SPEKTROSKOPOWE METODY BADANIA STRUKTURY MATERII wiczenia rachunkowe dr

SPEKTROSKOPOWE METODY BADANIA STRUKTURY MATERII Ćwiczenia rachunkowe dr inż. Krzysztof Durka Konsultacje: mailowo kdurka@ch. pw. edu. pl kdurka@gmail. com

6. Spektroskopia IR cz. 3 + Raman

Spektroskopia Ramana R Rozpraszanie Rayleigh’a Poziom wirtualny -769 Rozpraszanie Pasmo Przejście Rayleigh’a stokesa oscylacyjne Intensywność Poziomy oscylacyjne Pasmo anty-stokesa +459 +769 Liczba falowa / cm-1 *28 s: Nie w podczerwieni, mówimy o obserwacji wzbudzeń stanów oscylacyjnych – używa się światła z zakresu widzialnego

Spektroskopia Ramana R Rozpraszanie Rayleigh’a Poziom wirtualny -769 Rozpraszanie Pasmo Przejście Rayleigh’a stokesa oscylacyjne Intensywność Poziomy oscylacyjne Pasmo anty-stokesa +459 +769 Liczba falowa / cm-1

Rozpraszanie Reyleigh’a przez cząsteczki powietrza (głównie O 2) w czasie dnia oraz wieczorem hv hv ’Światło wierzy, że przemieszcza się szybciej od wszystkiego, ale się myli. Nieważne, jak szybko pędzi, zawsze odkrywa, że ciemność dotarła na miejsce wcześniej i już na nie czeka. ’ ’Na początku było nic. I rzekł Bóg: „Niechaj stanie się światłość” i dalej nic nie było, tylko teraz można to zobaczyć. ’ Terry Pratchett

R Rozpraszanie Rayleigh’a λR = 632, 8 nm = 6, 328 ‧ 10 -7 m a) Intensywność Pasma stokesa -769 Pasma anty-stokesa R -459 -218 +218 Stokes: Liczba falowa / cm-1 Anty-Stokes: +459 +769

Zadanie 2. Porównaj widmo IR oraz widmo Ramana następującej cząsteczki – określ co jest przyczyną występujących różnic. Przyporządkuj poszczególne pasma do odpowiednich grup funkcyjnych. IR (a) Transmitancja (IR) Intensywność (Raman) Brak sygnału w IR 1640 cm-1 Raman Liczba falowa / cm-1 E. R. Hantz, M. D. Sonntag, C. S. Hamann, Raman Spectroscopy in the Undergraduate Curriculu, ACS, Washington, 2018.

Zadanie 2. Porównaj widmo IR oraz widmo Ramana następującej cząsteczki – określ co jest przyczyną występujących różnic. Przyporządkuj poszczególne pasma do odpowiednich grup funkcyjnych. Intensywność (Raman) IR Transmitancja (IR) (b) Raman Liczba falowa / cm-1

Zadanie 2. Porównaj widmo IR oraz widmo Ramana następującej cząsteczki – określ co jest przyczyną występujących różnic. Przyporządkuj poszczególne pasma do odpowiednich grup funkcyjnych. Transmitancja (IR) Intensywność (Raman) IR (c) (2 diastereoizomery) Raman Liczba falowa / cm-1

Zadanie 2. Porównaj widmo IR oraz widmo Ramana następującej cząsteczki – określ co jest przyczyną występujących różnic. Przyporządkuj poszczególne pasma do odpowiednich grup funkcyjnych. (d) Transmitancja (IR) Intensywność (Raman) IR Raman Liczba falowa / cm-1

Efekt izotopowy

Zadanie 4. Porównaj kompleksy karbonylkowe matali przejściowych: Ni(CO)4, Fe(CO)5, Cr(CO)6, Fe(CO)42 -, Fe(CO)62+ wiedząc, że w obszarze 1800 -2200 cm-1 pojawia się intensywne pasmo odpowiadające drganiu rozciągającemu wiązania potrójnego CO (Tabelka poniżej), oraz że niezwiązana cząsteczka tlenku węgla absorbuje przy długości fali 2143 cm-1. Porównaj stałe siłowe wiązań (załóż że w drganiu uczestniczą tylko atomy C i O). Z czego wynika obserwowany efekt przesunięcia pasma w widmie IR? Związek k / Ncm 1 CO 2143 Ni(CO)4 2057 Fe(CO)5 2034 Cr(CO)6 1981 Fe(CO)42 - 1790 Fe(CO)62+ 2204 18, 5 CO: = 18, 5 Ncm-1

Zadanie 4. Porównaj kompleksy karbonylkowe matali przejściowych: Ni(CO)4, Fe(CO)5, Cr(CO)6, Fe(CO)42 -, Fe(CO)62+ wiedząc, że w obszarze 1800 -2200 cm-1 pojawia się intensywne pasmo odpowiadające drganiu rozciągającemu wiązania potrójnego CO (Tabelka poniżej), oraz że niezwiązana cząsteczka tlenku węgla absorbuje przy długości fali 2143 cm-1. Porównaj stałe siłowe wiązań (załóż że w drganiu uczestniczą tylko atomy C i O). Z czego wynika obserwowany efekt przesunięcia pasma w widmie IR? Związek k / Ncm 1 CO 2143 18, 5 Ni(CO)4 2057 17, 1 Fe(CO)5 2034 16, 7 Cr(CO)6 1981 15, 8 Fe(CO)42 - 1790 12, 9 Fe(CO)62+ 2204 19, 6 Konfiguracja elektronowa

Zadanie 4. Porównaj kompleksy karbonylkowe matali przejściowych: Ni(CO)4, Fe(CO)5, Cr(CO)6, Fe(CO)42 -, Fe(CO)62+ wiedząc, że w obszarze 1800 -2200 cm-1 pojawia się intensywne pasmo odpowiadające drganiu rozciągającemu wiązania potrójnego CO (Tabelka poniżej), oraz że niezwiązana cząsteczka tlenku węgla absorbuje przy długości fali 2143 cm-1. Porównaj stałe siłowe wiązań (załóż że w drganiu uczestniczą tylko atomy C i O). Z czego wynika obserwowany efekt przesunięcia pasma w widmie IR? Związek k / Ncm 1 CO 2143 18, 5 Ni(CO)4 2057 17, 1 Fe(CO)5 2034 16, 7 Cr(CO)6 1981 15, 8 Fe(CO)42 - 1790 12, 9 Fe(CO)62+ 2204 19, 6 Wiązanie σ Wiązanie zwrotne (back bonding) dxy 1. 815 e π*(CO) 0. 105 e

Zadanie 5. Przyporządkuj widma IR do związków (uwaga jest 10 związków i 9 widm). Podaj pasma, które umożliwiły dokonanie identyfikacji.

Zadanie 6. Do roztworu Na. OH/Et. OH dodano aceton a następnie benzaldehyd. Wytrącony produkt odsączono i zmierzono widma IR etanolu, acetonu, benzaldehedu i otrzymanego produktu X. a) Przyporządkuj podane widma do tych związków. b) Podaj pasma które umożliwiłyby identyfikację c) Określ strukturę powstałego produktu X. d) Oblicz stałą siłową wiązania C=O w cząsteczce acetonu, benzaldehydu oraz produktu X e) Przy jakich długościach fali pojawią się ramanowskie linie stokesowskie i anty-stokesowskie dla drgania rozciągającego C=O w acetonie jeżeli źródłem wzbudzenia jest laser argonowy jonowy (488, 0 nm).

Widmo 1

Widmo 2

Widmo 4

1620 cm-1 1660 cm-1 Widmo 3

Dziękuję za uwagę