Инфракрасная область: 4000 – 625 см-1 пропускание, % Инфракрасные спектры обычно снимаются в интервале частот 4000 и 400 см-1 «ближняя» ИК-область 12500 - 4000 см-1 «дальняя» ИК-область 625 - 50 см-1 n = 1/ l волновое число, см-1 волновое число [см-1] Электромагнитный спектр Излучение λ, см Е, эв Процессы, происходящие при поглощении или излучении γ-Лучи 10-11- 10-8 ~ 107 Изменения в энергетическом состоянии ядер (спектроскопия γ-резонанса) Рентгеновские лучи 10-8- 10-6 ~ 105 Изменения в энергетическом состоянии внутренних электронов атомов (рентгеноспектроскопия) Ультрафиолетовое и видимое 10-6- 10-4 ~ 10 Изменение энергетического состояния внешних электронов (электронная спектроскопия) Инфракрасное 10-4- 10-2 ~ 10-1 Колебание атомов в молекуле (ИК-спектроскопия) Микроволновое 10-1- 10 ~ 10-3 Колебание атомов в кристаллической решетке; изменение вращательного энергетического состояния Радиоволны > 10 ~ 10-6 Изменение энергетического состояния спинов ядер и электронов (спектроскопия ЯМР и ЭПР) ИК-спектроскопия «видит» функциональные группы Типы колебаний Колебательные движения ядер, приводящие к изменению длины связи, называются валентными колебаниями (n) Колебательные движения ядер, приводящие к изменению углов между связями, называются деформационными ! Доклад! колебаниями (d) Поглощением в инфракрасной области обладают молекулы, дипольные моменты которых изменяются при возбуждении колебательных движений ядер частота связана с прочностью соответствующих связей Область характеристичных полос Область "отпечатков пальцев" Область валентных колебаний нм ? 250 Е ? 0.5 эВ E=hν ν=1/λ h=4.136*10-15 эВ*с 2500 0.05 эВ Важнейшие характеристические полосы поглощения Инфракрасные колебания аналитического значения Группа Частота, см-1 О-Н 3650-3200 (п.) N-Н 3500-2900 (ср.) С-Н 3500-2700 (с.-ср.) S-Н ~2550 (ср.-сл.) С≡С ~2200 (сл.) N≡С 2200 (ср.-сл.) С=О 1850-1650 (с.) С=С ~1650 (ср.-сл.) С-NО2 ~1550(с.) и ~1350 (с.); ~900-850 (ср.) С-О- 1300-1000 (с.-ср.) С-F 1400-1000 (с.) С-Сl 800-600 (с.) С-Вr 650-500 (с.) С-I 600-500 (с.) S=O (IV) 1070-1030 (с.) SO2 (VI) ~1150 (с.) и ~1330 (с.) ИК-спектр антраниловой кислоты ν OH ν CH νs,as NH2 ν C=CAr ν C=O ν C-О ИК-спектр (n, вазелин, см-1): 3260, 3170 (NH2), 3000 ш (ОН), 1710 (С=О), 1650, 1600 (С=С), 1150 (С-О) IR (KBr): 3260, 3170, 3000, 1710, 1650, 1600, 1150 cm-1 Важнейшие характеристические полосы поглощения в области основных частот колебаний органических молекул Углеводороды. Алканы Алканы и циклоалканы обнаруживают валентные колебания С-Н связи с частотами ниже 3000 см-1 H H H H H 2962 см-1 H C H H H H 2926 см -1 H -1 C C H H H C H 1465-1460 см 2872 см-1 2853 см валентные колебания антисимметричные симметричные Валентные колебания групп –СН2и СН3- проявляются в виде дублетов C метиленовые ножничные колебания H C H H -1 H C H 1380 см-1 метильные деформационные симметричные колебания Все спектры взяты из базы данных http://sdbs.db.aist.go.jp/ Как зависит ИК-спектр от способа подготовки пробы? ! Доклад! Алкены 165020 см-1. 30103095 см-1 Появляется полоса νС=С δ С=С-Н Для установления строения алкенов наиболее ценным является поглощение в области 1000-800 см-1(неплоские деформационные колебания связи С=С-Н) Поглощение при 970-965 см-1 характерно для транс-изомера Акины 2300-2100 см-1 3300 см-1 Алкины можно легко отличить от других соединений Валентные колебания связи С≡С проявляются в обл. 2100-2300 см-1 ν С≡С ν С≡С-Н Обертон δ С≡С-Н Ароматические углеводороды 1600-1500см-1 (n С-Н >3000 см-1 ИК-спектр этилбензола dС-Н< 900 см-1 2000-1600 см-1 Поглощение в области 16001500 см-1в спектрах ароматических соединений может проявиться в виде четырех полос: 1600, 1580, 1500, 1450 см-1 Одним из важнейших признаков присутствия ароматического кольца является наичие обертонов в области 2000-1600 см-1 Что такое обертон и откуда он берется? ! Доклад! H H 674 см-1 Интенсивное поглощение ниже 900 см-1, δ С-Н Ar По количеству и положению полос в этой области спектра определяется тип замещения бензольного кольца Также тип замещения можно определять и по поглощению в области 2000-1600 см-1 Гидроксилсодержащие соединения nО-Н 3600-3000 см-1 Водородная связь С-О 1200-1000см-1 Свободная, неассоциированная гидроксильная группа спиртов и фенолов имеет узкую полосу поглощения в области 3670-3580 см-1 С-О-Н 1400-1000 см-1 О-Н 1400-1250 см-1 В спектре полиассоциатов наблюдается широкая полоса в области 3400-3200 см-1 2-метилпропанол-1 (в пленке в-ва) 2-метилпропанол-1 (CCl4) ИК-спектры в области 3600-3000 см-1 дают возможность исследовать водородные связи в органических соединениях. Исследование зависимости положения и интенсивности полос поглощения в этой области от концентрации гидроксилсодержащего соединения позволяет определить характер водородной связи. Простые эфиры В области 1200-1000 см-1 у простых эфиров появляется интенсивная полоса поглощения, связанная с участием в колебании полярной связи С-О-С "Эфирная полоса" Почему эта полоса интенсивна? Карбонильные и карбоксильные соединения Данное поглощение обусловлено характеристическими колебаниями с участием группы С=О По положению полосы поглощения nС=О можно делать заключение о типе карбонильного соединения: Алифатические альдегиды: 1740-1720 см-1 Насыщенные кетоны с открытой цепью:1725-1705 см-1 = 300-600 Карбоновые кислоты: 1790-1770 см-1 =1500 Сложные эфиры: 1750-1735 см-1 Галоид ангидриды: 1815-1770 см-1 Анионы карбоновых кислот:1680-1610 см-1 и 1400-1300 см-1 "Карбонильная" полоса – всегда самая интенсивная Карбоновые кислоты (неполярный растворитель): 1790-1770 см-1 =1500 1689 см-1 Для жидких жидких карбоновых кислот (С=О димера): 1720-1700 см-1 В твердом состоянии, когда ассоциация еще сильнее, полоса поглощения карбонильной группы смещена около 30 см-1 в длинноволновую область Полоса валентных колебаний карбонильной группы очень чувствительна к изменению физического состояния соединения 1743 см-1 1229 см-1 Для сложных эфиров поглощение карбонильной группы: при 1750-1735 см-1 В спектрах эфиров в области 1300-1050 см-1появляется одна или несколько интенсивных полос, вызванных колебаниями с участием С-О-С эфирной связи, т.н. «эфирная полоса» Галоид ангидриды: 1815-1770 см-1 Анионы карбоновых кислот: 1680-1610 см-1 1400-1300 см-1 ИК-спетросопия: невозможно однозначно судить о структуре вещества, можно только установить, не противоречит ли спектр предложенной структуре