Spettroscopia vibrazione-rotazione spettro di assorbimento molecolare

E vibrazione = (V 1/2)hv

Numero d'onda=1/λ=v/c=1/2πc×√K/μ

Numero d'onda=1302/√K/μ'

V₀→V₁

Lineare: 3N-5

Non lineare: 3N-6

Il numero di picchi di frequenza fondamentale è molto inferiore al numero di vibrazioni fondamentali teoricamente calcolato

Nella regione dell'infrarosso vicino, i picchi deboli aumentano le caratteristiche di identificazione delle strutture molecolari

Picco dell'ottava di frequenza

Picco di frequenza combinato

picco di frequenza della differenza

Vibrazione di stretching v

Vibrazione di flessione δ

Gradi di libertà di vibrazione = gradi di libertà molecolari (3N) - (gradi di libertà traslazionali gradi di libertà rotazionali)

Ogni grado di libertà vibrazionale può essere considerato come una forma di vibrazione di base (picco di frequenza fondamentale) della molecola, che ha una propria frequenza di vibrazione caratteristica.

4000~1333 cm⁻¹(2,5~7,5μm)

Assorbimento caratteristico dei principali gruppi funzionali

Picchi caratteristici

Il picco di assorbimento è “sparso” e facilmente identificabile → area caratteristica della banda

La regione a bassa frequenza di 1333~400 cm⁻¹ (7,5~25μm) nello spettro infrarosso

Vibrazioni di stiramento e varie vibrazioni di flessione del legame singolo C-X (X=C,N,O).

Piccoli cambiamenti nella struttura molecolare causeranno evidenti cambiamenti nello spettro dell'area dell'impronta digitale.

effetto

Vibrazione inattiva a infrarossi

degenerare

copertina

Cadere al di fuori della regione del medio infrarosso

L'intensità è troppo debole per essere misurata

I gruppi polari più forti (C=O, C-X, ecc.) vibrano e hanno una maggiore intensità di assorbimento.

Il momento dipolare è correlato alla simmetria della struttura molecolare. Maggiore è la simmetria della vibrazione, minore è la variazione del momento dipolare molecolare durante la vibrazione e più debole è l'intensità della banda.

Diverse modalità di vibrazione portano a diverse intensità di picco di assorbimento.

Quando ε>100 significa che il picco è molto forte, vs

Quando ε=20~100, picco forte, s

Quando ε=10~20, picco medio forte, m

Quando ε=1~10, picco debole, w

Quando ε<1, picco estremamente debole, vw

s(forte)

m (al centro)

w(debole)

b(picco ampio)

sh (spalla)

Effetto di induzione (effetto I)

Effetto di coniugazione (effetto C)

ostacolo sterico

Tensione dell'anello (effetto della tensione dell'angolo di legame)

ⅴ passa al numero d'onda basso e la banda dello spettro diventa più ampia e più forte

Legame idrogeno intramolecolare (indipendente dalla concentrazione)

Legami idrogeno intermolecolari (dipendenti dalla concentrazione)

accoppiamento a vibrazione

Risonanza di Fermi

Gruppo polare: polarità del solvente ↑, v↓

v>2700

ⅴ>3000

γ<900

β=1500～1300

v=1300～900

Intorno al 1700

v=circa 2200

vC-H

δC-H

vC=C 1695～1540cm⁻¹(1650)

v=C-H 3100～3000cm⁻¹

Alcheni sostituiti

vC≡C 2270～2100cm⁻¹

v≡C-H 3300cm⁻¹

v=C-H 3100～3000cm⁻¹

vC=C 1600,1500 cm⁻¹

Picco armonico 2000~1667 cm⁻¹

Aromatici sostituiti

vO-H 3650～3590 cm⁻¹

vC=O 1740～1650cm⁻¹

Eteri fenilici ed eteri vinilici

Etere grasso

Acido:vC=O 1710 cm⁻¹

Chetoni: vC=O 1715 cm⁻¹

Aldeidi: vC=O 1725 cm⁻¹

Esteri: vC=O 1735 cm⁻¹

Cloruro acido:vC=O 1800cm⁻¹

vO=C-H:2820,2720 cm⁻¹Doppi picchi

vH

δN-H

vC=O 1690～1620cm⁻¹

vaso（NO₂） 1565～1540cm⁻¹

rispetto a (NO₂) 1385～1340 cm⁻¹

processi

fonte di luce

monocromatore

Rivelatore

sistema informatico

Scansione veloce

Alta risoluzione

alta sensibilità

Alta precisione

Ampio intervallo spettrale di misura

Asciutto e senza acqua

La purezza generalmente deve essere superiore al 98%

campione solido

campione liquido

campione di gas

Confrontare con materiale standard

Verificare con la tabella standard

Origine e natura del campione

Determinare l'esistenza di un determinato gruppo

Determinare la situazione di sostituzione e il metodo di connessione

Confrontare con il grafico standard

Prima l'area delle funzionalità, quindi l'area delle impronte digitali

Prima il picco più forte, poi il picco più forte successivo

Prima controlla approssimativamente, poi cerca attentamente

Prima nega e poi afferma

Una serie di picchi correlati conferma la presenza di un gruppo funzionale