Студент бакалавриата
  1. Общая химия  1.1. Введение в Химию  1.2. Структура атома  1.2.1. Субатомные частицы  1.2.2. Атомная модель  1.2.3. Квантовые числа  1.2.4. Электронная конфигурация  1.2.5. Периодические тенденции  1.2.6. Изотопы и их применения  1.3. Химическая связь  1.3.1. Ионная связь  1.3.2. Ковалентные связи  1.3.3. Металлическая связь  1.3.4. Гибридизация  1.3.5. Молекулярная геометрия и теория ВЕСЗР  1.3.6. Полярность связи и дипольный момент  1.4. Стехиометрия  1.4.1. Понятие моль  1.4.2. Эмпирическая и молекулярная формула  1.4.3. Ограничивающий реагент и избыток реагента  1.4.4. Процентный выход и чистота  1.4.5. Расчет разведения  1.5. Состояния вещества  1.5.1. Газовые законы  1.5.2. Материя и межмолекулярные силы  1.5.3. Твёрдые тела и кристаллические структуры  1.5.4. Диаграмма фаз  1.5.5. Плазма и сверхкритическая жидкость  1.6. Химические реакции  1.6.1. Типы химических реакций  1.6.2. Балансировка химических уравнений  1.6.3. Термохимические реакции  1.6.4. Энергетические профили реакций  1.7. Растворы и смеси  1.7.1. Единицы измерения концентрации  1.7.2. Свойства синдрома  1.7.3. Растворимость и правила растворимости  1.7.4. Закон Генри и Закон Рауля  1.7.5. Partition coefficient  1.8. Химическое равновесие  1.8.1. Закон действия масс  1.8.2. Принцип Ле Шателье  1.8.3. Реакционный коэффициент  1.8.4. Чтобы воспользоваться этим онлайн-калькулятором для расчета константы равновесия, введите константу равновесия (Eq.) и нажмите кнопку расчета. Вот как можно объяснить расчет константы равновесия с заданными входными значениями -> 0.05 = 0.05/0.  1.8.5. Кислотно-щелочной баланс  1.9. Кислоты и основания  1.9.1. Определения Аррениуса, Брёнстеда–Лоури и Льюиса  1.9.2. pH и pOH  1.9.3. Титрование кислоты и основания  1.9.4. Буферный раствор  1.9.5. Кислотно-основной индикатор  1.9.6. Полипротные кислоты и основания  1.10. Электрохимия  1.10.1. Окислительно-восстановительные реакции  1.10.2. Гальванические и Электролитические Элементы  1.10.3. Уравнение Нернста  1.10.4. Электролиз  1.10.5. Законы электролиза Фарадея  1.11. Термодинамика  1.11.1. Законы термодинамики  1.11.2. Enthalpy, entropy and Gibbs free energy  1.11.3. Спонтанность реакций  1.11.4. Термодинамические циклы (закон Гесса, цикл Карно)  1.12. Кинетика  1.12.1. Закон скорости и порядок реакции  1.12.2. Энергия активации и катализаторы  1.12.3. Collision theory  1.12.4. Механизм реакции  1.12.5. Теория переходного состояния
  2. Органическая химия  2.1. Структура и взаимосвязь  2.1.1. Гибридизация в углеродных соединениях  2.1.2. Резонанс и ароматизация  2.1.3. Molecular orbitals  2.1.4. Индуктивные и мезомерные эффекты  2.2. Углеводороды  2.2.1. Углеводороды  2.2.2. Алкены  2.2.3. Алкины  2.2.4. Ароматические соединения  2.2.5. Циклоалканы и Конформация  2.3. Функциональная группа  2.3.1. Алкоголи и фенолы  2.3.2. Эфиры и эпоксиды  2.3.3. Альдегиды и кетоны  2.3.4. Карбоновые кислоты и их производные  2.3.5. Aмин  2.3.6. Сложные эфиры и амиды  2.3.7. Тиолы и сульфиды  2.4. Стереохимия  2.4.1. Изомерия в стереохимии  2.4.2. Хиральность и оптическая активность  2.4.3. Структурный анализ  2.4.4. Диастереомеры и энантиомеры  2.5.1. Реакции замещения  2.5.2. Реакции элиминирования  2.5.3. Реакции присоединения  2.5.4. Радикальные реакции  2.5.5. Реакции перегруппировки  2.5.6. Перицветные реакции  2.6. Спектроскопия и структурный анализ  2.6.1. Инфракрасная спектроскопия  2.6.2. Ядерный магнитный резонанс  2.6.3. Масс-спектрометрия  2.6.4. УФ-видимая спектроскопия  2.6.5. Рентгеновская кристаллография  2.7. Химия полимеров  2.7.1. Полимеры добавления и конденсации  2.7.2. Механизм полимеризации  2.7.3. Биоразлагаемый полимер  2.7.4. Проводящие и умные полимеры
  3. Неорганическая химия  3.1. Координационная химия  3.1.1. Лиганды и координационные соединения  3.1.2. Теория кристаллического поля  3.1.3. Теория молекулярных орбиталей в координационных соединениях  3.1.4. Искажение Яна–Тейлора  3.2. Main Group Chemistry  3.2.1. Щелочные и щелочноземельные металлы  3.2.2. Галогены и благородные газы  3.2.3. Переходные металлы и их комплексы  3.2.4. Лантаниды и актиниды  3.3. Solid state chemistry  3.3.1. Кристаллические решетки и элементарные ячейки  3.3.2. Дефекты в твердых телах  3.3.3. Электрические и магнитные свойства  3.3.4. Сверхпроводимость  3.4. Биоорганическая химия  3.4.1. Ионы металлов в биологии  3.4.2. Энзиматические реакции с металлами  3.4.3. Отравление металлами и детоксикация  3.4.4. Металлопротеины и Металлоэнзимы
  4. Физическая химия  4.1. Квантовая химия  4.1.1. Дуализм волны и частицы  4.1.2. Уравнение Шрёдингера  4.1.3. Квантовые числа и орбитали  4.1.4. Атомная и молекулярная спектроскопия  4.2. Statistical mechanics  4.2.1. Распределение Максвелла-Больцмана  4.2.2. Функции разложения  4.2.3. Статистика Бозе–Эйнштейна и Ферми–Дирака  4.3. Химическая термодинамика  4.3.1. Энергия Гиббса  4.3.2. Фазовый переход  4.3.3. Термодинамическая эффективность  4.4. Поверхностная химия  4.4.1. Абсорбция и катализ  4.4.2. Коллоиды и эмульсии
  5. Аналитическая химия  5.1. Classical methods  5.1.1. Гравиметрический анализ  5.1.2. титриметр  5.2. Инструментальные методы  5.2.1. Хроматография  5.2.2. Спектроскопия  5.2.3. Электроанализаторные методы  5.2.4. Рентгеновская дифракция
  6. Промышленная химия  6.1. Нефтехимия  6.2. Принципы химической инженерии  6.3. Зеленая химия  6.4. Фармацевтика и синтез лекарств
  7. Биохимия  7.1. Углеводы  7.2. Белки и ферменты  7.3. Липиды и мембраны  7.4. Нуклеиновые кислоты  7.5. Метаболизм и биоэнергетика  7.6. Кинетика и механизм ферментов

Студент бакалавриата → Органическая химия → Спектроскопия и структурный анализ ↓


Инфракрасная спектроскопия


Введение

Инфракрасная спектроскопия — это метод, используемый в органической химии для определения функциональных групп, присутствующих в молекуле. Он измеряет поглощение инфракрасного излучения образцом в зависимости от длины волны или частоты. Полученный спектр является уникальным отпечатком пальца, который может помочь идентифицировать химические вещества.

Принцип инфракрасной спектроскопии

Инфракрасное излучение имеет более длинную волну и более низкую частоту, чем видимый свет. Когда молекула поглощает инфракрасное излучение, это приводит к возбуждению колебательных мод молекулы. Эти колебательные моды связаны с растяжением и изгибом химических связей внутри молекулы. Различные функциональные группы поглощают определенные частоты ИК-излучения, которые могут быть представлены в ИК-спектре.

Электромагнитный спектр

Инфракрасная спектроскопия попадает в инфракрасную область электромагнитного спектра. Инфракрасная область находится между видимым светом и микроволнами и делится на три области:

  • Ближний инфракрасный (NIR): 0,78 до 2,5 μm
  • Средний инфракрасный (MIR): 2,5 до 50μm
  • Дальний инфракрасный (FIR): 50 до 1000μm

Молекулярные колебания

Взаимодействие инфракрасного излучения с молекулой может вызвать различные молекулярные колебания. Два основных типа колебаний, наблюдаемых в инфракрасной спектроскопии, — это растяжение и изгиб.

Растяжение

  • Симметрическое растяжение: Оба атома движутся к центральному атому или от него одновременно, поддерживая симметрию молекулы.
  • Асимметрическое растяжение: Один атом движется к центральному атому, а другой — от него.

Изгиб

  • Ножничное движение: Два атома движутся к друг другу и от друг друга.
  • Колебание: Два атома движутся в одном направлении.
  • Покачивание: Два атома движутся в противоположных направлениях в плоскости.
  • Вращение: Вращательное движение вокруг оси связи.

Понимание ИК-спектра

ИК-спектр — это график пропускания или поглощения в зависимости от частоты или длины волны инфракрасного света. Ось x обычно представляет число волнов, измеренное в см -1, в то время как ось y представляет процентное пропускание.

Пример ИК-спектра

Рассмотрим ИК-спектр этанола (C 2 H 5 OH):

Число волнов (см -1) % Пропускание C–H растяжение O–H растяжение

В спектре этанола широкий пик около 3300-3500 см -1 обусловлен растяжением O–H, что характерно для спиртов. Пики в диапазоне 2800-3000 см -1 вызваны растяжением C–H в алкильной группе.

Нормальное ИК-поглощение

Типичные полосы поглощения различных функциональных групп следующие:

Функциональная группа Диапазон числа волн (см -1) Тип вибрации
Углеводороды 2850-2960 Растяжение C–H
Алкены 1620-1680 Растяжение C=C
Алкины 2100-2260 Растяжение C≡C
Спирты 3200-3550 Растяжение O–H
Карбоновые кислоты 2500-3000 Обширное растяжение O–H
Амины 3300-3500 Растяжение N–H
Альдегиды 1720-1740 Растяжение C=O
Кетоны 1705-1725 Растяжение C=O
Сложные эфиры 1735-1750 Растяжение C=O

Подготовка образцов

Подготовка образцов для ИК-спектроскопии может быть выполнена в нескольких формах:

  • Чистая жидкость: Образец проводят как тонкую пленку между двумя соляными пластинами.
  • KBr таблетка: Твердые образцы таблетируют, измельчая их с бромидом калия.
  • Метод мулы: Образец смешивается с агентом мулы, таким как минеральное масло, и распределяется на ИК-карте.

Применение ИК-спектроскопии

Инфракрасная спектроскопия широко используется в различных областях:

  • Идентификация функциональных групп: Быстрая идентификация функциональных групп в молекуле через специфические полосы поглощения.
  • Структурное выяснение: Обеспечивает понимание молекулярной структуры путем идентификации различных функциональных групп и конфигураций связей.
  • Контроль качества: Используется в фармацевтической и химической промышленности для контроля качества сырья и готовой продукции.
  • Экологический анализ: Благодаря своей способности идентифицировать органические соединения, он используется для мониторинга загрязняющих веществ в воздухе и воде.

Пример анализа - Аспирин

Рассмотрим анализ аспирина как общего примера. Аспирин — это другое название ацетилсалициловой кислоты, имеющей молекулярную формулу C 9 H 8 O 4.

ИК-спектр аспирина показывает:

  • Сильный пик при 1750 см -1 представляет собой растяжение C=O функциональной группы сложного эфира.
  • Пик при 1680 см -1 представляет собой растяжение C=O карбоновой кислоты.
  • Поглощение растяжения OH появляется в широкой полосе около 2500-3000 см -1.

Заключение

Инфракрасная спектроскопия является ценным инструментом в органической химии, который помогает идентифицировать функциональные группы и уточнять молекулярные структуры. Широкое применение в различных областях подчеркивает его важность как в академической, так и в промышленной сферах.

Задания

  1. Объясните принцип ИК-спектроскопии.
  2. Определите функциональные группы, присутствующие в данном ИК-спектре: 
    Сильные пики при 1705 см -1 и 3300 см -1.
  3. Какие распространенные методы подготовки образцов в ИК-спектроскопии?
  4. Обсудите применение ИК-спектроскопии в фармацевтической индустрии.

Студент бакалавриата → 2.6.1


U
username
0%
завершено в Студент бакалавриата

← Предыдущий (2.6)
Спектроскопия и структурный анализ
Следующий (2.6.2) →
Ядерный магнитный резонанс

Комментарии 



Инфракрасная спектроскопия

https://www.chemistryelite.com/ug/2.6.1?ceal=ru