Найти в Дзене
Россия Страна Ученых

Исследование колебательных переходов многоатомных молекул

Анализ валентных и деформационных характеристических колебаний предложенных образцов методом ИК-Фурье-спектроскопии. Инфракрасная спектроскопия - один из наиболее плодотворных современных физических методов исследования строения молекул - все более широко применяется не только в органической, но и в неорганической химии и химии комплексных соединений. При помощи спектроскопии ( и инфракрасной в частности) можно решать следующие задачи: Спектр - совокупность всех значений какой-либо физической величины, характеризующих систему или процесс. Различают дискретный и непрерывный спектры, подробнее можно почитать тут. Энергию молекулы в первом приближении можно разделить на три аддитивные составляющие, связанные с Скорость электронов значительно больше скорости колебательного движения ядер, которая в свою очередь значительно больше скорости молекулярного вращения. Так как вращательные уровни расположены сравнительно близко один к другому, переходы между ними характеризуются малыми частотами

Анализ валентных и деформационных характеристических колебаний предложенных образцов методом ИК-Фурье-спектроскопии.

Инфракрасная спектроскопия - один из наиболее плодотворных современных физических методов исследования строения молекул - все более широко применяется не только в органической, но и в неорганической химии и химии комплексных соединений. При помощи спектроскопии ( и инфракрасной в частности) можно решать следующие задачи:

  • Количественный анализ
  • Идентификация (как известных, так и неизвестных веществ)
  • Проводить структурный анализ
  • Изучать ыотофизические характеристики соединений
  • Исследовать межмолекулярные взаимодействия

Спектр - совокупность всех значений какой-либо физической величины, характеризующих систему или процесс. Различают дискретный и непрерывный спектры, подробнее можно почитать тут.

Энергию молекулы в первом приближении можно разделить на три аддитивные составляющие, связанные с

  • вращением молекулы как целого
  • с колебаниями образующих молекулу атомов
  • с движением электронов в молекуле

Скорость электронов значительно больше скорости колебательного движения ядер, которая в свою очередь значительно больше скорости молекулярного вращения.

ELECTROMAGNETIC RADIATION AND RADIO WAVES, источник фото https://www.mpoweruk.com/radio.htm
ELECTROMAGNETIC RADIATION AND RADIO WAVES, источник фото https://www.mpoweruk.com/radio.htm

Так как вращательные уровни расположены сравнительно близко один к другому, переходы между ними характеризуются малыми частотами (большие длины волн).

Диаграмма Яблонского
Диаграмма Яблонского

Экспериментальные исследования большого числа молекул, обладающих одними и теми же химическими группами, показали, что независимо от изменения в остальной части молекулы, эти одинаковые группы поглощают в узком диапазоне частот. Такие частоты получили название характеристических или групповых. Для валентных колебаний меняется преимущественно длина связи, для деформационных колебаний - углы между связями.

Знание формы колебаний позволяет понять, связано ли изменение частоты колебания с электронными эффектами (например, влияние заместителя в молекуле) или с кинематическими (например, влияние растворителя).
Знание формы колебаний позволяет понять, связано ли изменение частоты колебания с электронными эффектами (например, влияние заместителя в молекуле) или с кинематическими (например, влияние растворителя).

Пример спектрального оборудования для ИК спектроскопии и краткий обзор метода:

Вопросы, которые могут помочь лучше разобраться в данном методе:

  1. Какова наиболее часто встречающаяся причина отклонений от закона Бугера-Ламберта-Бера для ИК-спектроскопии?
  2. В чем принципиальное отличие Фурье-ИК-спектрометров?
  3. Какую область ИК-спектров называют областью отпечатков пальцев?
  4. Как составить таблицу колебательных и вращательных переходов для полученных спектров с указанием положения данных колебаний с их характеристикой (симметричные, антисимметричные, валентные и деформационные)?

Проект Россия Страна Ученых - это открытые городские экскурсии с аудиогидами, посвященные жизни и деятельности российских ученых, изобретателей, организаторов науки, основателей наукоемких производств и учебных учреждений, а также ботанические и геохимические экскурсии.