87035

Metody badania struktury związków chemicznych, część "spektro".

1

Imię i nazwisko:

Warszawa, 16.01.2004 r.

Zadanie 1

W widmie UV butadienu, zmierzonym w temp. 300K, występuje pasmo absorpcji dla A. = 114,2 nm. Zakładając przybliżenie energii elektronów x modelem cząstki w pudle potecjału wyznaczyć względne obsadzenie poziomów energetycznych, pomiędzy którymi nastąpiło przejście. Wykazać, że przejście to jest dozwolone. Zadanie 2

W widmie Ramana cząsteczki ^r^ składowa Rayleigha występuje przy v₀=22938 cm'¹. W obszarze pasm stokesowskich znaleziono pasmo przy Vi=22617 cm'¹. Zakładając przybliżenie oscylatorem harmonicznym wyznaczyć położenie składowej antystokesowskiej v₂ oraz obliczyć stałą siłową w cząsteczce TBr* Naszkicować widmo. Przedstawić problem na odpowiednim diagramie poziomów energetycznych. Wyznaczyć położenie pasm stokesowskiego i antystokesowskiego w widmie Ramana bromu ⁸¹Brj naświetlanego tym samym promieniowaniem.

Zadaiic 3

Na przykładzie kwasu a-metylowalerianowego CH₃-CHi-CHj-CH(CH₃)-COOH (M=116) omówić rozpad a oraz przegrupowanie McLafferty'ego w alifatycznych kwasach karboksylowych (badania MS), Narysować widmo. Jakie pasma (podać wartości m/z) wystąpią w tym widmie. Przedstawić przykład tworzenia piku metastabilnego w widmie tego kwasu.

Zadanie 4

Funkcje falowe stanów dla energii elektronowej, oscylacyjnej i rotacyjnej, przybliżonych odpowiednio modelami: cząstki w pudle, oscylatora harmonicznego i rotatora sztywnego, (^x)» fa)* Yj (z?0)

są funkcjami własnymi odpowiednich hamiltonianów: H(x), H(q) i H(d,«j>).

Podać postacie wyrażeń wyjściowych, pozwalających obliczyć lub sprawdzić:

-    średnią wartość pędu oscylatora harmonicznego w drugim stanie wzbudzonym,

-    średnią wartość położenia oscylatora harmonicznego w stanie podstawowym.

-    średnią wartość energii całkowitej rotatora sztywnego w pierwszym stanie wzbudzonym.

-    czy dozwolone są przejścia energetyczne: elektronowe 1—>3, oscylacyjne l-»2, rotacyjne 4->7,

-    czy funkcja ^lP₀(x) jest funkcją własną H(x).

ZadaniŁS

W widmie 'H NMR związku CsHaO^ zaobserwowano następujące sygnały 8'H: 9,81 (s, 1H), 7,62 (d. 2H). 7,11 (d. 2H). 4,51 (s, 3H). Dublety wykazują tę samą stałą sprzężenia. Określić strukturę związku. Zinterpretować sygnały w widmie.

Zadanie 6

Wiedząc, że operator kwadratu długości wektora momenui pędu komutuje z operatorami swoich składowych i z operatorem Hamiltona dla rotatora sztywnego podać postacie wyrażeń wyjściowych pozwalających obliczyć wartości długości tego wektora i jego składowej zetowej. Usytuować w przestrzeni wektor dla j = 2. Funkcją własną hamiltonianu jest funkcja Y,._B Zadaiic 7

Narysować przewidywane widmo 'H NMR związku o strukturze:

-CHj

CHj

Określić orientacyjne położenia sygnałów w widmie. Podać intensywności poszczególnych sygnałów, również w multipletach. Przypisać sygnały odpowiednim grupom protonów. Narysować diagram poziomów energetycznych uzasadniający rozszczepienie sygnałów. Narysować możliwe ułożenia przestrzenne spinu protonu wchodzącego w rezonans. Obliczyć wartości długości wektora spinu i jego składowej zetowej. żadaiie 8

Na przykładzie roztworu N,N-dimetyloformamidu w ksylenie omówić wpływ efektów dynamicznych na widmo NMR Narysować odpowiednie widma. Wykazać przydatność spektroskopii *H NMR w badaniach wewnętrznej rotacji.