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


Спектроскопия — это мощный инструмент, используемый для определения структуры молекул в органической химии. Она включает взаимодействие материи с электромагнитным излучением, чтобы обеспечить подробную информацию о молекулярной структуре, динамике и окружении. Эта область играет важную роль в химии, позволяя ученым понимать структуру и качество веществ. Сегодня мы рассмотрим различные типы спектроскопических техник, часто используемых в органической химии, и как они помогают в определении структуры.

Виды спектроскопии

Инфракрасная спектроскопия (IR)

Инфракрасная спектроскопия включает поглощение инфракрасного света молекулой, что вызывает изменение уровней колебательной энергии. Это помогает идентифицировать функциональные группы в молекуле, так как различные связи поглощают разные длины волн.

Легко можно идентифицировать такие функциональные группы, как -OH, -NH и -CH.
4000 400 ИК-спектр

Пример использования ИК-спектроскопии — идентификация карбонильной группы (C=O), которая обычно показывает сильный пик около 1700 см-1.

Ультрафиолетовая и видимая спектроскопия (UV-Vis)

УФ-видимая спектроскопия включает поглощение ультрафиолетового или видимого света электронами в молекуле, что может вызывать электронные переходы. Этот вид спектроскопии полезен для изучения сопряженных систем и соединений с π-электронами.

Например, УФ-Vis может анализировать сопряженные диены и ароматические соединения.
200 800 УФ-Vis спектр

Бензол демонстрирует характерный пик поглощения в УФ области за счет перехода π-π*.

Ядерный магнитный резонанс (ЯМР) спектроскопия

ЯМР спектроскопия является одной из самых мощных техник для определения структуры в органической химии. Этот метод использует магнитные свойства некоторых ядер. Когда такие ядра помещены в магнитное поле, они поглощают излучение на определенных частотах в зависимости от их электронного окружения.

Общие анализируемые ядра — 1H и 13C.

1H ЯМР: Обеспечивает информацию о водородных атомах в органической молекуле.

1 10 ЯМР Спектр

Каждый пик указывает на водородную атмосферу, с химическими сдвигами, варьирующимися в зависимости от соседних атомов и плотности электронной оболочки.

Методы структурного определения

Определение структуры в органической химии зависит от детального анализа, предоставляемого различными спектроскопическими методами. После получения спектров их интерпретация важна для предсказания структуры.

Интерпретация ИК-спектров

В ИК-спектре положение и интенсивность пиков предоставляют информацию о присутствующих функциональных группах. При анализе ИК-спектра учитывайте следующие шаги:

  1. Идентифицируйте характерные сильные, широкие пики растяжения OH в спиртах и фенолах, которые обычно встречаются между 3300-3500 см-1.
  2. Наблюдайте резкие пики между 1600-1700 см-1, которые указывают на растяжение C=O.
  3. Сравните интенсивность пиков с известными стандартами или эталонными спектрами.

Интерпретация УФ-видимых спектров

УФ-видимые спектры включают анализ пиков поглощения, связанных с электронными переходами. Знание основ спектра помогает:

  • Понимать значения максимума λ (лямбда макс), которые указывают на электронные возбуждения.
  • Соотносить интенсивность поглощения с вероятностью электронного перехода - более длинное сопряжение обычно приводит к поглощению на более высокой длине волны.

Интерпретация ЯМР-спектров

ЯМР-спектры требуют анализа химических сдвигов, интеграции и моделей спин-спинового взаимодействия:

  1. Химический сдвиг: Отражает окружение поглощающего ядра. Чем больше протон деполяризован (обычно из-за электроотрицательных атомов), тем выше химический сдвиг.
  2. Интеграция: Площадь под пиком ЯМР пропорциональна количеству присутствующих водородов.
  3. Сплиттинг: Предоставляет информацию о соседних водородах через правило n+1, где n — количество соседних атомов водорода.

Примеры структурных объяснений

Для структурного объяснения рассмотрим простую молекулу, такую как этанол (C2H5OH).

Использование ИК-спектроскопии для этанола

ИК-спектр C2H5OH:
  • Типичный широкий пик около 3300 см-1 из-за растяжения OH.
  • Интенсивный пик около 2900 см-1 из-за растяжения CH.

Использование ЯМР-спектроскопии для этанола

1H ЯМР спектр:
  • Триплет около 1.2 ppm для группы CH3 — расщепление двумя соседними протонами (правило n+1).
  • Квартет для группы CH2 около 3.6 ppm — расщепление тремя соседними протонами.
  • Синглет около 5.0 ppm для протона OH.

Объединив знания, полученные из ИК, ЯМР и УФ-видимой спектроскопии, химики могут предсказать молекулярную структуру и подтвердить наличие особых функциональных групп в данном соединении.

Заключение

Спектроскопия и определение структуры — фундаментальные техники в органической химии. Подробное исследование спектров позволяет химикам раскрыть молекулярные сложности веществ. По мере развития технологий эти методы становятся более сложными и точными, делая их незаменимыми инструментами не только в академических исследованиях, но и в фармацевтической и химической промышленности, где понимание молекулярной структуры имеет решающее значение.

Понимание и овладение этими техниками требует тщательного изучения и практики, но они открывают захватывающие возможности для раскрытия тайн молекулярной архитектуры.


Магистрант → 2.2


U
username
0%
завершено в Магистрант

← Предыдущий (2.1.6)
Перициклические реакции
Следующий (2.2.1) →
УФ-Вид спектроскопия

Комментарии 



Спектроскопия и определение структуры

https://www.chemistryelite.com/g/2.2?ceal=ru