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Galería de mapas mentales Mapa mental de espectrofotometría infrarroja IR0.8~500μm

Mapa mental de espectrofotometría infrarroja IR0.8~500μm

Este es un mapa mental sobre espectrofotometría infrarroja IR0.8~500μm, que incluye la relación entre el espectro infrarrojo y la estructura molecular, el espectrofotómetro infrarrojo y la preparación de muestras, etc.

Editado a las 2023-11-06 09:35:23,

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Mapa mental de espectrofotometría infrarroja IR0.8~500μm

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Espectrofotometría infrarrojaIR 0,8~500 μm

Fundamental

producir

Se produce cuando el nivel de energía vibratoria y el nivel de energía rotacional cambian de cada grupo y enlace químico en la molécula.

Espectroscopia de vibración-rotación. espectro de absorción molecular

Actividad infrarroja: cambios en el momento dipolar.

Condición: Energía de luz infrarroja (fotón E) = diferencia del nivel de energía de vibración de la molécula (número de onda ΔE)

Porcentaje de transmitancia de luz infrarroja: número de onda o longitud de onda

Niveles de energía vibratoria y espectros vibratorios.

Resonadores y curvas de energía potencial.

Energía de vibración y frecuencia de vibración.

Vibración E = (V 1/2)hv

v: frecuencia de vibración molecular

V: número cuántico de vibración

Número de onda=1/λ=v/c=1/2πc×√K/μ

m=mA×mB/(mA mB)

Número de onda=1302/√K/μ’

Calcular la frecuencia vibratoria fundamental de ciertos grupos.

μ’=MA×MB/(MA MB)

Pico de frecuencia fundamental y pico de frecuencia de sobretonos

Pico de frecuencia fundamental

V₀→V₁

Lineal: 3N-5

No lineal: 3N-6

El número de picos de frecuencia fundamental es mucho menor que el número de vibraciones fundamentales calculado teóricamente.

pico armónico

Región del infrarrojo cercano, picos débiles, aumentan las características de identificación de estructuras moleculares.

Pico de octava de frecuencia

V₀→V₂/V₃: Pico de frecuencia doble/Pico de frecuencia triple

La frecuencia de vibración v es ligeramente inferior a un múltiplo entero del pico de frecuencia fundamental v

La intensidad es muy débil y difícil de medir directamente.

Pico de frecuencia combinado

pico de frecuencia de diferencia

Tipos de vibración y grados de libertad de vibración.

Tipo de vibración

Vibración de estiramiento v

Solo cambie la longitud del enlace

Escalado simétrico vs.

Telescópicos asimétricosⅴas

Vibración de flexión δ

Solo cambia los ángulos de enlace.

Vibración de flexión en el plano β

Vibración de tijera δs

Vibración de balanceo en el plano ρ

Vibración de flexión fuera del plano γ

Vibración de balanceo fuera del plano ω

vibración de torsión τ

grados de libertad de vibración

Grados de libertad de vibración = grados de libertad moleculares (3N) - (grados de libertad traslacionales grados de libertad rotacionales)

Moléculas no lineales: 3N-6

Molécula lineal: 3N-5

Sólo dos grados de libertad rotacionales.

Cada grado de libertad vibratorio puede considerarse como una forma de vibración básica (pico de frecuencia fundamental) de la molécula, que tiene su propia frecuencia de vibración característica.

Áreas de características, áreas de huellas dactilares y picos de correlación

área característica

4000～1333cm⁻¹(2,5~7,5μm)

Absorción característica de los principales grupos funcionales.

Picos característicos

El pico de absorción es "escaso" y fácil de identificar → área de banda característica

Área de huellas dactilares

La región de baja frecuencia de 1333~400cm⁻¹ (7,5~25μm) en el espectro infrarrojo

Vibración de estiramiento y diversas vibraciones de flexión del enlace simple C-X (X=C,N,O)

Pequeños cambios en la estructura molecular provocarán cambios obvios en el espectro del área de la huella dactilar.

efecto

¿Qué grupos están presentes en los compuestos circunstanciales?

Determinar la estructura fina de un compuesto.

pico de correlación

Número de picos de absorción

Teóricamente, cada grado de libertad vibratorio (número de vibración básico) produce un pico de absorción en el espectro infrarrojo.

De hecho, el número de picos suele ser menor que el número de vibraciones fundamentales.

Vibración inactiva infrarroja

degenerar

cubrir

Caer fuera de la región del infrarrojo medio

La intensidad es demasiado débil para ser medida.

La intensidad del pico de absorción.

Denominado intensidad máxima o tamaño del coeficiente de absorción molar ε

Depende de: la magnitud del cambio en el momento dipolar de la molécula durante la vibración

Los grupos polares más fuertes (C=O, C-X, etc.) vibran y tienen mayor intensidad de absorción.

El momento dipolar está relacionado con la simetría de la estructura molecular. Cuanto mayor es la simetría de la vibración, menor es el cambio en el momento dipolar molecular durante la vibración y más débil es la intensidad de la banda.

Completamente simétrico, sin cambios en el momento dipolar, sin absorción

Diferentes modos de vibración conducen a diferentes intensidades máximas de absorción.

ε(ⅴas)>ε(va)

ε(v)>ε(β)>ε(γ)

La intensidad máxima absoluta se expresa mediante el coeficiente de absorción molar ε

Cuando ε>100, significa que el pico es muy fuerte, vs.

Cuando ε=20~100, pico fuerte, s

Cuando ε=10~20, pico medio fuerte, m

Cuando ε=1~10, pico débil, w

Cuando ε<1, pico extremadamente débil, vw

Cuando se utiliza espectroscopía infrarroja para análisis cualitativo, la intensidad máxima generalmente se refiere a la intensidad relativa.

Intensidad máxima y representación del comportamiento.

s (fuerte)

m(m)

w(débil)

b(pico ancho)

sh (hombro)

Factores que afectan la posición de la banda.

Factores internos

efecto electronico

Efecto de inducción (efecto I)

El grupo aceptor de electrones mueve el pico de absorción hacia la alta frecuencia.

Compite por los electrones, reduce la polaridad del grupo de conexión, aumenta K, cuanto mayor sea el número de onda, y pasa al área de número de onda alto.

Efecto de conjugación (efecto C)

El efecto de conjugación desplaza el pico de absorción a la región de número de onda bajo.

Se promedia la densidad de electrones, K disminuye y se mueve al área de número de onda bajo

efecto espacial

Obstáculo estérico

La coplanaridad del sistema conjugado se ve afectada o destruida y la frecuencia de absorción se mueve en la dirección de números de ondas elevados.

Tensión del anillo (efecto de tensión del ángulo de unión)

A medida que el anillo se contrae, el ángulo de unión disminuye y la tensión del anillo aumenta.

Los dobles enlaces del anillo se debilitan y la frecuencia de vibración de estiramiento de los dobles enlaces se reduce.

El doble enlace fuera del anillo y el grupo carbonilo en el anillo se fortalecen y aumenta la frecuencia de vibración de estiramiento del doble enlace.

efecto de enlace de hidrógeno

ⅴ cambia a un número de onda bajo y la banda del espectro se vuelve más amplia y más fuerte

Enlaces de hidrógeno intramoleculares (independientes de la concentración)

La banda de vibración que se estira se desplaza significativamente hacia la dirección del número de onda bajo

Enlaces de hidrógeno intermoleculares (dependientes de la concentración)

tautomerismo

Efectos de acoplamiento vibratorio y resonancia (Fermi)

acoplamiento de vibración

dividir

resonancia de fermi

Acoplamiento de vibración especial

Los picos de sobrefrecuencia se refuerzan o se dividen en picos dobles.

efectos externos

efecto disolvente

Grupo polar: polaridad del disolvente ↑, v↓

Cambios en la concentración y temperatura de la solución.

Diferencias en los tipos de espectrómetros infrarrojos

La relación entre el espectro infrarrojo y la estructura molecular.

Reglas de distribución de picos de frecuencia fundamentales.

CH,O-H,N-H

>2700

CH insaturado, OH, NH

ⅴ>3000

CH, OH, NH

γ<900

CH, OH

β=1500～1300

CC, CO, CN

v=1300～900

C=C, C=O, C=N, NH

Alrededor de 1700

CC, NN tres claves

v=alrededor de 2200

Espectro típico

alcanos

vC-H

CH₃

vaso=2960

frente a = 2870

CH₂

vaso=2926

frente a = 2852

v=2890

δC-H

CH₃

δas=1450

δs=1375

Cuando dos o tres CH₃ están en el mismo átomo de carbono, δs1370 se duplica

CH₂

δas=1465

Olefinas

vC=C 1695～1540cm⁻¹(1650)

v=C-H 3100～3000cm⁻¹

Alquenos sustituidos

Sencillo reemplaza 990, 910

trans doble sustitución 970

A C doble reemplaza 890

Tres reemplaza 820

Cis doble sustitución 690

alquinos

vC≡C 2270～2100cm⁻¹

v≡C-H 3300cm⁻¹

Hidrocarbonos aromáticos

v=C-H 3100～3000cm⁻¹

vC=C 1600,1500cm⁻¹

Pico entonado 2000～1667cm⁻¹

Aromáticos sustituidos

Sencillo dos, doble tres uno, tres dos, cuatro cinco uno, más siete

Cuatro o cinco hidrógenos cuestan alrededor de 750

Tres hidrógenos adyacentes 800～750

Dos hidrógenos adyacentes 860～800

Un hidrógeno 900～860

hidroxilo

vO-H 3650～3590cm⁻¹

vC=O 1740～1650cm⁻¹

Éteres

Éteres fenílicos y éteres vinílicos.

vs（C-O-C） 1275～1200cm⁻¹

vaso（C-O-C） 1075～1020cm⁻¹

Éter graso

vaso（C-O-C） 1150～1050cm⁻¹

carbonilo

Ácido:vC=O 1710 cm⁻¹

Cetonas: vC=O 1715cm⁻¹

Aldehídos: vC=O 1725 cm⁻¹

Ésteres: vC=O 1735 cm⁻¹

Cloruro de ácido:vC=O 1800 cm⁻¹

vO=C-H:2820,2720cm⁻¹Picos dobles

Aminas y amidas

Amina: 3500～3300cm⁻¹

Amidas primarias

vaso 3350cm⁻¹

frente a 3180 cm⁻¹

Amida secundaria: 3270 cm⁻¹

Amida terciaria: ninguna

δN-H

Amina primaria: 1650～1570cm⁻¹

Amina secundaria: 1500 cm⁻¹

vC=O 1690～1620cm⁻¹

Principales picos característicos de la amida.

Compuestos nitro

vas（NO₂） 1565～1540cm⁻¹

frente a (NO₂) 1385～1340cm⁻¹

Espectrofotómetro infrarrojo y preparación de muestras.

tipo

Tipo dispersivo: espectrofotómetro infrarrojo

Tipo de interferencia: espectrómetro infrarrojo por transformada de Fourier

Introducción al espectrómetro infrarrojo por transformada de Fourier (FT-IR)

principio de funcionamiento

proceso

Fuente de luz → radiación infrarroja → interferómetro de Michelson → luz de interferencia → ilumina la muestra →Luz de interferencia con información de muestra →Detector →Patrón de interferencia con información de muestra →Sistema informático→Transformada de coseno de Fourier de la función de patrón de interferencia→Espectrograma de infrarrojos

Los componentes principales

fuente de luz

Igual que el tipo de dispersión

lámpara nernst

varilla de carburo de silicio

monocromador

Interferómetro de Michelson

Espejo fijo(M₁)

Espejo móvil (M₂)

Divisor de haz (BS)

Detector

detector piroeléctrico

detector fotoeléctrico

sistema informático

Cálculo de la transformada del coseno de Fourier

Interferograma con información espectral de muestra → Espectro infrarrojo ordinario con número de onda como abscisa

ventaja

Escanea rápido

Alta resolución

alta sensibilidad

Puede analizar muestras de ultratrazas de 10⁻⁹～10⁻¹²g

Alta precisión

La precisión del número de onda se puede medir con precisión hasta 0,01 cm⁻¹

Amplio rango espectral de medición

Hasta 10～10⁴cm⁻¹

preparación de la muestra

Requisitos de muestra

Seco y sin agua

La pureza generalmente debe ser superior al 98%.

Método de preparación de muestras

muestra solida

método de tableta

Medios de dispersión de uso común: KBr

Método de pasta de parafina (método de pasta)

método de película delgada

muestra liquida

método de piscina líquida

Método de pinza o método de frotis

muestra de gas

solicitud

Analisis cualitativo

frecuencia característica

Identificar si es un ingrediente conocido.

Comparar con material estándar

Consultar con tabla estándar

Comprobar si la reacción avanza y si ciertos grupos se introducen o eliminan.

Estudio sobre la configuración geométrica y conformación tridimensional de moléculas compuestas.

Determinación de la estructura de compuestos desconocidos.

Análisis de espectro

programa

Fuente y naturaleza de la muestra.

Comprender las fuentes y el contexto

Determinar los puntos de fusión y ebullición.

Análisis elemental y estimación del peso molecular de la fórmula molecular del compuesto.

Calcular el grado de insaturación Ω de un compuesto.

Ω=n₄-(n₁-n₃)/2 1

0, compuesto saturado de cadena

1. Un doble enlace o un anillo alicíclico

2. Un parabond o dos dobles enlaces o dos anillos o un doble enlace o un anillo

≥4, un anillo de benceno

Determinar la existencia de un determinado grupo.

área característica

No aparecer no significa que no exista.

Determinar la situación de reemplazo y el método de conexión.

Comparar con el gráfico estándar

método

Primero el área de características, luego el área de huellas dactilares

Primero el pico más fuerte, luego el siguiente pico más fuerte.

Primero verifique aproximadamente y luego busque con atención

Negar primero y luego afirmar.

Un conjunto de picos relacionados confirma la presencia de un grupo funcional