Facteurs affectant Fréquences d'absorption IR

July 19

Facteurs affectant Fréquences d'absorption IR


Atoms sont comme deux ans: toujours en mouvement. Contrairement à deux ans, cependant, les atomes sont généralement liés à d'autres atomes. Cela limite la direction, l'étendue et la façon dont les atomes peuvent se déplacer. (IR) La spectroscopie infrarouge utilise ces mouvements atomiques à des substances d'identité. En exposant une substance donnée à des fréquences infrarouges spécifiques, les scientifiques peuvent déterminer les fréquences auxquelles la substance absorbe l'énergie plus ou moins infrarouge. Ces fréquences correspondent aux mouvements des atomes liés au sein de la substance et la disposition spécifique de ces atomes.

Liberté Vibrational et Absorption

Les molécules absorbent des quantités d'énergie correspondant aux mouvements vibratoires des atomes qu'ils contiennent. Le mouvement vibratoire d'une molécule, ou sa liberté de vibration, est calculée selon la formule suivante 3n - 6, dans laquelle n représente le nombre d'atomes dans la molécule. Par exemple, une molécule de formaldehyde, CH2O, ayant un atome de carbone doublement lié à un atome d'oxygène et unique lié à deux atomes d'hydrogène, tous à des angles de 120 degrés, a une liberté de vibration de six: (3 x 4) - 6 = 6. les six voies dans lesquelles une molécule d'CH2O peuvent vibrer déterminer les fréquences de l'énergie infrarouge que la molécule absorbe et donc le spectre infra-rouge, elle produira. Contrairement formaldéhyde, une molécule telle que le CO2, avec tous ses atomes dans une ligne, aura seulement 3n - 5 degrés de liberté de vibration.

Étirage

Stretching se réfère à raccourcir et d'étirement des liaisons entre deux atomes. Cet étirement peut être symétrique ou asymétrique. Par exemple, les deux liaisons carbone-hydrogène du formaldéhyde peuvent raccourcir et allonger de façon symétrique dans le même sens au même moment, ou une liaison carbone-hydrogène peut réduire asymétriquement, tandis que les autres allonge puis allonger la suite tandis que l'autre se raccourcit. CH2 étirement symétrique de l'énergie infrarouge absorbe à 2785 cm ^ -1 dans le spectre infrarouge; asymétrique CH2 étirage absorbe de l'énergie infrarouge à 2850 cm ^ -1 dans le spectre. Symmetric étirement de la double liaison carbone-oxygène produit une signature forte absorption à 1750 cm ^ -1. Le niveau d'énergie plus élevé de l'absorption carbone-oxygène provient de la plus grande résistance de la double liaison carbone-oxygène et des variations du moment dipolaire, ou la concentration de la charge électrique entre les deux atomes de carbone. atomes triples liés tels que les nitriles (CN), à leur tour, produisent une absorption d'énergie infrarouge supérieure à atomes doublement liés.

Rocking et secouaient

Rocking et secouaient représentent des vibrations planes simultanées de deux molécules liées, sans changements dans les longueurs de liaison de ces molécules. Le CH2 de formaldéhyde peut subir ces types de vibrations ainsi. Levez-vous et maintenez vos bras écartés à un angle de 90 degrés. Le corps est l'atome de carbone et chacun d'entre vos mains est un atome d'hydrogène. Maintenant, tournez votre torse avant et en arrière tout en gardant vos bras tendus. Vos mains, hydrogènes, se balancer d'avant en arrière dans l'espace tout en conservant la même séparation spatiale. Ceci est à bascule. Maintenant, maintenez vos bras sous le même angle, mais déplacer vos bras vers le haut et vers le bas en même temps. Ceci est le mouvement vibratoire scientifiques appellent remuant. Formaldéhyde montre CH2 bascule absorption infrarouge à 1250 cm ^ -1; il montre une faible énergie CH2 remuant à 1165 cm ^ -1. Frétillant et rocking vibrations représentent des niveaux d'énergie plus faible que d'étirer les vibrations, car il faut plus d'énergie pour comprimer ou étirer une liaison que de le plier.

scissoring

Le dernier type de mouvement vibratoire démontré par des atomes liés est Scissoring. Comme une paire de ciseaux, ce mouvement planaire décrit deux atomes liés se déplacent vers l'autre, puis loin sans changer la longueur de leurs obligations, tout comme les conseils d'une paire de ciseaux que vous ouvrez et fermez les ciseaux. Le mouvement virbrational scissoring de CH2 dans le formol est plus élevé en énergie que remuant et à bascule, mais moins d'énergie que les étirements. Il produit un niveau d'absorption relativement faible à 1485 cm ^ -1.

Tendances générales

Les composés dans lesquels un seul atome d'hydrogène est lié à un atome d'oxygène, d'azote ou de carbone absorbent de l'énergie à des fréquences supérieures à infrarouge, produisant des signatures d'absorption sur la gauche du spectre. Ces obligations sont riches en énergie parce que les tronçons d'hydrogène légers, ou vibre, très rapidement dans son lien, semblable à la manière d'un ballon de pagaie sur une chaîne de caoutchouc réverbère rapidement contre la palette si vous maintenez la palette correctement. Suivant dans l'ordre de l'énergie et à proximité du centre du spectre, sont des atomes double et triple liaison de carbone, d'oxygène et d'azote. Moins d'énergie et plus proche du côté droit du spectre, dans ce qu'on appelle la région d'empreintes digitales, sont une seule liaison carbone-carbone, carbone-oxygène et des atomes de carbone-azote.