87037

3

Metody badania struktury związków chemicznych, część "spcktro".

Imię i nazwisko:................................................................................................ Warszawa, 16.01.2004 r.

Zadanie 1

W widmie IR chlorowodoru ^,H³⁸Cl_ł 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.

Zadane 2

W widmie rotacyjnym tlenku węgla “C“0 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 CHj-CH_ł-CH(CH3)-CH_i-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.

Zadane 4

Funkcje falowe stanów dla energii elektronowej, oscylacyjnej i rotacyjnej, przybliżonych odpowiednio modelami: cząstki w pudle, oscylatora harmonicznego i rotatora sztywnego, ^ofr), MMę). Y_łn(d.o) są funkcjami własnymi odpowiednich hamiltonianów: H(x), H(q) i H(d,<J>). 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 l-»4,

-    czy funkcja Y*«(d.0) jest funkcją własną H(d.O).

Zadaiieg

W widmie ^JH NMR aminy C4H10NCI zaobserwowano następujące sygnały 8‘H: 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 ¹⁷0 (1=5/2) przyjmując, że wektor ten zachowuje reguły kwantowania momenm pędu.

Zadanie 7

Narysować przewidywane widmo ‘H NMR związku o strukturze:

VCH^H=r^cH>

ch₃—ch₂—o v=-/

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.

Z ad alit 8

Na przykładzie cykloheksanu-d_u rozpuszczonego w chlorku metylenu omówić wpływ efektów dynamicznych na widmo NMR Narysować odpowiednie widma Wykazać przydatność spektroskopu ^łH NMR w badaniach inwersji pierścienia