Metody badania struktury związków chemicznych, część "spektro". 3
Imię i nazwisko: ................................................................................................ Warszawa, 16.01.2004 r.
Zadanie 1
W widmie IR chlorowodoru 1H35C1, zmierzonym w temp. 300K, występują m.in. pasma absorpcji dla 2885,9 cm-1 (silne), 5668,0 cm-1 (słabe) i 8347,0 cm-1 (słabe). Zakładając przybliżenie energii drgań modelem oscylatora anharmonicznego zidentyfikować pasma, przedstawić przejścia energetyczne na odpowiednim diagramie i wyznaczyć względne obsadzenie poziomów energetycznych dla przejścia podstawowego.
Zadanie 2
W widmie rotacyjnym tlenku węgla 12C16O wystąpiły m.in. sąsiednie pasma o liczbach falowych: 11,51 cm-1 i 15,35 cm-1. Obliczyć:
- moment bezwładności cząsteczki
- długość wiązania w tej cząsteczce
- liczby kwantowe rotacji (j) odpowiadające poziomom, między którymi nastąpiły przejścia.
Zadanie 3
Rozważyć fragmentację p-metylowalerianianu metylu CH3-CH2-CH(CH3)-CH2-COO-CH3 (M=130) w badaniach MS. Które fragmenty powstające w wyniku rozpadów i przegrupowań pokażą się w odpowiednim widmie MS? Narysować to widmo. Jakie pasma (podać wartości m/z) wystąpią w tym widmie. Przedstawić przykład tworzenia piku metastabilnego w widmie tego estru.
Zadanie 4
Funkcje falowe stanów dla energii elektronowej, oscylacyjnej i rotacyjnej, przybliżonych odpowiednio modelami: cząstki w pudle, oscylatora harmonicznego i rotatora sztywnego, Ψn(x), Ψv(q), Yj,m(ϑ,φ) są funkcjami własnymi odpowiednich hamiltonianów: H(x), H(q) i H(ϑ,φ). Podać postacie wyrażeń wyjściowych, pozwalających obliczyć lub sprawdzić:
- średnią wartość pędu elektronu w drugim stanie wzbudzonym,
- średnią wartość energii elektronu w stanie podstawowym,
- dokładną wartość energii rotatora w stanie podstawowym,
- czy dozwolone są przejścia energetyczne: oscylacyjne 1→2, oscylacyjne 7→8, rotacyjne 1→4,
- czy funkcja Yj,m(ϑ,φ) jest funkcją własną H(ϑ,φ).
Zadanie 5
W widmie 1H NMR aminy C4H10NCl zaobserwowano następujące sygnały δ1H: 5,32 (s, 2H), 3,56 (q, 2H), 3,02 (s, 3H), 1,86 (t, 3H). Określić strukturę związku. Zinterpretować sygnały w widmie.
Zadanie 6
Przeanalizować możliwe ułożenia przestrzenne wektora spinu jądra 17O (1=5/2) przyjmując, że wektor ten zachowuje reguły kwantowania momentu pędu.
Zadanie 7
Narysować przewidywane widmo 1H NMR związku o strukturze:
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.
Zadanie 8
Na przykładzie cykloheksanu-d11 rozpuszczonego w chlorku metylenu omówić wpływ efektów dynamicznych na widmo NMR. Narysować odpowiednie widma. Wykazać przydatność spektroskopii 1H NMR w badaniach inwersji pierścienia.