SPEKTROSKOPIA W PODCZERWIENI Podzia zakresu IR cm1104m NIR

SPEKTROSKOPIA W PODCZERWIENI

Podział zakresu IR cm-1=104/μm • NIR 12500 -4000 cm-1 0. 8 -2. 5 μm • MIR (IR) 4000 -400 cm-1 2. 5 -25 μm • FIR 400 -10 cm-1 25 -1000 μm

Promieniowanie – teoria korpuskularno-falowa Energia kwantu promieniowania: E = hν własności korpuskularne ν = c/λ własności falowe E = hν = hc/λ h=6. 6*10 -34 J*s c=3*108 m/s

Oddziaływanie promieniowania z materią Materia może oddziaływać z promieniowaniem poprzez absorpcję lub emisję.

Rodzaje energii wewnętrznej układów materialnych • • Energia translacji Energia rotacji → ≈ 10 -23 J/cząst. Energia oscylacji → ≈ 10 -20 J/cząst. - IR Energia elektronów orbitali atomowych i cząsteczkowych • Energia spinów niesparowanych elektronów lub jąder o właściwościach magnetycznych

Reguły wyboru Przejścia energetyczne mogą odbywać się tylko między dozwolonymi poziomami energetycznymi

Widmo oscylacyjno-rotacyjne

Widmo oscylacyjno-rotacyjne CO

Liczba drgań cząsteczki • Cząsteczka m-atomowa ma 3 m stopni swobody nieliniowa – 3 m-6 drgań podstawowych liniowa – 3 m-5 drgań podstawowych • Drgania są aktywne w IR tylko tedy, gdy powodują zmianę momentu dipolowego cząsteczki → H 2, N 2, Cl 2 – nieaktywne → I-Cl, CO – aktywne

Drgania w cząsteczce H 2 O

Drgania cząsteczki CO 2

Rodzaje drgań grupy CH 2

Drgania rozciągające

Obliczanie częstości przykładowych drgań rozciągających Wiązanie f [N/cm] obl. dośw. C=O 12. 1 1731 1850 -1600 C-H 5. 0 3032 3000 -2850 C-N 4. 9 1135 1250 -1000 O-H 7. 0 3553 3800 -2700 C=C 9. 7 1657 1900 -1500

Obliczanie częstości przykładowych drgań rozciągających Wiązanie f [N/cm] obl. dośw. C=O 12. 1 1731 1850 -1600 C-H 5. 0 3032 3000 -2850 C-N 4. 9 1135 1250 -1000 O-H 7. 0 3553 3800 -2700 C=C 9. 7 1657 1900 -1500

Energia potencjalna oscylatora harmonicznego

Drgania obserwowane w MIR i NIR n = 0, 1, 2, 3……. . ΔE=hν drgania podstawowe - MIR ΔE=2*hν 1 nadton – MIR/NIR ΔE=3*hν 2 nadton - NIR

Jak wyglądają typowe widma MIR

Zakresy widma IR

Zakresy widma IR

Najważniejsze zakresy MIR • 3650 -3200 cm-1 – ν(OH), ν(NH), • 1800 -1600 cm-1 – ν(C=O), ν(C=C), ν(C=N), δ(NH 2) • 2700 -2000 cm-1 – νas(X=Y=Z) • 3000 -2700 cm-1 – ν(C-H) (CH 2, CH 3) • 1500 -1350 cm-1 – δ(CH 2, CH 3) • 3200 -3000 cm-1 – ν(C-H) (alkeny, Ar) • 1600 -1500 cm-1 – ν(C=C) (Ar) • 1350 -1000 cm-1 – ν(C-O)

Interpretacja widm MIR • Nie należy próbować zinterpretować wszystkich istniejących pasm absorpcji • Badać kolejno podane wyżej zakresy • Wnioskować zarówno o obecności grup funkcyjnych na podstawie istnienia charakterystycznych pasm absorpcji, jak i o ich braku, gdy pasma nie występują • UWAGA – położenie pasm może zmieniać się nawet o 20 cm-1 przy zmianie warunków uzyskiwania widma!!

Zależność wyglądu widma MIR od warunków otrzymywania Cyklopentanon • A - CCl 4 • B – CS 2 • C - CHCl 3 • Film

Typowe widmo alkanu

Alkan i alken

Typowy alkin

Typowy alkohol alifatyczny

Typowe widmo ketonu alifatycznego

Typowe widmo związku nitrowego

Sposoby przygotowania próbek

Sposoby przygotowania próbek do pomiarów w świetle przechodzącym • Substancje stałe – Pastylki KBr – Roztwory CCl 4, CS 2, CHCl 3, CH 2 Cl 2, CH 3 CN – Zawiesina w Nujolu, heksachlorobutadienie, polichlorotrifluoroetylenie – na płytkach Na. Cl • Ciecze – Cienki film – Roztwory CCl 4, CS 2, CHCl 3, CH 2 Cl 2, CH 3 CN • Gazy – kuwety gazowe

Schemat kuwety gazowej

ATR -całkowite osłabione odbicie