Giri w Yakn IR ve IR blgesi n
Giriş w Yakın IR ve IR bölgesi n n 2500 -25000 nm dalga boyu 4000 -400 cm-1 dalga boyu Absorbans ya da geçirgenlik w İnfrared (IR) spektroskopisi maddenin infrared ışınlarını absorplaması üzerine kurulmuş bir spektroskopi dalıdır. Dalga boyu ya da dalga sayısı
Elektrokmanyetik Spektrum
IR ışınları w Titreşim w Dönme enerji seviyelerini değiştirirler. Moleküler Titreşim =1/2 (k/ )1/2 A B k : yayın esneklik katsayısı : Topların indirgenmiş kütlesi 1/ =1/m. A+1/m. B
IR ışınları w “Basit harmonik titreşim” denir. w Titreşim potansiyel enerjisi dalga mekaniğine göre çözülürse: n n E=( +1/2)(h/2 )(k/ )1/2 E =( +1/2)(h ) h: planck sabiti
Bir molekül genel olarak üç türlü hareket yapar 1. Titreşim hareketi 2. Ağırlık merkezi etrafında dönme (rotasyon) hareketi 3. Çizgisel (translasyon) hareket
1. Titreşim hareketi a) Gerilme (esneme) ya da bağ açısını değiştirmeyen titreşimler Simetrik Asimetrik b) Eğilme ya da bağ açısını değiştiren titreşimler Düzlemde Sallanma Burkulma Uzayda Çok atomlu moleküllerde titreşimlerin hepsi vardır.
Bir maddenin kaç absorpsiyon bandı vereceği onun içindeki atom sayısına ve çizgisel olup olmadığına bağlıdır. w Molekül açılıysa 3 N-6 n SO 2 açılı molekül: Ø 3 N-6=3*3 -6=3 absorpsiyon bandı verir. w Çizgisel ise 3 N-5 N=moleküldeki atom sayısı v 3’ün anlamı bir atomun 3 eksen yönünde de hareket olanağı olduğunu gösterir. v n CO 2 çizgisel molekül: Ø 3 N-5=3*3 -5=4 absorpsiyon bandı verir
w Overton: Beklenenden çok ancak zayıf bandlar w Kapling: Bir molekülde bir bağ için görülmesi gereken absorpsiyon pikinin yerinde gözlenmeyip, titreşimlerin birbirini etkileyip iki ayrı absorpsiyon bandı oluşmasıdır. Ø CO 2 için C=O 1871 cm-1 de gözlenmesi gereken pik O=C=O 1337 ve 2349 cm-1 de iki pik şeklinde ortaya çıkması
Kapling şu durumlarda görülür; 1. Bir atom bağlı iki titreşim arasında 2. Bir molekülde frekansı birbirine çok yakın iki titreşim arasında
IR bölgesindeki Absorpsiyon Bölgeleri w Grup frekans bölgesi 4000 – 1300 cm-1 w Parmak izi bölgesi 1300 – 650 cm-1 w
Organik bileşiklerdeki fonksiyonel gruplar
Grup frekans bölgesi 4000 – 1300 cm-1 w 4000 -2500 cm-1: Hidrojenin kütlesi 19 ya da küçük atomlarla olan gerilme titreşimlerinden ileri gelir. w 3700 -3000 cm-1: O-H ve N-H esneme titreşimleri frekansı absorpsiyonu w 3300 cm-1: asetilen C-H esneme titreşimi w 3300 -3000 cm-1: aromatik C-H titreşimleri w 3000 -2850 cm-1: alifatik C-H w 2745 -2710 cm-1: karbonil hidrojen w 2600 -2550 cm-1: S-H
2500 – 1300 cm-1 bölgesi; w 2440 -2350 cm-1 w 2260 -2090 cm-1 w 2250 -2225 cm-1 w 2180 -2120 cm-1 P-H Si-H C=C C=N N=C-
1950 – 1550 cm-1 bölgesi: Bu bölgeye karbonil çift bağları bölgesi denir. w 1700 cm-1: aldehitler, ketonlar, karbonatlar, asitler, amidler w 1770 -1725 cm-1: asit anhidritler, klorürler, esterler w 1690 -1600 cm-1: C=C, C=N grupları w 1650 -1450 cm-1: aromatik halkalar 2. Parmak izi bölgesi: 1300 -650 cm-1, tek bağ gerilme ve eğilme titreşimleri
IR Spektroskopisinin Uygulamaları w Yapı bulunması w Nitel analiz w Hidrojen bağının bulunması w Atomlar arasındaki bağ uzunluklarının ve açılarının bulunması w Saflık denetiminde ve endüstride kullanılması w Nicel (kantitatif) analiz
Frekanstan grup bulunması 1. Bir maddenin spektrumunu aldıktan sonra spektrumdaki bir frekansın hangi gruba ait olduğunu bulmak için önce korelasyonlar tablosuna bakılır ve frekansın hangi gruba ya da gruplara ait olduğu kabaca gösterilir. 2. Söz konusu grubun, etrafında bulunan grupların etkisi ile frekans ya da frekanslar EK-1’deki tablodan aranır. 3. Tablodan görüleceği gibi bir fonksiyonel grubun frekansı, bağlandığı gruba ya da yere göre oldukça büyük sayılabilecek değişiklikler gösterir. Buna frekans kayması denir.
Grup frekanslarını değiştiren Etkiler 1) Molekül içi etkiler Ø Ø Ø Kapling Komşu bağın kuvvet sabiti Elektronik etki 2) Molekül dışı etkiler Ø Ø Dipolar etkilenme Hidrojen bağı ile etkilenme
Kaynaklar w Turgut Gündüz, ”İnstrümental Analiz”, A. Ü. Fen Fak. Kimya Böl. Ankara, 1990. w D. A. , Skoog, Holler, F: J. And Nieman, T. A. , “Principles of Instrumental Analysis”, Fifth Ed. , Harcourt Brace & Company, Chicago, 1998.
- Slides: 18