Инструментальные методы исследования органических веществ

1.

Федоров Сергей Владимирович
Инструментальные методы
исследования органических
веществ

2.

Оптическая спектроскопия – ИК
(часть 1)

3.

ИК спектроскопия
История
ИК излучение было открыто в 1800
году астрономом Уильямом Гершелем.
В 1882–1900 годах Уильям Эбни и Эдвард
Фестинг записали инфракрасные спектры
52 соединений и сопоставили наблюдаемые
полосы поглощения с функциональными
группами,
присутствующими
в
этих
молекулах.
Существенный вклад в метод сделал
американский физик Уильям Кобленц,
который с 1903 года получил весьма точные
и
полные
ИК-спектры
для
сотен
органических и неорганических веществ.

4.

ИК спектроскопия
γ-лучи
рентген
УФ
Инфракрасное излучение –
это излучение с длинами волн
от 700 нм до 1 мм.
видимый
свет
ИК
ИК-А
ИК-В, ИК-С
(ближний) (средний)
микро
волны
радио
волны
длинные волны
(дальний)
«ближняя» ИК-область 12500 - 4000 см-1
«дальняя» ИК-область 400 - 50 см -1
ИК-спектроскопия является одним из основных оптических методов
анализа органических соединений.
Инфракрасная спектроскопия (колебательная спектроскопия) – раздел
спектроскопии, изучающий взаимодействие инфракрасного излучения с
веществами.
ИК-спектроскопия основана на явлении поглощения химическими
веществами инфракрасного излучения с одновременным возбуждением
колебаний молекул.

5.

ИК спектроскопия
В ИК-диапазоне проявляются переходы между
вращательными уровнями энергии молекул.
колебательными
и
Пропускание, (%)
В результате колебательный (инфракрасный) спектр молекулы представляет
собой ряд пиков (полос поглощения),
отвечающих разным колебательным
энергетическим переходам.
Большинство колебательных переходов
в молекулах органических соединений
реализуется в диапазоне длин волн l от
2.5 до 25 мкм.
Частота, см-1
n = 1/l волновое число [см-1]
Инфракрасная область: 4000 – 400 см-1

6.

ИК спектроскопия
Колебания молекул
Колебательное движение молекул – основной вид внутримолекулярного
движения,
при
котором
происходит
периодическое
изменение
относительного расположения атомов, составляющих молекулу.
Тепловые колебания атомов в молекулах не хаотичны. Каждая молекула
характеризуется набором колебаний с определенной симметрией и частотой.
Химические связи в молекулах испытывают колебательные движения.
вращательное
колебательное
трансляционное
Колебательная энергия молекул квантована.
Колебания молекул могут быть описаны при
гармонического и ангармонического осциллятора.
помощи
моделей

7.

ИК спектроскопия
Колебания молекул
m1
m2
A
B
re
F = -K·∆r
– закон Гука
F
A
B
B
re
Dr
r
K – силовая постоянная связи
∆r = r-re – изменение длины связи
n – частота колебаний
M – приведенная масса атомов