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


Спектроскопия и структурный анализ — это фундаментальные методы в органической химии, которые позволяют нам идентифицировать и понимать структуру органических молекул. Цель этого руководства — предоставить подробный обзор этих методов, объяснить их принципы и приложения простым образом.

Введение в спектроскопию

Спектроскопия — это метод, использующий взаимодействие света и вещества для анализа. Изучая излучение, поглощаемое или испускаемое веществами, мы можем сделать выводы о молекулярной структуре. Эта техника является неразрушающей и может предоставлять подробную информацию о соединениях.

Виды спектроскопии

1. Инфракрасная (ИК) спектроскопия

ИК-спектроскопия измеряет поглощение инфракрасного света молекулами, что вызывает их вибрацию на определенных частотах. Эти вибрации характерны для разных химических связей и могут использоваться для интерпретации функциональных групп в органических соединениях.

4000 cm -1 400 cm -1 C=O

ИК-спектр, показывающий типичное поглощение карбонильной группы (C=O) около 1700 cm -1.

Например, сильная полоса поглощения около 1700 cm -1 свидетельствует о наличии карбонильной группы (C=O). Пик около 3300 cm -1 часто указывает на наличие ОН группы.

2. Ядерный магнитный резонанс (ЯМР) спектроскопия

ЯМР спектроскопия используется для определения структуры органических соединений путем наблюдения магнитных свойств атомных ядер. Наиболее распространенным типом является протонный ЯМР (1H ЯМР), который изучает атомы водорода в молекулах.

        1H ЯМР (м.д.):
        δ 9.0 - 10.0 : RCHO
        δ 6.5–8.0 : ArH
        δ 4.5 - 6.5 : Винил (RCH=CH2)
        δ 2.0 - 2.5 : CH3C(=O)R
        δ 0.5 - 1.5 : RCH3
1 5 9

ЯМР-спектр, показывающий химические сдвиги для различных протонов.

3. Ультрафиолетовая видимая (УФ-вид) спектроскопия

УФ-вид спектроскопия измеряет поглощение ультрафиолетового или видимого света электронами в молекуле. Это может выявить информацию о сопряженных системах. Соединения с обширными π-электронными системами могут поглощать на более длинных волнах, предоставляя информацию об их структуре.

Методы структурного анализа

1. Масс-спектрометрия (МС)

Масс-спектрометрия предоставляет информацию о молекулярной массе и структуре молекулы. В МС образец ионизируется, и ионы разделяются по их отношению массы к заряду. Полученный масс-спектр показывает относительное содержание различных ионов, что позволяет провести структурную интерпретацию.

        Масс-спектр:
        m/z 46: CH3CH2OH
        m/z 31: CH2OH+
        m/z 29: CH3CH2+

2. Кристаллография

Рентгеновская кристаллография — это еще один мощный метод для определения трехмерного расположения атомов в кристалле. Хотя обычно используется для более сложных структур, он предоставляет точные детали на атомном уровне.

Применение и примеры

Теперь давайте рассмотрим некоторые реальные примеры, показывающие, как эти методы применяются на практике:

Пример 1: Идентификация неизвестного соединения

Представьте, что вам дали неизвестное органическое соединение, чей ИК-спектр показывает сильную полосу поглощения на 1715 cm -1 и сильный синглет в регионе δ 2.1 спектра 1H ЯМР. Эта картина соответствует ацетону.

Пример 2: Определение чистоты соединения

ЯМР спектроскопия также может использоваться для проверки чистоты вещества. Любые неожиданные пики могут указывать на примеси. Например, если ожидаются только ароматические протоны в диапазоне δ 7.0 - 8.0 ppm и обнаруживаются неожиданные пики, образец может быть загрязнен.

Пример 3: Мониторинг хода реакции

Спектроскопия может отслеживать химические реакции. Во время синтеза вы можете периодически делать спектры 1H ЯМР, чтобы наблюдать изменения в химических сдвигах и соответствующих пиках, которые указывают на образование продуктов или уменьшение количества реагентов.

Заключение

Спектроскопия и структурный анализ являются неотъемлемой частью понимания органической химии. Эти методы позволяют химикам быстро и точно определять молекулярные структуры, оценивать чистоту образца и получать представление о химической динамике и механизмах.

С пониманием этих методов химики могут идентифицировать соединения, выяснять структуры и продвигать исследования и разработки в области химических наук. Дальнейшее изучение и практика увеличат ваше мастерство в этих фундаментальных инструментах органической химии.


Студент бакалавриата → 2.6


U
username
0%
завершено в Студент бакалавриата

← Предыдущий (2.5.6)
Перицветные реакции
Следующий (2.6.1) →
Инфракрасная спектроскопия

Комментарии 



Спектроскопия и структурный анализ

https://www.chemistryelite.com/ug/2.6?ceal=ru