В методе ИК-спектроскопии наиболее широкое распространение получило
исследование ИК-спектров поглощения, возникающих при прохождении ИКизлучения через вещество. Каждое вещество имеет свой колебательный спектр.
Число полос поглощения в спектре, ширина, форма, интенсивность определяются
структурой и химическим составом вещества. Это дает возможность по ИКспектрам проводить качественный и количественный анализы вещества во всех
агрегатных состояниях.
Применение абсорбционной спектроскопии в ИК-области спектра
Измерение поглощения проводится для проведения качественного и
количественного анализа.
Качественный анализ
Для проведения качественного анализа проб по инфракрасным спектрам
необходимо провести интерпретацию инфракрасного спектра. При этом
необходимо сочетание экспериментальных данных с теоретическим расчетом.
Изучение инфракрасных спектров веществ в настоящее время проводится двумя
методами: выявлением характеристических частот и сравнением спектров
сложных веществ со спектрами индивидуальных соединений.
Метод характеристических частот. Молекулы, имеющие одни и те же
химические группы, часто имеют одинаковые частоты в спектре. Эти частоты
называют характеристическими.
Расшифровка инфракрасного спектра производится следующим образом:
идентификацию полос поглощения начинают с наиболее сильных и
высокочастотных полос в области валентных колебаний ОН-связи. По таблицам
характеристических частот полосу поглощения относят к колебанию конкретной
связи. Наличие той или иной связи подтверждают деформационной полосой
поглощения, относящейся к данной связи.
Метод сравнения. Идентификация неизвестного соединения по инфракрасному
спектру осуществляется сравнением его спектра с эталонными спектрами. Для
этого необходима обширная картотека эталонных спектров; при этом важнейшим
фактором является стандартность условий их регистрации. В настоящее время
имеются многочисленные атласы органических и неорганических соединений.
Идентификация веществ по инфракрасному спектру является полностью
достоверной только при точном совпадении изучаемого спектра со спектром
эталона по положению (частоте), форме и относительной интенсивности всех
полос, то есть всей спектральной кривой.
Техника эксперимента и подготовка проб в ИК-спектроскопии
Экспериментальная часть
1 Используемые реактивы
В работе используются образцы исследуемых соединений, синтезированных
магистрантами в ходе выполнения исследовательской работы.
2 Измерительные приборы и вспомогательное лабораторное оборудование
Характеристики поглощения исследуемых веществ регистрируют на ИКФурье спектрометр ALPHA-T с приставкой НПВО и кюветным отделением для
анализа жидкостей.
Назначение:
система
предназначена
для
рутинного
контроля качества, а также разработки
методик
качественного
и
количественного
анализа
многокомпонентных систем на основе
ИК спектров исследуемых образцов.
Наличие
специализированной
библиотеки спектров органических
соединений
и
программа
OPUS/SEARCH
позволяет
идентифицировать вещества, а также
определять смеси и добавки.
Рис. ИК-Фурье спектрометр ALPHA-T с приставкой НПВО и кюветным
отделением для анализа жидкостей
Общий порядок выполнения работ по ИК-спектроскопии
1. Приготовить образцы соединений, предложенных преподавателем, для
регистрации ИК-спектров.
2. Снять ИК-спектры выданных вещества;
3. Расшифровать спектр вещества;
4. Составить таблицы найденных частот, например:
Таблица частот в спектре вещества и их отнесение
Название вещества
№/п.
1
2
3
vmax, см-1
3620
3450
1620
Интерпретация
ОН вал.
Н2О вал.
Н2О деф.
5. Оформить отчет по лабораторной работе и сделать вывод в соответствии с
заданием.
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 1
Качественный структурно-групповой анализ мономера и полимера
Анализ ИК-спектров неизвестных соединений позволяет выделить характеристичные
полосу поглощения и осуществить идентификацию исследуемых веществ.
Цель работы: снять ИК-спектры мономера и полимера, указанных преподавателем, и
идентифицировать их по наиболее сильным полосам поглощения.
Необходимые образцы, реактивы, приборы и принадлежности.
Образцы и реактивы: образцы полиметилметакрилата и полистирола; метилметакрилат,
стирол, ИК-Фурье спектрометр Bruker Alpha, оснащенный приставкой НПВО (ZnSe); пипетки;
агатовая ступка с пестиком.
Порядок проведения работы:
1) получение ИК-спектров мономеров и полимеров;
2) определение по характеристическим полосам поглощения в ИК-спектрах мономера и
полимера структуры исследованных образцов;
3) на основе расшифровки снятых спектров мономера и полимера объяснить наблюдаемые
различия в спектрах мономеров и полимеров (рис. 1-4). Сравнить полученные спектры со
спектрами базы данных программы OPUS.
Методика выполнения работы. В соответствии с используемым на данном приборе
программным обеспечением (OPUS) производят проверку сигнала и оптической системы.
Снятие ИК-спектра мономера. Каплю жидкого мономера помещают на рабочую
поверхность приставки НПВО ИК-спектрометра и записывают спектр исследуемого мономера
в широком интервале длин волн (500-4000 нм). Интерпретируют наиболее интенсивные полосы
поглощения исследуемого мономера по справочным данным или с использованием
возможностей программы OPUS.
Запись ИК-спектра твердого полимера. Из кристаллического полимера готовят порошок
(тщательно измельчают 20-25 мг исследуемого вещества в агатовой ступке) или используют
полимер с ровной поверхностью и помещают образец на рабочую поверхность приставки
НПВО ИК-спектрометра, прижимают с помощью прижимного устройства и записывают спектр
исследуемого полимера. Полученные результаты интерпретируют, пользуясь справочными
данными или с использованием программы OPUS.
Для идентификации неизвестного соединения можно воспользоваться базой данных
программы OPUS, включающей спектры более 100 000 молекул органических мономеров и
полимеров. Возможности современного программного обеспечения позволяют с высокой
степенью достоверности по ИК-спектру идентифицировать неизвестные соединения.
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 2
Количественное определение карбонильных групп
в окисленном полиэтилене
В ИК-спектрах полиэтилена, полученного различными способами, наблюдаются
различия, которые обусловлены разветвлением макромолекул полиэтилена. Это дает
возможность
с
помощью
ИК-спектроскопии
определить
степень
ненасыщенности,
концентрацию метильных групп, боковых ответвлений в макромолекулах полиэтилена
различных марок, а также степень кристалличности исследуемого образца полиэтилена.
Различие между окисленным и неокисленным образцами полиэтилена можно фиксировать по
появлению в спектрах окисленных образцов полосы поглощения карбонильной группы в
области 1720-1747 нм.
Цель
работы:
провести
количественный
ИК-анализ
образцов
неокисленного
и
термоокисленного полиэтилена.
Необходимые
образцы,
приборы
и
принадлежности.
Полиэтилен
окисленный
(выдержанный в течение 6 часов в УФ-камере) и неокисленный (пленки толщиной 0,4-0,6 мм),
ИК-Фурье спектрометр Bruker Alpha, оснащенный приставкой НПВО (ZnSе).
Порядок проведения работы: 1) получение ИК-спектров образцов неокисленного и
окисленного полиэтилена; 2) определение количества карбонильных групп в исследуемых
образцах.
Методика выполнения работы. Образцы для анализа не требуют специальной подготовки
и могут использоваться обычные полиэтиленовые пленки.
В качестве аналитической для проведения количественного анализа используется полоса
в области 1720-1747 см-1, соответствующая валентным колебаниям карбонильных групп
кетонного и альдегидного типов. Поэтому спектры исследуемых образцов снимают в области
1600-1800 см-1. Порядок снятия спектра аналогичен описанному в работе №1. Затем
определяют значение оптической плотности в максимуме появившейся полосы поглощения в
области 1720-1747 см-1 методом базовой линии. Также значения оптической плотности IA и I0
могут быть напрямую вычислены с помощью программы OPUS.
На рис. 1 представлен пример обработки спектра для количественного анализа. Базовой
линией называется касательная к кривой поглощения на участках минимума. Она может быть
проведена к нескольким полосам поглощения (а) или к минимумам каждой полосы (б). Так, для
полосы А процент пропускания может быть рассчитан по формуле
ТА = IA  100 / I0
Рис. 1. Способы построения базовой линии. (Пояснения в тексте)
Для расчета оптической плотности необходимо воспользоваться выражением
DA = lg(IA / I0)
По вычисленному значению оптической плотности определяют содержание (в %)
карбонильных групп (ССО) в полиэтилене, пользуясь расчетной формулой
СCO= K  D1720/ δ
где D1720 – оптическая плотность образца в максимуме аналитической полосы; δ – толщина
образца, см; К –- постоянная, равная 0,0433.
Задание. По полученным значениям содержания карбонильных групп в полиэтилене
объяснить различие в строении окисленного и неокисленного полиэтилена (рис 2, 3).
Transmittance [%]
98.0 98.5 99.0 99.5 100.0
97.5
C:\IR-spec\TOS\Polymer ex\PE-HD.0
3000
2500
2000
Wavenumber cm-1
1500
1000
Рис.
неокисленного
PE-HD 2. ИК-спектр
Instrument type and /полиэтилена
or accessory
527.97
718.06
1467.02
1746.51
2914.14
2846.31
97.0
3500
500
06/06/2003
3500
C:\IR-spec\TOS\Polymer ex\PE-LD.0
3000
2500
2000
Wavenumber cm-1
1500
Рис.
окисленного
PE-LD 3. ИК-спектр
Instrument type and /полиэтилена
or accessory
Page 1/1
1000
525.15
728.40
718.46
1162.16
1092.48
1377.35
1538.88
1462.77
1650.82
1741.48
2914.70
2847.06
3293.11
90
92
Transmittance [%]
94
96
98
100
Page 1/1
500
06/06/2003
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 3
Исследование процесса образования водородной связи в растворах
этилового спирта в четыреххлористом углероде
Известно, что молекулы этилового спирта образуют между собой водородную связь. А в
сильно разбавленных растворах неполярных растворителей этанол существует в мономерной
форме, сильное поглощение полимерной группы OH становится явным при концентрации 1,0
М.
Цель работы: исследование процесса образования водородной связи в растворах этилового
спирта в четыреххлористом углероде различной концентрации.
Необходимые образцы, приборы и принадлежности: этанол, углерод четыреххлористый,
ИК-Фурье спектрометр Bruker Alpha, оснащенный приставкой пропускания, стекла KBr.
Порядок проведения работы:
1) снять ИК-спектры раствора этанола в CCl4 c разной концентрацией;
2) определить необходимую концентрацию С2Н5ОН в CCl4 для наблюдения этанола
мономерной формы.
Методика выполнения работы. Готовят растворы этанола в CCl4 заданной концентрации:
0,01 М, 0,1 М, 0,25 М, 1,0 М. Каплю каждого из растворов раздавливают между стеклами KBr,
стекла помещают в держателе кюветного отделения приставки пропускания ИК-Фурье
спектрометра Bruker Alpha. Записывают спектры каждого из растворов и сравнивают
полученные данные.
Известно, что полосы валентных колебаний CH групп при 2974, 2926 и 2890 см-1 не
изменяются с изменением концентрации. Полосы поглощения 3631, 3515 и 3343 см-1 связаны с
поглощением мономерной, димерной и полимерной гидроксильных групп, соответственно.
Полоса 3631 см-1, обусловленная концевым «мономерным» гидроксилом, в истинном
мономере слегка сдвинута в сторону более высоких частот (концевой гидроксил поглощает при
3620 см-1, а мономер – при 3650 см-1).
Таблица 1
Частоты колебаний некоторых групп атомов в растворах С2Н5ОН в CCl4
Частота колебаний,
-1
см3631
3508
3343
2974
2926
2890
Характеризация
поглощение мономерной гидроксильной группы
поглощение димерной гидроксильной группы
поглощение полимерной гидроксильной группы
валентные колебания -CH группы
Рис. 4. Спектры пропускания с растворов С2Н5ОН в CCl4 с различной концентрацией
этилового спирта.
Задание. Определить концентрацию, при которой этанол существует в мономерной форме.
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 4
Определение типа замещения в бензольном кольце
ИК-спектры производных бензола содержат, как правило, большое количество полос,
обусловленных колебаниями различных типов. В частности, в области 2000-1650 см-1
проявляется от 2 до 6 полос, являющихся обертонами и составными частотами внеплоскостных
деформационных колебаний СН-группы бензольного кольца. Количество этих полос и их
положение определяется в основном числом и расположением заместителей в кольце.
Цель работы: определение типа замещения в замещенных бензолах.
Необходимые образцы, приборы и принадлежности: толуол, 1,2-диметилбензол
(о-
крезол), 1,3-диметилбензол (м-крезол), 1,4-диметилбензол (п-крезол), ИК-Фурье спектрометр
Bruker Alpha, оснащенный приставкой НПВО.
Порядок проведения работы:
1) запись ИК-спектров ароматических соединений,
2) сравнение полученных спектров с литературными данными и определение типа
замещания в бензольном кольце исследуемого образца.
Методика выполнения работы. Записывают спектры каждого из образцов как описано в
работе №1 и сравнивают полученные данные.
Задание. На основе расшифровки и сравнения ИК-спектров производных бензола
определить тип замещения по характеристическому поглощению в области 2000-1650 см-1.
Рис. 5. Характеристическое поглощение замещенных бензолов в области 2000-1650 см-1
ПРИЛОЖЕНИЕ 1
КРАТКИЕ ТАБЛИЦЫ ХАРАКТЕРИСТИЧЕСКИХ ЧАСТОТ
Таблица 1
Частоты характеристических колебаний с участием атома водорода
Группы
ν, см-1
Iотн
R(OH)
Отнесение и примечания
ν(ОН) в
неассоциированных молекулах
при концентрации < 0,01 м/л
3620 ± 50
c
3500 ± 50
c
В димерах
3300 ± 100
c
В полиассоциатах, широкая
расплывчатая полоса
3500 ± 100
c
ВМС типа О-хлорфенола,
резкая полоса, при разбавлении
почти не меняется
сл
ВМС типа салицилового
альдегида, широкая
расплывчатая полоса, при
разбавлении не меняется
Обычно две полосы
νas(NH2) и νs(NH2),
соотношение между ними:
νs= 0,876νas + 345
2950 ± 250
(R)NH2
~3500
сл
(R)NH2
~3400
ср
1600 ± 40
ср
δ(NH2)
(R)2NH
3330 ± 20
сл
ν(NH)
(R)NH3+
~3000
с
Две полосы в указанной
области νas и νs(NH3) – широкие
ν(NH) широкая полоса
вступает в резонанс Ферми с
обертонами
(R)3NH
2500 ± 200
с
≡СН
~3300
ср
ν(СH)
650 ± 50
ср
δ(ССН)
~3085
ср
νas(СH2)
~2975
ср
νs(СH2)
+
=СН2
δ(СH2)
~420
~910
с
π(СH2)
R-CH3
2960 и 2870
с, ср
νas(СH3), νs(СH3)
R-CH2-R
~2925 и 2850
с, с
νas(СH2), νs(СH2)
Таблица 2
Частоты характеристических колебаний с участием тройных и алленовых
связей
Группа
ν, см-1
Iотн
Отнесение и примечания
(R)C≡N
2235 ± 25
с-ср
ν(C≡N), при сопряжении
понижается, при
комплексообразовании
повышается
RN2+
2260 ± 20
Вал. колеб. диазониевой
группы
RN3
2140 ± 20
Вал. колеб. N3 в азидах
C≡C
2120 ± 20
сл
ν(С≡С) в концевом
положении
2130 ± 30
оч. сл
ν(С ≡С) в центральном
положении
Колебания алленовой
группы, иногда расщепляется
C=C=C
~1950
(R)N=C=O
2260
оч. сл
Колебания изоционатной
группы
(R)S-C=N
2160 ± 20
с
Колебания тиоцианатной
группы
(R)2C=C=O
2150
RC≡O
2250 ± 50
+
Колебания в кетенах
оч. с
ν(С=О)в катионах ацилия
Таблица 3
Частоты характеристических
ароматических колец
колебаний
с
участием
двойных
связей
и
Группа
ν, см-1
Iотн
Отнесение и примечания
RHC=CH2
~1645
ср
RC=CH2
~1655
ср
цис-RHC=CHR
~1660
транс-RHC=CHR
~1675
сл
R2C=CHR
~1670
сл
ν(С=С). Интенсивность
увеличивается, если двойная
связь непосредственно
соединена с О, Cl и т.д. При
сопряжении с С=С, С=О и т.д.
расщепляется на две и более
полосы
R2C=CR2
~1670
сл
С=С
ароматического
кольца
~1600
~1580
~1500
~1450
ср - сл
Различные колебания
ароматического кольца.
Интенсивность возрастает при
сопряжении с заместителем.
Полоса 1580 см-1 присутствует
только в сопряженных системах,
особенно сильна при пзамещении, например,
CH3COC6H4OCH3
R'R''C=O
1730 ± 80
c
ν(С=О), в этот интервал
укладывается большая часть
карбонильных соединений.
Комплексообразование
понижает ν(С=О) на 20-15 см-1.
Влияние замещения на ν(С=О)
разобрано в таблице 4
R'R''C=N–R
1660 ± 30
ср - с
ν(С=N) в открытой цепи.
Сопряжение приводит к
смещению в низкочастотную
сторону. Комплексообразование
может как снижать, так и
повышать ν(С=N).
–C=N– (цикл.)
1580 ± 30
сл - ср
ν(С=N) в цикле. Сильно
взаимодействует с ν(C=C),
имеется несколько полос с
колебаниями C=N.
–N=N–
1600 ± 30
сл - ср
ν(N=N) в азосоединениях. В
азот. гетероциклах значение то
же, что и для ν(C=C) и ν(C=N)
кольца
(R)N=O
1550 ± 50
c
ν(N=O), частота сильно
зависит от характера
заместителей - донорные
понижают ее, акцепторные
повышают.
Комплексообразование
понижает
(RR'R'')N→O
1275 ± 25
c
ν(N→O) в окислах
пиридинов и др. Донорные
заместители понижают,
акцепторные повышают
ν(N→O). При
комплексообразовании
понижается
1280 ± 30
c
ν(N→O) в окисях
алифатических аминов
1640 ± 40
оч. с
ν(N=O) в нитритах, обертон
3300 см-1
830 ± 20
c
ν(N–O)
620 ± 70
c
δ(ОNO)
1555 ± 10
1370 ± 10
c
νas(–NO2) и νs(NO2) в
алифатических
нитросоединениях
1540 ± 10
1350 ± 10
c
Т.ж. в ароматических
нитросоединениях
(R)O–N=O
(R)–NO2
(R)ONO2
1630 ± 20
1335 ± 75
c
(R)3P=O
1335 ± 75
оч. c
1255 ± 25
c
νas и νs(NO2) в ковалентных
нитратах
ν(P=O) в
фосфорилгалогенидах
То же в эфирах-фосфатах,
фосфонатах, фосфинатах
То же в в фосфиоксидах
R3PO
1175 ± 25
1175 ± 25
c
То же в амидах кислот и
окисях фосфинов.
Комплексообразование
понижает ν(PO) на 20-100 см-1
(R)3P=S
725 ± 25
cр - сл
ν(P=S),
малохарактеристична
(R)2S=O
1050 ± 10
(R)2SO2
1380 ± 70
1120 ± 10
c
νas(SO2) и νs(SO2) в
сульфонах, сульфонамидах,
сульфохлоридах
1200 ± 50
1045 ± 35
c
То же в сульфокислотах
ν(S=O) в сульфоксидах,
обычным образом зависит от
характера заместителя. При
координации по O понижается,
по S - повышается
Частоты колебаний карбонильной группы
Частоты характеристических колебаний карбонильной группы хорошо изучены. В
спектрах это колебание проявляйся интенсивной полосой поглощения в области
приблизительно от 1650 до 1800 см-1. Частота поглощения весьма сильно зависит от
электронодонорных и акцепторных свойств заместителей при ν(С=О) группе.
Удобно в качестве исходной частоты выбрать частоту в насыщенных алифатических
кетонах (например, ацетоне) - 1715 ± 10 см-1.
При замене алкильных групп, на более акцепторные, частота поглощения будет
повышаться, на более донорные – понижаться. При этом необходимо учитывать результат
налегания этих двух эффектов – сопряжения и индукционного. Приведенные ниже
структуры схематически указывают на причину смещения ν(C=0) в типичных случаях.
Смещение электронной
плотности к хлору
Смещение
электроннойплотности с
кольца на группу С=О
ν = 1795 см-1
ν = 1715 см-1
ν = 1690 см-1
Таблица 4
Смещение полосы ν(С=О) при варьировании заместителя
Исходное соединение: диалкилкетон νo = 1715 ± 10 см-1.
X в CH3COX
Δ ν, см-1
X в CH3COX
Δ ν, см-1
СН=CHR
-48
CH2Cl
0 ... +25
C6H5
-20
CHCl2
0 ... +45
H
+10
RCO
+5 ... +10
Hal
+80
Цикло-С3Н5
-20
OR
+20
Цикло-С5Н9
+30
+45
Цикло-С6Н11
0
-5
Цикло-С7Н13
-10
OH
(мономерн.)
ОН (димерн.)
NH2
(мономерн.)
-25
Таблица 5
Частоты характеристических колебаний с участием одинарных связей
Группа
ν, см-1
Iотн
C–C
1050 ± 10
с - ср
C–О–C
1105 ± 45
с
C–О–C
1050 ± 10
с
νas(C–О–C) в
алкилариловых и
алкилвиниловых эфирах
C–О(Н)
~1050
ср
ν(C–О) соответственно в
первичных, вторичных и
~1100
Отнесение и примечания
С-С связей. Обычно
наблюдается несколько полос.
Для целей идентификации не
применяется
νas(C–О–C) в
ациклических эфирах
третичных спиртах, указания
ориентировочны
~1150
ν(C–О) в фенолах
C–О(Н)
1200 ± 20
C–N
1305 ± 55
с
ν(C–N) в ароматических
аминах и амидах
1230 ± 50
ср
ν(C–N) в алифатических
аминах и амидах
870 ± 10
ср
1050 ± 50
с
1250 ± 150
оч.с
В ди- и
полифторзамещенных. Чем
выше степень замещения, тем
выше частота
C–Cl
725 ± 25
с
В монохлорзамещенных.
В полихлорзамещенных выше
- до 800 см-1
C–Br
650 ± 30
с
C–I
500
с
P–O
1000
ср
Si–CH3
800 ± 50
оч.с
C–F
P–O–С
В монофторзамещенных
В ароматических
соединениях
Наблюдается наряду с
δ(СН3) при 1360 см-1
оч.с
оч.с
1430
1115 ± 25
Si–Ph
ν(C–N) в
нитросоединениях
Точное отнесение
неизвестно
1040 ± 10
оч.с
В алифатических эфирах
1215 ± 25
ср
В ароматических эфирах
Колебания с участием одинарных связей обычно малохарактеристичны, что следует
учитывать при идентификации функциональных групп.
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ И ЗАДАНИЯ
1. Поясните сущность ИК-спектроскопического метода анализа полимеров.
2. Каковы особенности поглощения света веществом? Какие виды колебаний вы знаете?
3. Что такое спектр поглощения? Какие разновидности спектров вы знаете?
4. Каким законом описывается поглощение света веществом?
5. Дайте определение характеристическим полосам поглощения и приведите примеры их
для наиболее распространенных химических групп.
6. Опишите
принципиальную
спектрометра.
схему
и
поясните
принцип
работы
однолучевого
7. Что такое волновое число и частота колебаний?
8. Каковы способы приготовления образцов для ИК-спектроскопии?
9. Назовите причины, ухудшающие качество ИК-спектра.
10. Какую информацию можно получить при исследовании полимеров методом ИКспектроскопии?
Список литературы
1. Отто М. Современные методы аналитической химии. В 2-х т. М.: Техносфера, 2003. Т. 1.
С. 151-153, 225-239.
2. Мальцев А.А. Молекулярная спектроскопия. М.: изд-во Московского Университета, 1980.
С. 7-13.
3. Зотов Ю.А. Основы аналитической химии. Методы химического анализа. В 2-х т. М.:
Высшая школа, 2004. Т. 2. С. 206-207.
4. Пентин Ю.А., Вилков Л.В. Физические методы исследования в химии. М.: Мир, 2003. 328 с.
5. Канделл Д. Прикладная инфракрасная спектроскопия. М.: Мир, 1970. 224 с.
6. Григорьев А.И. Введение в колебательную спектроскопию неорганических соединений. М.:
Изд-во МГУ, 1997. 326 с.
7. Марченко
Л.А.
Влияние
модификаторов
на
сорбцию
ионов
тяжелых
металлов.
http://kubstu.ru/fh/fams/st2815.doc.
8. M.
Khudyakov,
N.
Kuz'mina,
A.
Pisarevskii,
L.
Martynenko,
Cerium(III)
Pivalate
[Ce(Piv)3(HPiv)3]2: Synthesis, Crystal Structure, and Thermal Stability, Russian Journal of
Coordination Chemistry. 2002. Vol. 28. № 7. Р. 521-525.
9. Соколов Н.Д. Водородная связь // Успехи физических наук. 1955. Т. LVII. Вып. 2. С. 205278.
10. http://www.chem.msu.ru/rus/journals/chemlife/teeth.html
11. http://www.physchem.chimfak.rsu.ru/Source/special/ir_spectr_3.html
12. Накамото К. Инфракрасные спектры неорганических и координационных соединений. М.:
Мир, 1966. 189 с.