Физико-математическое исследование органических соединений методом инфракрасной спектроскопии
Применение колебательной спектроскопии для анализа веществ, полученных синтетически. Физико-химические свойства органических молекул и использование результатов инфракрасной спектроскопии для подтверждения химической формулы продуктов химической реакции.
| Рубрика | Химия |
| Вид | статья |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 20.04.2019 |
| Размер файла | 49,0 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Размещено на http://www.allbest.ru/
Физико-математическое исследование органических соединений методом инфракрасной спектроскопии
Агарков А.С. Студент кафедры «Органическая химия» Самарского государственного технического университета
Аннотация
Цель работы - изучение колебательной спектроскопии и применение его на практике для анализа веществ, полученных синтетически. Изучение физико-химических свойств органических молекул и применение экспериментальных результатов инфракрасной спектроскопии для подтверждения химической формулы продуктов химической реакции.
Ключевые слова: инфракрасная спектроскопия, инфракрасный спектр, колебания связей в молекуле.
Инфракрасная спектроскопия (колебательная спектроскопия, ИКспектроскопия, средняя инфракрасная спектроскопия, ИКС) - это раздел спектроскопии, изучающий взаимодействие инфракрасного излучения с веществами.
Экспериментальным результатом в ИК-спектроскопии является инфракрасный спектр - график зависимости интенсивности пропущенного инфракрасного излучения от его частоты. Обычно инфракрасный спектр содержит ряд полос поглощения, по положению и относительной интенсивности которых делается вывод о строении изучаемого образца. Такой подход стал возможен благодаря большому количеству накопленной экспериментальной информации: существуют специальные таблицы, связывающие частоты поглощения с наличием в образце определённых молекулярных фрагментов.
Большинство колебательных переходов в молекулах реализуется в диапазоне длин волн от 2,5 до 25 мкм.
ИК-спектроскопия основана на явлении поглощения химическими веществами инфракрасного излучения с одновременным возбуждением колебаний молекул. Инфракрасное излучение представляет собой электромагнитную волну и характеризуется длиной волны л, частотой н и волновым числом , которые связаны следующей зависимостью:
В спектроскопии поглощения, частным случаем которой является
ИК-спектроскопия, происходит поглощение молекулами фотонов определённой энергии, которая связана с частотой электромагнитной волны через постоянную Планка:
При поглощении фотона происходит возбуждение -- увеличение энергии молекулы: она переходит из основного колебательного состояния E1 в некоторое возбуждённое колебательное состояние E2 так, что энергетическая разница между этими уровнями равна энергии фотона.
Различают:
• Качественный анализ. Определение функциональных групп соединений: C=O, OH, NH2 и др.;
• Количественный анализ смесей веществ;
• Исследование межмолекулярных взаимодействий: водородные связи, донорно-акцепторные взаимодействия и др.;
• Изучение кинетики химических реакций;
• Характеристика интермедиатов химических реакций.
Основными областями ИК-спектра являются:
• 4000-2500 1/см. Область валентных колебаний простых связей: X-H, O-H, C-H, N-H, S-H.
• 2500-1500 1/см. Область валентных колебаний кратных связей X=Y, X?Y, C=C, C=O, C=N, C?C, C?N.
• 1500-500 1/см. Область валентных колебаний простых связей X-Y и деформационных колебаний простых связей X-H, C-H, O-H, N-H.
Эта область также называется «областью отпечатков пальцев», так как положение и интенсивность полос поглощения в этом диапазоне сугубо индивидуальны для каждого конкретного органического соединения.
Условиями регистрации ИК - спектров:
• Необходимое количество вещества - 1-10 мг;
• Жидкое вещество снимают в виде тонкой пленки между крышками из солей NaCl и KBr;
• Твердые вещества снимают в виде запрессовок (таблеток) с KBr или суспензий с вазелиновым маслом.
Этот метод анализа проник во многие отрасли промышленности и в науке ни одно исследование веществ не обходится без снятия спектров.
ИК - спектроскопия применяется для:
• Установления строения и идентификация химических соединений
• Исследования памятников культуры. Наряду со спектроскопией комбинационного рассеяния, ИК-спектроскопия находит применение в анализе состава различных предметов искусства. Существенную часть таких приложений составляет анализ неорганических и органических пигментов и красителей. Поскольку инфракрасная спектроскопия позволяет идентифицировать химический состав и строение пигмента, становится возможным сделать ряд косвенных выводов, например, о подлинности или времени реставрации картины.
• В медицине. Возможность получения информации о присутствии в образце тех или иных функциональных групп позволила использовать инфракрасную спектроскопию в медицинских целях как инструмент изучения биохимии тканей. ИК-спектроскопия, в частности, чувствительна к структуре и концентрации макромолекул (белков, ДНК) и гораздо менее применима для обнаружения небольших молекул, которые находятся в клетках в низкой концентрации. Изменения в ИК-спектрах биологических материалов свидетельствуют о патологиях, связанных с нарушением биохимического состава образца.
• В судебной экспертизе. Основными задачами ИК-спектроскопии в судебной экспертизе являются установление происхождения и марки автомобильных красок, анализ волокон с места преступления, исследование и сравнение типа чернил или тонеров на документах, различение природных и искусственных драгоценных камней, а также анализ пищевых и физиологических образцов.
Практическая часть.
Было проведено исследование ИК - спектров синтезированных органических соединений: салицилового альдегида и 3,4дигидроксибензальдегида.
Получение салицилового альдегида:
Салициловый альдегид получен по реакции Раймера - Тимана - из фенола и хлороформа в присутствии щелочи.
Получение 3,4 - дигидроксибензальдегида:
Из полученных спектрограмм видно:
Таблица 1
|
Салициловый альдегид |
3,4- дигидроксобензальдегид |
|||
|
н, см-1 |
Группы |
н, см-1 |
Группы |
|
|
1029,97 |
C-H |
1168,86 |
C-H |
|
|
1149,57 |
C-О(Н) |
1118,71 |
C-О-C |
|
|
Бензольное кольцо |
||||
|
3062,96 |
C-H |
3059,10 |
C-H |
|
|
1651,07 1597,06 |
C-C |
1620,21 1581,63 |
C-C |
|
|
1276,88 |
1,2-замещ. в кольце |
750,10 |
1,3,5-замещ. в кольце |
|
|
Альдегидная группа |
||||
|
2846,93 |
C-H |
2873,94 |
C-H |
|
|
1666,50 |
C=О |
1651,07 |
C=O |
Из данных, которые приведены в таблице, следует, что синтез салицилового альдегида и 3,4 - дигидроксибензальдегида проведен успешно.
колебательный спектроскопия инфракрасный молекула
Список литературы
1. Беллами Л. Новые данные по ИК - спектрам сложных молекул. М: Мир, 1971.
2. Браун Д., Флойд А., Сейнзбери М. Спектроскопия органических веществ. М: Мир, 1992.
3. Наканиси К. Инфракрасные спектры и строение органических соединений. М: Мир, 1965.
4. Преч Э., Бюльманн Ф., Аффольтер К., Определение строения органических соединений. М: Мир, 2006.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Импульсное электромагнитное излучение, возникающее при нагружении композитов. Исследование методом инфракрасной спектроскопии процессов полимеризации и сополимеризации в полимерных составах для органических стекол. Зависимость содержания гель-фракции.
краткое изложение [149,6 K], добавлен 05.04.2009Сущность и природа водородной связи. Водородные связи и свойства органических соединений. Метод инфракрасной спектроскопии. Инфракрасное излучение и колебания молекул. Анализ спектральных характеристик растворов пространственно-затрудненных фенолов.
курсовая работа [1,1 M], добавлен 28.04.2010Сущность метода инфракрасной спектроскопии. Инфракрасное излучение и колебания молекул. Характеристические частоты групп. Cпектроскопия с преобразованием Фурье, методы и приемы подготовки проб. Специфические особенности фармацевтического анализа.
курсовая работа [2,2 M], добавлен 24.07.2014Магнитопласты как новый класс видов полимерных композиционных материалов. Синтез поликапроамида из капролактама. Определение низкомолекулярных соединений, вязкости, молекулярной массы. Метод инфракрасной спектроскопии и термогравимитрического анализа.
отчет по практике [286,0 K], добавлен 26.07.2009Ультрафиолетовая спектроскопия, применяемая при исследовании атомов, ионов, молекул твердых тел, для изучения их уровней энергии, вероятностей переходов. Приборы, применяемые для УФ-спектроскопии. Спектры поглощения классов органических соединений.
контрольная работа [2,9 M], добавлен 08.04.2015Сущность и применение методов оптической спектроскопии. Зависимость поглощения света веществом от электролитической структуры молекул. Определение и характеристика групп атомов, обуславливающих поглощение в видимой и ультрафиолетовой областях спектра.
лекция [1,7 M], добавлен 06.02.2009Характеристика адсорбционных методов. Расчет изотермы адсорбции молекулярно-растворенных органических веществ на активных углях. Методы выбора и контроля адсорбентов для очистки воды. Влияние ионизации и ассоциации молекул в растворе на их адсорбцию.
курсовая работа [2,0 M], добавлен 17.08.2009Синтез сульфамидных препаратов нового типа полученных реакцией циклоприсоединения по Дильсу-Альдеру. Определение строения и состава полученных соединений методами спектрофотометрии инфракрасного диапазона и спектроскопии ядерного магнитного резонанса.
дипломная работа [7,1 M], добавлен 03.10.2014Необходимость идентификации вещества и измерение количественной оценки его содержания. Качественный анализ для химической идентификации атомов, молекул, простых или сложных веществ и фаз гетерогенной системы. Классификация методов количественного анализа.
лекция [76,4 K], добавлен 16.01.2011Получение и изучение свойств растворов ПАН/ДМФА и ПАН/ДМФА/AgNO3 методом УФ спектроскопии. Контроль структурного градиента у нановолокна Ag/ПАН с помощью обработки растворителем. Метод дифференциальной сканирующей калориметрии. Метод ИК спектроскопии.
дипломная работа [4,0 M], добавлен 04.06.2017Способы синтеза и структура изопренового каучука до и после вулканизации. Метод инфракрасной спектроскопии для определения молекулярной структуры полимеров. Деформационно-прочностные свойства полимеров, находящихся в высокоэластическом состоянии.
дипломная работа [3,7 M], добавлен 04.09.2013Структура атомных и молекулярных спектров. Особенности и преимущества спектроскопии с преобразованием Фурье. Протонный магнитный резонанс. Спектроскопия ядерного магнитного резонанса ядер 13С. Идентификация органического соединения, расшифровка спектров.
курсовая работа [2,5 M], добавлен 26.03.2014Сравнительная характеристика органических и неорганических химических соединений: классификация, строение молекулярной кристаллической решетки; наличие и тип химической связи между атомами; относительная молекулярная масса, распространение на планете.
презентация [92,5 K], добавлен 11.05.2014Особенности пленкообразования непредельных соединений. Модифицированные олигобутадиены в качестве пленкообразователей. Определение содержания нелетучих веществ в композиции. Исследование структуры модифицированных олигодиенов методом ИК-спектроскопии.
реферат [499,4 K], добавлен 17.06.2012Понятие и предмет изучения химической кинетики. Скорость химической реакции и факторы, влияющие на нее, методы измерения и значение для различных сфер промышленности. Катализаторы и ингибиторы, различие в их воздействии на химические реакции, применение.
научная работа [93,4 K], добавлен 25.05.2009Определение альдегидов (органических соединений). Их строение, структурная формула, номенклатура, изомерия, физические и химические свойства. Качественные реакции (окисление) и формулы получения альдегидов. Применение метаналя, этаналя, ацетона.
презентация [361,6 K], добавлен 17.05.2011Общие сведения о гетерополисоединениях. Экспериментальный синтез капролактамовых гетерополисоединений, условия их получения. Изучение структурных особенностей соединений методами рентгеноструктурного анализа, масс-спектрометрии, ИК- и ЯМР-спектроскопии.
дипломная работа [501,6 K], добавлен 05.07.2017Скорость химической реакции. Понятие про энергию активации. Факторы, влияющие на скорость химической реакции. Законы Бойля-Мариотта, Гей-Люссака, Шарля. Влияние температуры, давления и объема, природы реагирующих веществ на скорость химической реакции.
курсовая работа [55,6 K], добавлен 29.10.2014Применение тонких полимерных пленок в различных областях техники, изучение их структуры. Исследование термической деструкции методом ИК-спектроскопии. Получение полисилоксановых пленок на поверхности металла методом полимеризацией под действием разряда.
статья [547,4 K], добавлен 22.02.2010Определение типа химической связи в соединениях. Особенности изменения электроотрицательности. Смещение электронной плотности химической связи. Понятие мезомерного эффекта. Устойчивость сопряженных систем, их виды. Возникновение циклических соединений.
презентация [1,8 M], добавлен 10.02.2014
