Магистрант
  1. Физическая химия  1.1. Термодинамика  1.1.1. Законы термодинамики  1.1.2. Энтальпия и теплоемкость  1.1.3. Энтропия и свободная энергия  1.1.4. Фазовое равновесие  1.1.5. Статистическая термодинамика  1.1.6. Термодинамический цикл  1.1.7. Фугитивность и активность  1.2. Квантовая химия  1.2.1. Принципы квантовой механики  1.2.2. Уравнение Шрёдингера  1.2.3. Частица в ящике  1.2.4. Операторы и собственные значения  1.2.5. Атомные орбитали  1.2.6. Теория молекулярных орбиталей  1.2.7. Теория возмущений  1.2.8. Теория валентных связей  1.2.9. Гибридизация и химическое связывание  1.3. Химическая кинетика  1.3.1. Законы скорости и механизмы реакций  1.3.2. Теория столкновений  1.3.3. Теория переходного состояния  1.3.4. Кинетика ферментов  1.3.5. Цепные реакции и полимеризация  1.3.6. Фотохимические реакции  1.4. Statistical mechanics  1.4.1. Функции разделения  1.4.2. Молекулярные функции распределения  1.4.3. Распределение Больцмана  1.4.4. Статистика Бозе-Эйнштейна и статистика Ферми-Дирака  1.5. Спектроскопия  1.5.1. Ротационная спектроскопия  1.5.2. Вибрационная спектроскопия  1.5.3. Электронная спектроскопия  1.5.4. Спектроскопия ядерного магнитного резонанса  1.5.5. Масс-спектрометрия  1.5.6. Спектроскопия Рамана  1.5.7. Электронный парамагнитный резонанс  1.6. Поверхностная и коллоидная химия  1.6.1. Изотерма абсорбции  1.6.2. Поверхностное натяжение и смачиваемость  1.6.3. Коллоидная стабильность  1.6.4. Катализ  1.6.5. Эмульсии и мицеллы  1.7. Электрохимия  1.7.1. Уравнение Нернста  1.7.2. Электрохимические ячейки  1.7.3. Проводимость и подвижность  1.7.4. Война  1.7.5. Топливные элементы  1.7.6. Электролиз
  2. Organic chemistry  2.1. Механизм реакции  2.1.1. Nucleophilic substitution reactions  2.1.2. Электофильные реакции присоединения  2.1.3. Реакции элиминирования  2.1.4. Реакции перестройки  2.1.5. Radical reactions  2.1.6. Перициклические реакции  2.2. Спектроскопия и определение структуры  2.2.1. УФ-Вид спектроскопия  2.2.2. ИК-спектроскопия  2.2.3. ЯМР-спектроскопия  2.2.4. Масс-спектрометрия  2.2.5. Рентгеновская кристаллография  2.3. Stereoscopic  2.3.1. Хиральность и оптическая активность  2.3.2. Структурный анализ  2.3.3. Геометрическая изомерия  2.3.4. Динамическая стереохимия  2.4. Органометаллическая химия  2.4.1. Органолитиевые и органомагниевые реагенты  2.4.2. Реакции кросс-сочетания с использованием палладия в качестве катализатора  2.4.3. Комплексы переходных металлов  2.4.4. Металл–углеродная связь  2.5. Химия полимеров  2.5.1. Механизм полимеризации  2.5.2. Характеристики полимеров  2.5.3. Биодеградируемый полимер  2.5.4. Проводящий полимер  2.5.5. Супрамолекулярные полимеры  2.6. Медицинская химия  2.6.1. Дизайн и разработка лекарств  2.6.2. Фармакокинетика и фармакодинамика  2.6.3. Соотношения структура-активность  2.6.4. Молекулярный докинг и скрининг лекарств
  3. Неорганическая химия  3.1. Координационная химия  3.1.1. Теория кристаллического поля  3.1.2. Теория поля лигандов  3.1.3. Спектрохимический ряд  3.1.4. Хелатирование и стабильность  3.2. Органометаллическая химия  3.2.1. Металлокарбонилы  3.2.2. Катализ органометаллическими комплексами  3.2.3. Металоцены  3.3. Био-неорганическая химия  3.3.1. Металлопротеины и ферменты  3.3.2. Роль металлов в биологических системах  3.3.3. Транспорт и хранение ионов металлов  3.4. Химия твердого тела  3.4.1. Кристаллические структуры  3.4.2. Теория зон в твердых телах  3.4.3. Сверхпроводники  3.4.4. Дефекты в кристалле  3.5. Лантаноиды и актиноиды  3.5.1. Электронная конфигурация в лантанидах и актинидах  3.5.2. Координационная химия лантаноидов  3.5.3. Магнитные свойства лантаноидов
  4. Аналитическая химия  4.1. Хроматография  4.1.1. Газовая хроматография  4.1.2. Высокоэффективная жидкостная хроматография  4.1.3. Тонкослойная хроматография  4.2. Спектроскопические методы  4.2.1. Атомно-абсорбционная спектроскопия  4.2.2. Дифракция рентгеновских лучей  4.2.3. Спектроскопия с индуктивно связанной плазмой  4.3. Электроаналитические методы  4.3.1. Потенциометрия  4.3.2. Вольтамперометрия  4.3.3. Колометрия  4.4. Масс-спектрометрия  4.4.1. Техника ионизации  4.4.2. Фрагментационная картина  4.5. Хемометрия  4.5.1. Мультидисциплинарный анализ  4.5.2. Машинное обучение в химии
  5. Теоретическая и вычислительная химия  5.1. Молекулярная динамика  5.1.1. Силовые поля и минимизация энергии  5.1.2. Метод Монте-Карло в симуляциях молекулярной динамики  5.2. Квантовохимические методы  5.2.1. Теория Хартри — Фока  5.2.2. Теория функционала плотности  5.2.3. Полуэмпирические методы  5.3. Компьютерное проектирование лекарств  5.3.1. Молекулярный докинг  5.3.2. QSAR Моделирование  5.3.3. Виртуальный скрининг
  6. Биохимия  6.1. Enzyme Kinetics  6.1.1. Кинетика Михаэлиса-Ментен  6.1.2. Механизм ингибирования  6.2. Метаболизм и биоэнергетика  6.2.1. Гликолиз  6.2.2. Citric acid cycle  6.2.3. Цепь переноса электронов  6.3. Молекулярная биология  6.3.1. Репликация и восстановление ДНК  6.3.2. Синтез белка  6.3.3. Регуляция генов  6.4. Структурная биохимия  6.4.1. Свертывание белка  6.4.2. Мембранная биофизика
  7. Экологическая химия  7.1. Атмосферная химия  7.1.1. Greenhouse gases  7.1.2. Истощение озонового слоя  7.1.3. Загрязнители воздуха и дым  7.2. Химия воды  7.2.1. pH и жесткость воды  7.2.2. Очистка сточных вод  7.2.3. Аквальная Химия  7.3. Химия почвы  7.3.1. Загрязнение тяжелыми металлами  7.3.2. pH почвы и буферизация  7.3.3. Циркуляция питательных веществ  7.4. Токсикология и химическая безопасность  7.4.1. Токсикокинетика  7.4.2. Оценка риска в токсикологии и химической безопасности в экологической химии  7.4.3. Влияние загрязняющих веществ на окружающую среду

Магистрант → Organic chemistry → Спектроскопия и определение структуры ↓


ИК-спектроскопия


Инфракрасная (ИК) спектроскопия — мощная техника, используемая для идентификации и изучения химических соединений путем анализа взаимодействия инфракрасного света с молекулами. В органической химии она особенно полезна для определения структуры органических соединений путем идентификации функциональных групп.

Принципы ИК-спектроскопии

Когда молекулы поглощают инфракрасный свет, они испытывают изменения в своих колебательных состояниях. Эти колебания связаны с видами связей в молекуле. Каждая связь в молекуле может колебаться различными способами, включая растяжение (когда длина связи увеличивается и уменьшается) и изгиб (когда изменяется угол между связями).

Определенные частоты, при которых молекула поглощает ИК-свет, соответствуют энергиям, необходимым для изменения колебательных состояний молекулы. Каждому различному типу связи или конкретной связи в молекуле будет соответствовать специфичный спектр поглощения. Анализируя этот спектр, химики могут выявить, какие функциональные группы присутствуют в молекуле.

Компоненты ИК-спектрометра

ИК-спектрометр имеет три основных компонента:

  • Источник излучения: Он излучает широкий спектр инфракрасного света.
  • Монохроматор: Это устройство, которое разделяет различные частоты ИК-света, чтобы их можно было измерять по отдельности.
  • Детектор: Это устройство, которое измеряет интенсивность переданного или отраженного ИК-света и предоставляет данные, которые можно использовать для получения ИК-спектра.

ИК-спектр

ИК-спектр — это график переданного ИК-света (по оси y) в зависимости от частоты или длины волны (по оси x). Он отображает пики, соответствующие специфическим энергиям, поглощаемым колебаниями молекулы в образце. Частота света обычно указывается в волновых числах, которые выражаются в обратных сантиметрах (см-1).

Волновое число (см-1) Коммуникация %

Наиболее информативные основные области в ИК-спектре следующие:

  • Область отпечатка пальца (600-1500 см-1): Эта область содержит сложные пики, уникальные для каждой молекулы, подобно отпечатку пальца.
  • Область функциональных групп (1500-4000 см-1): Это область, где появляются растяжения из-за функциональных групп (например, -ОН, -NH, C=O).

Интерпретация ИК-спектра

Для интерпретации ИК-спектра необходимо идентифицировать важные пики, связанные с колебаниями связей, и соотнести их с возможными функциональными группами в молекуле. Вот как найти некоторые общие функциональные группы:

Гидроксильная группа (-OH)

Пик группы -OH лежит в пределах 3200-3600 см-1. Эта ширина обусловлена водородными связями.

Oh Stretch

Пример: Рассмотрим этанол, который имеет характерный пик из-за колебаний растяжения –OH группы.

C2H5OH

Каронильная группа (C=O)

Каронильная группа имеет острый, сильный пик, который обычно возникает около 1700 см-1. Это ключевой показатель присутствия альдегидов, кетонов, карбоновых кислот, эфиров и других соединений, содержащих C=O.

C=O Stretch

Пример: Ацетон будет демонстрировать заметный C=O полосу.

CH3COACH3

Аминная группа (-NH2)

Аминные группы показывают два растяжения NH из-за симметричного и асимметричного растяжения, появляющихся около 3300-3500 см-1.

NH2 Stretch

Пример: Аммиак (NH3) показывает эти полосы.

Анализ сложных ИК-спектров

Анализ сложных спектров включает сравнение известных данных спектров из подобных известных структур. Если присутствуют несколько функциональных групп, спектры могут стать сложными. Могут возникнуть перекрывающиеся пики, особенно в области отпечатков пальцев, что усложняет анализ.

Для веществ с известной структурой сравнение интенсивностей, точных частот и форм (таких как резкие или широкие пики) важно для определения молекулярных свойств.

Ограничения ИК-спектроскопии

Несмотря на свои преимущества, ИК-спектроскопия имеет ограничения:

  • Отсутствие деталей: ИК-спектроскопия предоставляет информацию о функциональных группах, но не выясняет полную молекулярную структуру.
  • Сложные смеси: ИК-менее эффективен для сложных смесей, поскольку перекрывающиеся пики могут замаскировать данные.
  • Неполярные связи: Неполярные связи, такие как O=O, не поглощают ИК-лучи, что приводит к исчезновению спектров одноядерных двухатомных молекул.

Применения ИК-спектроскопии

ИК-спектроскопия широко используется в:

  • Идентификация: Подтверждение наличия функциональных групп в органическом соединении.
  • Контроль качества: Обеспечение чистоты и состава производимых материалов.
  • Мониторинг реакции: Наблюдение за ходом химических реакций в реальном времени потребителями реагентов.

Благодаря этим разнообразным приложениям ИК-спектроскопия является основным инструментом для анализа в органической химии как в академических, так и в промышленных условиях.

Заключение

ИК-спектроскопия предоставляет окно в колебательный мир молекул, раскрывая информацию о структуре и функциональных группах органических соединений. Хотя у нее есть свои ограничения, ее простота использования и способ быстрого анализа делают её незаменимой на многих направлений.

Понимание ИК-спектров дает химикам знания, необходимые для решения молекулярных головоломок и повышения их исследования или разработки продукции, подчеркивая важную роль, которую эта техника играет в науке и промышленности.


Магистрант → 2.2.2


U
username
0%
завершено в Магистрант

← Предыдущий (2.2.1)
УФ-Вид спектроскопия
Следующий (2.2.3) →
ЯМР-спектроскопия

Комментарии 



ИК-спектроскопия

https://www.chemistryelite.com/g/2.2.2?ceal=ru