Wondershare EdrawMind
Галерея диаграмм связей Инфракрасная спектрофотометрия IR0,8～500 мкм интеллектуальная карта
- 1
Инфракрасная спектрофотометрия IR0,8～500 мкм интеллектуальная карта
Это интеллектуальная карта инфракрасной спектрофотометрии IR0,8 ~ 500 мкм, включая взаимосвязь между инфракрасным спектром и молекулярной структурой, инфракрасным спектрофотометром, подготовкой проб и т. д.
Отредактировано в 2023-11-06 09:35:23
Инфракрасная спектрофотометрия IR0,8～500 мкм интеллектуальная карта
- Рекомендовано вам
- Структура
Инфракрасная спектрофотометрияIR 0,8～500 мкм
Фундаментальный
производить
Он образуется при переходе уровня колебательной энергии и уровня вращательной энергии каждой группы и химической связи в молекуле.
Вибро-вращательная спектроскопия спектр молекулярного поглощения
Инфракрасная активность: изменения дипольного момента
Условие: энергия инфракрасного света (фотон E) = разность уровней энергии колебаний молекулы (волновое число ΔE).
Процент пропускания инфракрасного света – волновое число или длина волны
Колебательные уровни энергии и колебательные спектры
Резонаторы и кривые потенциальной энергии
Энергия вибрации и частота вибрации
E вибрация = (V 1/2)hv
v: частота молекулярных колебаний
V: квантовое число вибрации
Волновое число=1/λ=v/c=1/2πc×√K/μ
m=мА×мБ/(мА мБ)
Волновое число=1302/√K/мк’
Рассчитать основную частоту колебаний определенных групп
μ’=МА×МБ/(МА МБ)
Пик основной частоты и пик частоты обертона
Пик основной частоты
В₀→В₁
Линейный: 3Н-5
Нелинейный: 3Н-6
Число пиков фундаментальных частот намного меньше теоретически рассчитанного числа фундаментальных колебаний.
пик обертонов
Ближняя инфракрасная область, слабые пики, повышают характеристики идентификации молекулярных структур.
Пик частоты октавы
V₀→V₂/V₃: двойной пик частоты/тройной пик частоты
Частота вибрации v немного ниже, чем целое кратное пика основной частоты v.
Интенсивность очень слабая, и ее трудно измерить напрямую.
Комбинированный частотный пик
пик разностной частоты
Виды вибрации и степени свободы вибрации.
Тип вибрации
Растягивающая вибрация v
Измените только длину связи
Симметричное масштабирование против.
Асимметричный телескопическийⅴas
Изгибная вибрация δ
Меняйте только валентные углы
Плоскостная изгибная вибрация β
Ножничная вибрация δs
Качающаяся вибрация в плоскости ρ
Внеплоскостная изгибная вибрация γ
Вибрация внеплоскостного качания ω
крутильное колебание τ
степени свободы вибрации
Степени свободы вибрации = молекулярные степени свободы (3N) - (поступательные степени свободы, вращательные степени свободы)
Нелинейные молекулы: 3Н-6
Линейная молекула: 3N-5
Всего две вращательные степени свободы.
Каждую колебательную степень свободы можно рассматривать как основную (пиковую) форму колебаний молекулы, имеющую свою характерную частоту колебаний.
Характерные области, области отпечатков пальцев и пики корреляции
характерная площадь
4000～1333см⁻¹(2,5~7,5 мкм)
Характерное поглощение основных функциональных групп
Характерные пики
Пик поглощения «редкий» и его легко идентифицировать → характерная площадь полосы.
Область отпечатков пальцев
Низкочастотная область 1333~400 см⁻¹ (7,5~25 мкм) в инфракрасном спектре.
Растягивающие колебания и различные изгибные колебания одинарной связи C-X (X=C,N,O)
Небольшие изменения в молекулярной структуре вызовут очевидные изменения в спектре области отпечатка пальца.
эффект
Какие группы присутствуют в косвенных соединениях?
Определить тонкую структуру соединения
корреляционный пик
Количество пиков поглощения
Теоретически каждая колебательная степень свободы (базовое колебательное число) дает пик поглощения в инфракрасном спектре.
На самом деле число пиков часто меньше количества фундаментальных колебаний.
Инфракрасная неактивная вибрация
вырождаться
крышка
Выход за пределы средней инфракрасной области
Интенсивность слишком слаба для измерения
Интенсивность пика поглощения
Называется пиковой интенсивностью или размером молярного коэффициента поглощения ε.
Зависит от: величины изменения дипольного момента молекулы при колебании
Более сильные полярные группы (С=О, С-Х и т. д.) вибрируют и обладают большей интенсивностью поглощения.
Дипольный момент связан с симметрией молекулярной структуры. Чем выше симметрия колебания, тем меньше изменение дипольного момента молекулы во время вибрации и тем слабее интенсивность полосы.
Полностью симметричен, без изменения дипольного момента, без поглощения.
Различные режимы вибрации приводят к различной интенсивности пиков поглощения.
ε(ⅴas)>ε(va)
ε(v)>ε(β)>ε(γ)
Абсолютная пиковая интенсивность выражается молярным коэффициентом поглощения ε
Когда ε>100, это означает, что пик очень сильный, по сравнению с
Когда ε=20~100, сильный пик, с
При ε=10~20 пик средней силы, м
Когда ε=1~10, слабый пик, w
При ε<1 крайне слабый пик, vw
Когда инфракрасная спектроскопия используется для качественного анализа, пиковая интенсивность обычно относится к относительной интенсивности.
Пиковая интенсивность и представление поведения
с (сильный)
м(м)
ш (слабый)
б (широкий пик)
ш (плечо)
Факторы, влияющие на положение полосы
Внутренние факторы
электронный эффект
Индукционный эффект (I-эффект)
Электроноакцепторная группа смещает пик поглощения в сторону высоких частот.
Конкурируйте за электроны, уменьшайте полярность соединительной группы, увеличивайте K, тем больше волновое число, и переходите в область с высоким волновым числом.
Эффект сопряжения (эффект C)
Эффект сопряжения смещает пик поглощения в область малых волновых чисел.
Плотность электронов усредняется, K уменьшается и перемещается в область малых волновых чисел.
пространственный эффект
стерическое препятствие
Компланарность сопряженной системы нарушается или разрушается, а частота поглощения смещается в сторону больших волновых чисел.
Натяжение кольца (эффект натяжения угла связи)
По мере сжатия кольца валентный угол уменьшается, а натяжение кольца увеличивается.
Двойные связи в кольце ослабляются, и частота валентных колебаний двойных связей снижается.
Двойная связь вне кольца и карбонильная группа на кольце укрепляются, а частота валентных колебаний двойной связи увеличивается.
эффект водородной связи
ⅴ смещается в сторону низкого волнового числа, а полоса спектра становится шире и сильнее.
Внутримолекулярная водородная связь (независимо от концентрации)
Полоса валентных колебаний существенно смещается в сторону малых волновых чисел.
Межмолекулярные водородные связи (зависят от концентрации)
таутомерия
Эффекты колебательной связи и резонанс (Ферми)
вибрационная муфта
расколоть
Ферми-резонанс
Специальная вибрационная муфта
Пики повышенной частоты усиливаются или разделяются на двойные пики.
внешние эффекты
эффект растворителя
Полярная группа: полярность растворителя ↑, v↓.
Изменения концентрации раствора и температуры
Различия типов инфракрасных спектрометров
Связь между инфракрасным спектром и молекулярной структурой
Правила распределения пиков основных частот
C-H, O-H, N-H
v>2700
Ненасыщенные CH, OH, NH
ⅴ>3000
CH, OH, NH
γ<900
Ч-Ч, О-Ч
β=1500～1300
C-C, CO, C-N
v=1300～900
С=С, С=О, С=N, N-H
Около 1700 г.
CC, NN три ключа
v=около 2200
Типичный спектр
Алканы
vC-H
CH₃
вас=2960
против=2870
CH₂
вас=2926
против = 2852
СН
v=2890
δC-H
CH₃
δас=1450
δс=1375
Когда два или три CH₃ находятся на одном и том же атоме углерода, дублет δs1370
CH₂
δас=1465
Олефины
vC=C 1695～1540см⁻¹(1650)
v=C-H 3100～3000см⁻¹
Замещенные алкены
Сингл заменяет 990, 910
транс двойное замещение 970
Двойной C заменяет 890.
Три заменяет 820
Цис-двойное замещение 690
Алкины
vC≡C 2270～2100см⁻¹
v≡C-H 3300см⁻¹
Ароматические углеводороды
v=C-H 3100～3000см⁻¹
vC=C 1600，1500см⁻¹
Пик обертона 2000～1667см⁻¹
Замещенные ароматические соединения
Одинарный два, двойной три один, три два, четыре пять один, дополнительные семь
Четыре или пять водородов стоят около 750
Три соседних водорода 800～750
Два соседних водорода 860～800
Один водород 900～860
гидроксил
vO-H 3650～3590см⁻¹
vC=O 1740～1650см⁻¹
Эфиры
Фениловые эфиры и виниловые эфиры
vs(C-O-C) 1275～1200см⁻¹
вас（C-O-C） 1075～1020см⁻¹
Жирный эфир
вас（C-O-C） 1150～1050см⁻¹
карбонил
Кислота:vC=O 1710см⁻¹
Кетоны: vC=O 1715см⁻¹
Альдегиды: vC=O 1725 см⁻¹.
Эфиры: vC=O 1735см⁻¹
Хлорангидрид:vC=O 1800см⁻¹
vO=CH:2820，2720см⁻¹Двойные вершины
Амины и амиды
вх
Амин: 3500～3300см⁻¹
Первичные амиды
ваз 3350см⁻¹
против 3180см⁻¹
Вторичный амид: 3270 см⁻¹
Третичный амид: нет
δN-H
Первичный амин: 1650～1570см⁻¹
Вторичный амин: 1500 см⁻¹
vC=O 1690～1620см⁻¹
Основные характеристические пики амида
Нитросоединения
вас（NO₂） 1565～1540см⁻¹
vs (NO₂) 1385～1340см⁻¹
Инфракрасный спектрофотометр и подготовка проб
тип
Дисперсионный тип: инфракрасный спектрофотометр.
Тип помех: инфракрасный спектрометр с преобразованием Фурье
Введение в инфракрасный спектрометр с преобразованием Фурье (FT-IR)
Принцип работы
процесс
Источник света → инфракрасное излучение → интерферометр Майкельсона → интерференционный свет → осветить образец →Интерференционный свет с информацией об образце →Детектор →Интерференционная картина с информацией об образце →Компьютерная система→Косинусное преобразование Фурье функции интерференционной картины→Инфракрасная спектрограмма
Основные компоненты
источник света
То же, что и тип дисперсии
Лампа Нернста
Стержень из карбида кремния
монохроматор
Интерферометр Майкельсона
Фиксированное зеркало (M₁)
Движущееся зеркало (M₂)
Светоделитель (БС)
Детектор
Пироэлектрический детектор
Фотоэлектрический детектор
компьютерная система
Расчет косинусного преобразования Фурье
Интерферограмма с образцом спектральной информации → Обычный инфракрасный спектр с волновым числом по оси абсцисс.
преимущество
Быстрое сканирование
Высокое разрешение
высокая чувствительность
Может анализировать 10⁻⁹～10⁻¹²г ультра-следовых образцов.
Высокая точность
Точность волнового числа может быть измерена с точностью до 0,01 см⁻¹.
Широкий спектральный диапазон измерений
До 10～10⁴см⁻¹
Базовые приготовления
Образцы требований
Сухой и безводный
Чистота обычно должна быть выше 98%.
Метод подготовки проб
твердый образец
метод таблетирования
Обычно используемые дисперсионные среды: KBr.
Метод парафиновой пасты (метод пасты)
метод тонкой пленки
жидкий образец
метод жидкого пула
Метод зажима или метод мазка
проба газа
приложение
Качественный анализ
характеристическая частота
Определите, является ли это известным ингредиентом
Сравните со стандартным материалом
Проверьте стандартную диаграмму
Проверьте, идет ли реакция и вводятся или удаляются определенные группы.
Исследование геометрической конфигурации и трехмерной конформации сложных молекул.
Определение структуры неизвестных соединений
Спектральный анализ
программа
Источник и характер образца
Понимание источников и контекста
Определить температуры плавления и кипения.
Элементный анализ и оценка молекулярной массы молекулярной формулы соединения
Рассчитайте степень ненасыщенности Ω соединения.
Ω=n₄-(n₁-n₃)/2 1
0, соединение с насыщенной цепью
1. Двойная связь или алициклическое кольцо.
2. Одна парасвязь, или две двойные связи, или два кольца, или одна двойная связь, или одно кольцо.
≥4, бензольное кольцо
Определить существование определенной группы
характерная площадь
Не появление не означает, что его не существует
Определите ситуацию замены и способ подключения
Сравните со стандартной диаграммой
метод
Сначала функциональная область, затем область отпечатков пальцев
Сначала самый сильный пик, затем следующий по силе пик.
Сначала проверьте грубо, а затем внимательно ищите.
Сначала отрицай, а потом подтверждай
Набор связанных пиков подтверждает наличие функциональной группы.