Spektroskopia. Spotkanie pierwsze. Prowadzący: Dr Barbara Gil

Transkrypt

1 Spektroskopia Spotkanie pierwsze Prowadzący: Dr Barbara Gil

2 Temat rozwaŝań Spektroskopia nauka o powstawaniu i interpretacji widm powstających w wyniku oddziaływań wszelkich rodzajów promieniowania na materię 2/21

3 Plan spotkania 3/21 Cztery działy MS IR UV-VIS NMR Trzy spotkania MS IR UV-VIS (prawo Lamberta-Beera) NMR Podsumowanie, ćwiczenia

4 Spektrometria masowa 4/21 Spektrometria masowa Technika analityczna, której podstawą jest pomiar stosunku masy do jej ładunku elektrycznego (m/z) SłuŜy do: identyfikacji związków chemicznych i ich mieszanin ustalania struktury związków chemicznych ustalania ich składu pierwiastkowego ustalania składu izotopowego substancji ustalania składu złoŝonych mieszanin związków o wysokich masach molowych

5 Podstawa działania 5/21 Jonizacja cząsteczek badanej substancji i przyspieszenie w polu elektrycznym w próŝni Rozdzielenie strumienia jonów na składowe zaleŝnie od stosunku masy do ładunku (m/z) Jony naładowane dodatnio masa próbki powiększona o masę protonu lub protonów Jony naładowane ujemnie masa próbki pomniejszona masę protonu lub protonów Substancje niejonizujące Oznaczenie m/z przez dołączenie podstawnika obdarzonego ładunkiem lub podlegającego jonizacji utworzenie adduktów np. z sodem lub potasem

6 Wyznaczanie masy 6/21 Wyznaczanie dokładnej masy: na podstawie miejsca występowania sygnału niepofragmentowanego jonu w widmie m zw = (m/z) (z m cz ) gdzie: m zw - masa wyjściowej cząsteczki m/z - masa analizowanej cząsteczki w Daltonach do liczby ładunków elementarnych (z) m cz - suma mas cząstek lub jonów, które nadały ładunek

7 Od fragmentacji 7/21 Fragmentacja i jonizacja cząsteczki CH 3 CH 3 C CH 3 CH 3 e - słuŝy do wyznaczania dokładnej masy cząsteczkowej (C 5 H 12 ) + jon molekularny m/e: (C 4 H 9 ) + 57 (C 3 H 5 ) + 41 (C 2 H 5 ) + 29 (C 2 H 3 ) + 27 i inne int.: 100 pik podstawowy

8 do widma masowego 8/21 Widmo masowe 2,2,3-trimetylopentanu 100 pik podstawowy względna intensywność pik jonu molekularnego m/e

9 Spektroskopia IR 9/21 Promieniowanie elektromagnetyczne IR częstotliwość zbliŝoną do częstotliwości drgań wiązań chemicznych jest selektywnie pochłaniane wzbudzając drgania tych wiązań Absorpcja promieniowania IR Zmiany energii oscylacyjnej i rotacyjnej wiązań chemicznych Zmiana momentu dipolowego cząsteczki poprzez wykonywanie drgań cząsteczkowej rotacji i oscylacji drgań sieci złoŝonych drgań kombinacyjnych W widmie występuje szereg pasm absorpcyjnych odpowiadających drganiom określonych wiązań

10 Klasyfikacja drgań normalnych 10/21 Rodzaje drgań wzbudzanych przez promieniowanie IR Drgania zginające w płaszczyźnie poza płaszczyzną Drgania rozciągające symetryczne asymetryczne

11 Drgania a widmo 11/21 Drgania rotacyjne i oscylacyjne Widmo powietrza H 2 O 0,15 CO 2 0,10 Absorbancja 0,05 0, ν, cm -1

12 Drgania rotacyjne i oscylacyjne 12/21 Cząsteczka H 2 O Nieliniowa Rotacja powoduje zmiany momentu dipolowego obecność widma rotacyjnego 0,15 Absorbancja 0,10 0,05 0, ν, cm ν, cm -1

13 Drgania rotacyjne i oscylacyjne 13/21 Cząsteczka CO 2 Liniowa, symetryczna brak widma rotacyjnego Rotacja nie powoduje zmiany momentu dipolowego 0,15 Absorbancja 0,10 0,05 0, ν, cm -1 drgania rozciągające symetryczne

14 Widma IR 14/21 Identyfikacja grup funkcyjnych typ związku alken alkin aromat alkohol/fenol amina amid aldehyd keton ester kwas karboksylowy amid grupa funkcyjna C-H rozciągające C=C rozciągające C-H rozciągające C C rozciągające C-H rozciągające C-H zginające C=C zginające O-H rozciągające N-H rozciągające C=O rozciągające częstotliwość ~ ~

15 IR przykłady, alkeny 15/21 Pent-1-en CH 3 -CH 2 -CH 2 -CH=CH 2 charakterystyczne: C=C rozciągające CH 3 zginające CH 3 -CH 2 -CH 2 -CH=CH 2

16 IR przykłady, związki aromatyczne 16/21 Toluen charakterystyczne: C=C overtony i drgania 'oddychające' pierścienia CH 3 zginające

17 IR przykłady, alkohol 17/21 Cykloheksanol charakterystyczne: O-H rozciągające dla wolnych i związanych OH CH 3 zginające

18 IR przykłady, ester 18/21 Ester etylowoproprionowy charakterystyczne: C=O rozciągające C-O rozciągające

19 IR przykłady, kwas karboksylowy 19/21 Kwas proprionowy charakterystyczne: O-H rozciągające dla wolnych i związanych OH C=O grupy karboksylowej

20 IR przykłady, aminy 20/21 Anilina charakterystyczne: N-H rozciągające i zginające C-N - zginające

21 IR przykłady, amidy 21/21 Amid kwasu proprionowego charakterystyczne: N-H rozciągające i zginające C-N rozciągające i zginające C=O rozciągające