Спектроскопски методи за анализ на органични съединения
Химия
ПОДОБНИ ДОКУМЕНТИ
Спектроскопски методи за анализ на органични съединения могат да бъдат използвани за идентифициране на техните структурни аспекти въз основа на интерпретация на информация, получена от записването на спектрите на абсорбция на електромагнитното излъчване, способни да прехвърлят количествено определени количества енергия към органични съединения.
Електромагнитно излъчване е форма на енергия, която може да бъде описана с помощта на две допълващи се теории на физиката:
Електромагнитното излъчване има свойствата на вълна характеризира се с:
дължина на вълната (разстояние, при което синусоидалната функция, която описва разпространението в пространството на променливи електрически сили и свързаното с него магнитно поле, изминава цикъл), изразено в метри [m] или подмножество (често nm: 1nm = 10 -9 m).
номер на вълната /λ (брой цикли на единица дължина), изразено в [m -1] или често в подмножители [cm -1].
честота (брой цикли в секунда) може да се изчисли, като се знае постоянната скорост на разпространение във вакуумното пространство, ° С = 2998 . 10 8 m/s, според доклада ν = ° С/λ; мерна единица за честота: s -1 = Hz.
2. Електромагнитното лъчение има свойства на корпускулата
енергия транспортирани от a фотон зависи от дължината на вълната на електромагнитното излъчване от отношението:
E = hc/ λ = зν
(където з е константа на Планк и има стойност 6 626 . 10 -34 дни)
Енергийните стойности могат да бъдат изразени в:
-джоули на мол [Jmol -1] (енергията, пренасяна от един мол фотони, се изчислява чрез умножаване на стойността, изразена в J, по броя на частиците в мол (числото на Авогадро N = 6,022 . 10 23 mol -1),
-електронен волт [eV] (1eV = 1,602 . 10 -19 J).
Общ електромагнитен спектър включва дължини на вълните, разположени в изключително широк диапазон: от космическа радиация (λ= 10 -14 m) до радиовълни (λ= 10 2 m), или променлив електрически ток (λ= 10 6 m). Транспортираните енергии също варират в много широки граници, от много високи стойности за космическо излъчване до ниски стойности, характерни за електромагнитното излъчване с дълги вълни. Фигура 1 показва основните видове електромагнитно излъчване, характеризиращи се с дължина на вълната.
Фиг. 1. Основните видове електромагнитно излъчване.
След благоприятен сблъсък между фотон и молекулата на органично съединение може да се осъществи абсорбцията на електромагнитния квант; преносът на енергия става само когато е изпълнен резонансно състояние (количеството енергия, донесено от фотона, съответства на разликата между две механично-квантово определени енергийни нива на молекулата), показано схематично на фигура 2. Чрез абсорбиране на енергия молекулата преминава за много кратко време в възбудено състояние (високо енергийно състояние), след което се връща в фундаментална държава (ниско енергийно състояние) чрез освобождаване на енергия в процесите на релаксация. Връщането в основно състояние може да стане чрез излъчване на квант електромагнитно излъчване или най-често чрез нерадиационни процеси, при които енергията се отделя в околната среда под формата на топлина.
Фиг. 2. Преходи между количествено определени енергийни нива на органична молекула под действието на квант електромагнитно излъчване.
Основната връзка ΔE = hν представлява специфичната форма на закона за запазване на енергията в спектроскопията.
Абсорбционни спектри са графични изображения на интензивността на поглъщане в зависимост от дължината на вълната или други величини, характеризиращи електромагнитното излъчване.
Интерпретация на спектрите абсорбцията включва идентифициране на енергийни нива, участващи в преходите, които се извършват в процесите на възбуждане/релаксация на молекулите и корелация на положението, интензивността и формата на абсорбционни ленти с характерни структурни елементи на молекулите.
Присвояване на структури молекулярен анализ на органични съединения може да се направи чрез комбиниране на информацията, получена чрез интерпретиране на спектрите на абсорбция на електромагнитното излъчване от няколко ключови области, показани в таблица 1.
Таблица 1. Често важни спектроскопски методи за определяне на молекулярната структура на органичните съединения