CHEMIA ORGANICZNA SEMESTR LETNI

JAKOŚCIOWA ANALIZA ZWIĄZKÓW ORGANICZNYCH

„Koło 1”

Schemat postępowania analitycznego w jakościowej analizie związków organicznych

- badania wstępne

• jakościowa analiza pierwiastkowa

• badanie i zaliczenie substancji do odpowiedniej grupy rozpuszczalności

• określenie grup funkcyjnych i zaliczenie ich do odpowiednich grup połączeń (aldehydy, ketony, alkohole lub inne)

• próba identyfikacji substancji na podstawie właściwości fizycznych zanotowanych w powyższych punktach w oparciu o tabele z właściwościami fizycznymi, w przypadku niepowodzenia przystępuje się do kolejnego punktu

• otrzymanie krystalicznych pochodnych związku i porównanie ich temperatur topnienia z danymi tabelarycznymi

• opracowanie protokołu

Badania wstępne:

• próba spalania (odróżnienie związków organicznych od nieorganicznych, organiczne się zwęglają, można tez stwierdzić obecność metalu w powstałym popiele) Można także zwrócić uwagę na zapach

• oznaczenie właściwości fizycznych i ocena czystości związku( temperatura topnienia ciała stałego i temperatura wrzenia cieczy, skręcalność właściwa, współczynnik załamania światła i gęstość cieczy) Gdy temperatura topnienia waha się na pograniczu 1-2°C to związek jest czysty, w przypadku większych wahań występują zanieczyszczenia.

Związki org. są przeważnie bezbarwne, lecz może wystąpić zabarwienie spowodowana grupami związków: nitrowe, nitrozowe, azowe, chinony, barwniki lub produkty utlenienia fenolu i amin aromatycznych

Zapach posiadają niżej cząsteczkowe estry, a niektóre związki nitrowe aromatyczne zapach gorzkich migdałów.

• oczyszczanie substancji - głównie destylacja i krystalizacja

• rozdzielenie mieszanin na jednorodne związki ( stosuje się w przypadku marnych rezultatów procesu destylacji i krystalizacji)

Przed przystąpieniem do rozdzielania należy dokonać prób wstępnych:

- badanie organoleptyczne (stan skupienie składników mieszaniny i liczba faz mieszaniny

- próbę odparowania frakcji lotnej

- badania odczynu

Rozdział składników mieszaniny tworzącej zawiesinę substancji stałej w cieczy:

• rozdział poprzez odsączenie

• uzyskany przesącz oczyszcza się poprzez destylacje

• gdy niepełny rozdział przy sączeniu poddaje się krystalizacji

Ciecze nie mieszające się rozdziela się w rozdzielaczu a każdą z warstw poddaje destylacji

Rozdział związków tworzących roztwór substancji stałej w lotnej cieczy

• rozdział na drodze destylacji

• tę metodę stosuje się gdy uzyskano pozytywną próbę odparowania frakcji lotnej

Rozdział mieszanin dwuskładnikowych na drodze ekstrakcji za pomocą rozpuszczalników polarnych - rozdział mieszanin dwuskładnikowych złożonych:

• substancji o charakterze kwaśnym i obojętnym

• substancji o charakterze zasadowym i obojętnym

• substancji o charakterze kwaśnym i zasadowym

dobre wyniki otrzymuje się gdy te substancje są nierozpuszczalne w wodzie a rozpuszczalne w eterze bądź w chloroformie

Mieszanina kwaśna i obojętna

• rozpuszczenie w eterze lub chloroformie

• ekstrakcja roztworu eterowego wodnym roztworem NaOH

• substancja o charakterze kwaśnym tworzy sole sodowe nie rozpuszczalne w eterze

• składnik kwaśny rozpuszcza się w warstwie wodnej

• składnik obojętny pozostaje w warstwie eterowej

• aby wyodrębnić składnik obojętny należy przemyć w. eterową wodą i suszyć bezwodnym siarczanem sodowym, dalej oddestylować rozpuszczalnik.

• wyodrębniając składnik kwaśny chłodzi się lodem i zakwasza 20% kwasem siarkowym - składnik kwaśny wydzieli się w postaci oleju lub osadu

Mieszanina zasadowa i obojętna

• składnik zasadowy oddziela się na drodze ekstrakcji eterowego roztworu mieszaniny wodnym roztworem HCl-u

• aminy tworzą z kwasem sole amoniowe nie rozpuszczalne w eterze a rozpuszczalne w wodzie

• z warstwy eterowej wyodrębnia się składnik obojętny zaś z kwaśnych warstw wodnych składnik zasadowy

Mieszanina kwaśna i zasadowa

• wyodrębnienie składnika zasadowego z warstwy eterowej

• składnik kwaśny z alkalicznych warstw wodnych

JAKOŚCIOWA ANALIZA PIERWIASTKOWA

Jakościowa analiza pierwiastków obejmuje wykrycie następujących pierwiastków obecnych w związkach organicznych, dodam, że należy te pierwiastki przeprowadzić w proste związki nieorganiczne (wyjątek tlen) gdyż same nie dają charakterystycznych reakcji:

1. węgiel - występuje jako dwutlenek węgla

2. wodór - jako woda

3. azot - jako cyjanki lub amoniak

4. siarka - jako siarczki nieorganiczne

5. fluorowce - halogenki nieorganiczne

6. tlen

1.Wykrywanie WĘGLA I WODORU

Pozytywna próba spalania jest dostatecznym dowodem na obecność węgla, a w przypadku związków łatwo sublimujących lub termo rozkładalnych obecność węgla stwierdza się za pomocą prażenia substancji z tlenkiem miedziawym.

• następuje utlenienie węgla do dwutlenku węgla

• CO2 wykrywa się w postaci nie rozpuszczalnego w wodzie węglanu baru lub wapnia

• woda pojawia się w postaci kropelek na górnych ściankach probówki

Odczynniki:

1. sproszkowany tlenek miuedziowy wyprażony

2. roztwór Ba(OH)2 lub Ca(OH)2 nasycony

Obserwacje:

Wysuszona substancja wymieszana w probówce z tlenkiem miedziowym podczas prażenie dale utleniające gazy które wprowadza się do roztworu wodorotlenku wapnia lub baru, wydzielenie nierozpuszczalnego węglanu świadczy o obecności WĘGLA

2.Mineralizacja Substancji Organicznej

Polega na stapianiu substancji organicznej z metalicznym sodem. Azot, siarka i chlorowce przekształcają się w proste związki nieorganiczne o strukturze jonowej: SIARCZEK SODU, HALOGENEK SODU i CYJANEK SODU

• sód metaliczny wielkości ziarna grochu w probówce

• dodaje badaną substancję i ogrzewa

• po stopieniu drugą taką samą porcje analizowanej substancji

• ogrzewa próbówkę do czerwonego żaru

• zanurza w wodzie lub dalej rozbija

• przesącz powinien być bezbarwny - posłuży do prób na SIARKE, AZOT i FLUOROWCE

2.1 WYKRYWANIE AZOTU

Próba Lassaigne'a

Próba z Benzydyną

Azot luźno związany wykrywa się bezpośrednio poddając alkalicznej hydrolizie (azot wydziela się w postaci amoniaku)

2.1.1 Próba Lassaigne'a:

Przeprowadzenie uzyskanego w procesie mineralizacji cyjanku sodu w błękit pruski

Próba jest niepewna dla związków lotnych, nitrowych, azowych, dwuazowych i pochodnych pirolu. Pojawienie się błękitnego osadu lub zabarwienia świadczy o obecności azotu.

Odczynniki:

• siarczan żelazawy FeSO4

• kwas siarkowy H2SO4

Reakcja:

2 NaCN + FeSO4 > Fe( CN )2 + Na2SO4

Fe( CN )2 + 4NaCN > Na4{Fe( CN )6 }

3 Na4{Fe( CN )6 } + 2 Fe2(SO4)3 > Fe4 {Fe( CN )6 }3 + 6 Na2SO4

błękit Pruski

barwa niebieska

2.1.2 Próba z Benzydyną

W próbie benzydynowej następuje utlenienie benzydyny do błękitu benzydynowego. W przypadku obecności jodu może pojawić się zielone zabarwienie lub osad.

Jeśli w badanej próbce znajduje się azot pojawi się niebieskie zabarwienie lub osad

Odczynniki:

• kwas octowy

• roztwór benzydyny w kwasie octowym

• roztwór siarczanu miedziowego

• roztwór octanu kadmowego

NaCN + Ch3 COOH > HCN + CH3 COONa

2 HCN + CuSO4 > Cu( CN )2 + H2SO4

2 Cu( CN )2 + 2 ( NH₂-C₆H₄-C₆H₄-NH₂ ) > NH₂-C₆H₄-C₆H₄-NH₂ + NH=C₆H₄=C₆H₄=NH + 2 Cu CN + 2 HCN

2.1.3 Próba na azot luźno związany

Alkaliczna hydroliza do soli kwasu karboksylowego i amoniaku, mocznik wydziela amoniak podczas procesu stapiania bez dodatku wodorotlenku sodowego. W wyniku reakcji obecność azotu stwierdza się po charakterystycznej woni amoniaku

R-COONH4 + NaOH > R-COONa + NH3↑ + H2O

.

R-CONH2 + NaOH > R-COONa + NH3↑

R-CN + NaOH > R-COONa + NH3↑

2.2 WYKRYWANIE SIARKI

Próba z nitroprusydkiem sodu

Próba z octanem ołowiawym

Siarkę organicznie związaną mineralizuje się do siarczku sodu dopiero dalej wykonuje się poniższe próby

2.2.1 Próba z nitroprusydkiem sodu

Przebieg reakcji siarczku sodu z nitroprusydkiem sodu daje nietrwałe ciemnopurpurowe zabarwienie

Odczynniki - wodny roztwór nitroprusydku sodowego świeżo przygotowany

Na2S + Na2 Fe(CN)5 NO > Na4 Fe(CN)5 NOS

ciemno purpurowe zabarwienie

2.2.2 Próba z octanem ołowiawym

Polega na przekształceniu siarczku sodu w czarny siarczek ołowiu (osad)

Odczynniki:

• kwas octowy

• octan ołowiu

Na2S + (CH3 COO)2 Pb > PbS + 2 CH3 COONa

czarny osad

2.3 WYKRYWANIE FLUOROWCÓW

a) próba Beilsteina

b) fluorowiec silnie związany

• próba z azotanem srebrowym

• próba z tlenkiem wapnia i azotanem srebrowym

c) wykrywanie fluorowca luźno związanego

d) ustalenie rodzaju fluorowca

• próba na rozpuszczalność halogenku srebrowego w wodorotlenku amonowym

• próba z wodą chlorową

• próba eozynowa na brom

atom fluorowca silnie związany - wykrywa się go po procesie mineralizacji

atom fluorowca słabo związany - poprzedza się procesem alkalicznej hydrolizy do halogenku sodowego lub potasowego

2.3.1 próba Beilsteina

związki zawierające fluorowce tworzą z tlenkiem miedziowym lotne halogenki miedziowe, które barwią płomień palnika na ZIELONO

próba ta posiada znaczenie orientacyjne, gdyż pozytywną reakcje dają również związki organiczne pozbawione fluorowca, a zawierające AZOT - cyjanki, rodanki, mocznik, tiomocznik, pochodne pirydyny i chinoliny.

odczynnikiem jest miedź metaliczna w postaci siatki lub drutu

zielone zabarwienie płomienia zewnętrznego stożka może świadczyć o obecności fluorowca

2.3.2 Wykrywanie FLUOROWCA SILNIE ZWIĄZANEGO

Gdy przesącz po mineralizacji nie zawiera azotu i siarki wykonuje się próbę z AgNO3 według sposobu A, gdy stwierdzono obecność siarki lub azotu analizę wykonuje się według sposobu B

Odczynniki:

• kwas azotowy

• AgNO3

• H2SO4

próba z azotanem srebrowym sposób A bez S i N

• produkt mineralizacji zakwasza się kwasem azotowym i dodaje AgNO3

• wydzielenie serowatego białego lub żółtego osadu świadczy o obecności fluorowca

próba z azotanem srebrowym sposób B z siarką i azotem

• produkt mineralizacji zakwasza się H2SO4 i ogrzewa aż usunie się H2S i HCN

• dodać AgNO3

• wydzielenie serowatego białego lub żółtego osadu świadczy o obecności fluorowca

próba z tlenkiem wapnia i azotanem srebrowym

próba ta daje dobre wyniki bez wpływu obecności lub braku siarki czy azotu

odczynniki:

• tlenek wapniowy

• HNO3

• AgNO3 wodny roztwór

Nadmiar badanej substancji miesza się z tlenkiem wapnia, dalej praży, rozcieńcza w wodzie, zakwasza kwasem azotowym, dodaje AgNO3,a wydzielenie serowatego białego lub żółtego osadu świadczy o obecności fluorowca

2.3.3 Wykrywanie fluorowca luźno związanego

Atom fluorowca można przeprowadzić w stan jonowy na drodze alkalicznej hydrolizy w etanolu, tworzy się alkohol i krystaliczny halogenek potasowy nierozpuszczalny w etanolu. Dopiero po rozpuszczeniu w wodzie wykonuje się reakcję z AgNO3

2.3.4 ustalenie rodzaju fluorowca

1. próba na rozpuszczalność halogenku srebrowego w wodorotlenku amonowym

2. próba z wodą chlorową

3. próba eozynowa na brom

próba na rozpuszczalność halogenku srebrowego w wodorotlenku amonowym

płyn znad osadu halogenku srebrowego(uzyskanego w poprzednich próbach) się dekantuje a osad bada na rozpuszczalność w wodorotlenku amonowym

Osad biały fiołkowiejący na świetle i rozpuszczalny - obecność CHLORU

Osad jasnożółty serowaty, zieleniejący na świetle i rozpuszczalny - obecność BROMU

Osad jasnożółty serowaty zieleniejący i nierozpuszczalny - obecność JODU

próba z wodą chlorową

woda chlorowa utlenia jodki i bromki sukcesywnie do wolnego jodu lub bromu, jod rozpuszcza się w tetrachlorku węgla lub chloroformie z barwą purpurową, brom natomiast z barwa brunatno czerwoną, możan określać jod i brom obok siebie

warstwa rozpuszczalnika przyjmuje najpierw zabarwienie purpurowe (JOD) dalej po jego utlenieniu pojawia się zabarwienie brunatno czerwone(BROM)

brak zabarwienie świadczy o obecność CHLORU (gdy pozytywna próba z AgNO3)

2 I- > I2 > 2 HIO3

2 Br- > Br2 > 2 HBrO3

próba eozynowa na brom

utlenienie bromku sodowego do wolnego bromu i zabarwieniu się bibuły nasyconej roztworem fluoroesceiny na kolor czerwony (tworzenie się eozyny pod wpływem utleniających par bromu)

odczynniki:

• roztwór kwasu octowego

• dwutlenek ołowiowy

• bibuła nasycona fluoresceiną

2 NaBr + PbO2 + 4 CH3 COOH > Br2↑ + (CH3 COO)2 Pb +

+ 2 CH3 COONa + 2 H2O

fluoresceina (Br2) > Eozyna + HBr

2.4 WYKRYWANIE TLENU

odróżnienie połączeń tlenowych od beztlenowych

2.4.1. Próba jodowa

daje pewne wyniki tylko w przypadku związków nie zawierających JODU AZOTU i SIARKI, jod rozpuszcza się w związkach tlenowych z barwą brunatną, a w beztlenowych z purpurową

2.4.2. Próba z heksatiocyjanożelazinianem żelazowym Próba FEROKSOWA

daję rezultaty pod nieobecność azotu i siarki

związki zawierające tlen rozpuszczają heksatiocyjanożelazinian żelazowy(rodanek żelaziżelazowy) z barwą czerwoną

3. BADANIE ROZPUSZCZALNOŚCI

• 9 grup rozpuszczalności

• kolejny etap po ustaleniu jakościowego składu pierwiastkowego

• bardzo ważny etap analizy

• pozwala na zawężenie zakresu dalszych analiz

• związek rozpuszczalności a budowa związku

• w toku analizy bada się rozpuszczalność w danych rozpuszczalnikach w danej kolejności :

1. woda

2. eter

3. NaOH

4. NaHCO3

5. kwas solny

6. kwas siarkowy

7. kwas fosforowy

• woda i eter są rozpuszczalnikami obojętnymi

• stosowane są także inne rozpuszczalniki zwane reaktywnymi (kwasy i zasady),

• proces w nich rozpuszczania jest wynikiem reakcji chemicznej prowadzącej do związku rozpuszczalnego w wodzie

• najchętniej tworzą się połączenie o charakterze soli

• rozpuszczalność w analizie organicznej jest pojęciem umownym

• substancje uważa się za rozpuszczoną, gdy 0,1 g sub. stałej lub 0,2 ml cieczy rozpuści się w 3 ml rozpuszczalnika o temp pokojowej

3.1. GRUPY POZPUSZCZALNOŚCI

stosowany podział został opracowany wg Shrinera i Fusona , a wszystkie związki organiczne dzieli się na rozpuszczalne i nie rozpuszczalne w wodzie:

związki rozpuszczalne w wodzie

• E1 (związki rozpuszczalne w eterze)

• E2 (związki nierozpuszczalne w eterze)

związki nierozpuszczalne w wodzie : kwaśne zasadowe i obojętne:

a) związki kwaśne

• są rozpuszczalne w 5% NaOH (Kw1 i Kw2)

• Kw1 to mocne kwasy rozpuszczają się w 5% NaHCO3

• Kw2 to słabe kwasy i są w 5% NaHCO3 nierozpuszczalne

b) związki zasadowe tworzą grupę Z

• są nierozpuszczalne w 5 % NaOH

• rozpuszczalne w 5 % HCl

c) związki obojętne

• nierozpuszczalne w NaOH i HCl

• dzielą się na kilka grup w zależności od składu jakościowego i zachowania się w stężonym kwasie siarkowym i 85% H3PO4

• związki zawierające azot i siarkę - grupa R

• związki bez azotu i siarki i nierozpuszczalne w kwasie siarkowym - grupa N

• związki bez azotu i siarki i rozpuszczalne w H2SO4 - O1(rozpuszczalne w 85% H3PO4) i O2 - nierozpuszczalne

Znaleźć można odstępstwa od schematu klasyfikacji związków organicznych takich jak np. fenole, które nie rozpuszczają się w 5 % roztworze NaHCO3, wprowadzenie jednak grup nitrowych lub atomów fluorowca w pozycję orto lub para zwiększa kwasowość, co pozwala na rozpuszczenie się w 5% roztworze NaHCO3 i nie należą do grupy Kw2 tylko do Kw1

ZWIĄZKI ORGANICZNE

Schemat grup rozpuszczalności

grupa	rozpuszczalność	Rodzaje związków organicznych
E1	Woda + Eter +	Podgrupa A: związki obojętne wobec lakmusu nie zawierające azotu i siarki Aldehydy, ketony, estry, alkohole, etery, acetale, laktony, Podgrupa B: związki obojętne wobec lakmusu zawierające azot lub siarkę Amidy proste, alkiliwane, imidy, nitryle, karbaminiany, związki siarkowe Podgrupa C: związki o charakterze kwaśnym, żadko zawierające azot lub siarkę Kwasy, hyrdoksykwasy, fluorowcokwasy, fenole, halogenki, bezwodniki kwasowe Podgrupa D: związki zasadowe wobec lakmusu, zawierające azot Aminy trzech rzędów
E2	Woda + Eter -	Podgrupa A: związki o charakterze kwaśnym nie zawierającym azotu i siarki i fluorowców kwasy wielozasadowe i hyrdoksykwasy Podgrupa B: związki obojętne nie zawierające azotu i siarki i fluorowców 1,2 glikole, alkohole wielowodorotlenowe, hydroksyaldehydy, 1,2 dwuketony formaldehyd, cukry Podgrupa C: związki zawierające azot Sole amoniowe, amidy, tioamidy, aminy, aminokwasy Podgrupa D: związki zawierające sierkę Kwasy sulfonowe, sulfinowe i ich sole Podgrupa E: związki o charakterze soli Sole amin i kwasów

KW1	Woda - 5% NaOH + 5% NaHCO3 +	ZWIĄZKI O CHARAKTERZE SILNIE KWAŚNYM Podgrupa A: związki nie zawierające azotu Kwasy karboksylowe, sulfonowe, sulfinowe, alkilosiarkowe, hydroksykwasy, fenolokwasy, fenole z elektroujemnymi podstawnikami w pozycji orto i para , ketokwasy Podgrupa B: związki zawierające azot, rzadziej siarkę i fluorowce Cyjanokwasy, aminokwasy, fluorowcokwasy, nitrokwasy
KW2	Woda - 5 % NaOH + 5% NaHCO3 -	ZWIĄZKI O CHARAKTERZE słabo kwaśnym Podgrupa A: związki nie zawierające azotu i siarki Fenole, dwuketony, B-ketoestry, enole Podgrupa B : związki zawierające azot Oksymy, amidy, imidy, związki nitrowe, nitrofenole Podgrupa C: związki zawierające siarkę Tiole, tiofenole, pochodne amin, aulfonoamidy

Grupa	Rozpuszczalność	Rodzaje związków organicznych
Z	Woda - 5% NaOH - 5%HCL +	Związki zasadowe zawierające azot. Mogą także zawierać siarkę i fluorowiec Aminy alifatyczne i aromatyczne, trzech rzędów
R	Woda - 5% NaOH - 5% HCL -	Związki obojętne zawierające azot, rzadziej siarkę, może być również obecny fluorowiec Amidy proste i podstawione, nitryle, aminy aromatyczne, aminy aromatyczne III rzędowe, związki nitrowe III rzędowe, nitrozozwiązki , azozwiązki, sulfony, pochodne amin II rzędowych, merkaptany, rodanki, tioetery, azotyny, azotany, siarczany, i fosforany

Grupa	Rozpuszczalność	Rodzaje związków organicznych
N	Woda - 5%NaOH - 5%HCL - stęż H2SO4 -	Związki obojętne nie zawierające azotu i siarki Węglowodory alifatyczne nasycone, cykloalkany, węglowodory aromatyczne, fluorowcopochodne wymienionych węglowodorów, diaryloetery
O1	Woda - 5%NaOH - 5%HCL - stęż H2SO4 + 85% H3PO4 +	Związki obojętne o mniejszej liczbie atomów węgla niż 9 i nie zawierające azotu i siarki Alkohole, aldehydy, ketony, estry, oraz niektóre alkeny. Wyjątek stanowią benzoesan etylu, który w kwasie fosforowym jest nierozpuszczalny oraz acetofenon i szczawian etylu
O2	Woda - 5%NaOH - 5%HCL - stęż H2SO4 + 85% H3PO4 -	Związki obojętne o większej liczbie atomów węgla niż 9 i nie zawierających siarki i azotu Alkohole, aldehydy, ketony, estry, niektóre chinony, etery, węglowodory nienasycone, bezwodniki, chlorki kwasowe, laktony i acetale

+ oznacza rozpuszczalny

- oznacza nierozpuszczalny

4. ZASTOSOWANIE SPEKTROSKOPII ABSORPCYJNEJ

W PODCZERWIENI

W JAKOŚCIOWEJ ANALIZIE ZWIĄZKÓW

ORGANICZNYCH

Spektroskopia absorpcyjna w podczerwieni ( IR ) znajduje coraz szersze zastosowanie w analizie organicznej, jest pomocniczą metodą dla klasycznej analizy. Widma wykreśla się za pomocą spektrofotometrów, które to dostarczają cennych danych o obecności grup funkcyjnych. Występuje także metoda magnetycznego rezonansu jądrowego NMR oraz spektroskopia masowa MS. Dużą zaletą jest używanie jedynie niewielkich ilości substancji analizowanej, a wada wysoka cena aparatury

4.1 Teoria

• powstanie widma jest zawsze związane z absorpcją przez cząsteczkę związku pewnej ilości energii, powodującej wzbudzenie

• energia elektronów wynika z poziomów energetycznych zajmowanych przez elektrony

• energia oscylacji związana ze zmianą położenia atomów wzglądem stanu równowagi

• energia rotacji wynika z ruchu obrotowego cząsteczek

• o wzbudzeniu poszczególnych energii decyduje wielkość pochłoniętego kwantu

• wzbudzenie energii elektronów wymaga dużych kwantów energii promieniowania widzialnego i nadfioletowego

• wzbudzenie energii oscylacji potrzebuje mniejszej energii (średnia i bliska podczerwień)

• energia rotacji wymaga najmniejszych kwantów ( zakres podczerwieni i mikrofal )

• IR wykorzystuje tylko długość fal od 2,5 do 15µm/średnia podczerwień (zwana podczerwienią właściwą)

• kwanty tego promieniowania wzbudzają energię oscylacji

• drgania oscylacyjne rozciągające lub walencyjne (symetryczne i asymetryczne)

• drgania oscylacyjne deformacyjne lub zginające (płaskie nożycowe i wahadłowe oraz niepłaskie wachlarzowe i skręcające)

• jeżeli promieniowanie podczerwone posiada częstość równą częstości drgań oscylacyjnych wówczas może zajść absorpcja

• następstwem tego jest pojawienie się pasma absorpcyjnego w widmie

• nieliniowa cząsteczka o N atomach wykazuje 3N-6 możliwych drgań oscylacyjnych i teoretycznie taką samą liczbę pasm w widmie

• w praktyce nie obserwuje się przewidywanej liczby pasm (albo leżą zbyt blisko siebie, są zbyt słabe, leżą poza interesującym nas zakresem widma)

4.2. Rejestracja WIDM ABSORPCJI W PODCZERWIENI

1. można je wykreślić do wszystkich substancji niezależnie od ich stanu skupienia

2. do pomiaru widm gazów służą specjalne kuwety

3. widma substancji stałych wykreśla się w postaci prasowanych pastylek z bromku potasu w zawiesinie oleju parafinowego, w roztworach chloroformu, czterochlorku lub dwusiarczku węgla

4. dla cieczy wyznacza się je w z wyżej wymienionych roztworów lub w postaci filmu

5. rozpuszczalniki i środki zawieszające powodują zakłócenia obcymi pasmami

6. kuwety wykonane są z chlorku sodu

7. przed wykonaniem badania kuwetę i substancje badaną należy dokładnie osuszyć, gdyż woda wykazuje silne właściwości absorpcyjne

4.3. Określenie położenia PASM w WIDMIE

1. położenie pasma absorpcyjnego w widmie określa się za pomocą wielkości odłożonych na osi odciętych - długości fali przy której leży maksimum pasma

2. natężenie pasma absorpcji określa się najczęściej jako przepuszczalność wyrażoną w procentach

3. jako przepuszczalność określa się stosunek energii przepuszczonej przez próbkę do energii padającej na próbkę

4.4. WSTĘPNA INTERPRETACJA WIDM

• zakres krótkofalowy - długość fal λ od 2,50 do 7,15µm - pasma drgań rozciągających ważnych grup funkcyjnych ( OH , NH2, C=O, COOH, COOR, CO-NH2, także C-H oraz -C=C-

• zakres daktyloskopowy - długość fal λ od 7,15do 11,00µm, zakres najbardziej złożony, pasma wiązań C-C, C-O i C-N - dwa związki które wykazują różnice w zakresie daktyloskopowym nie są na pewno identyczne, nawet gdy pozostałe widma się pokrywają

• zakres długofalowy - długość fal λ od 11,00 do 15,4 µm - są to częstości charakterystyczne do związków aromatycznych i heterocyklicznych (drgania deformacyjne pierścienia) - brak silnych pasm wyklucza strukturę aromatyczną związku

4.5 Przykłady widm absorpcji

• olej parafinowy

• bromobenzen

• trans stilben

• alkohol pentylowy

• rezorcynol

• 1-hydroksy-2-metoksyetan

• acetofenon

• aldehyd benzoesowy

• octan etylu

• kwas benzoesowy

• kwas salicylowy

• bezwodnik kwasu bursztynowego

• acetanilid

• anilina

• chlorek etyloamoniowy

• kwas aminooctowy

• m-nitroanilina

• akrylonitryl

• D-glukoza

• Sulfanilami

1

---