Качественный анализ органических соединений по ИК-спектрам поглощения

Для расшифровки состава природных органических соединений нефти и нефтепродуктов и характеристики их свойств применяются оптические методы. Сюда относятся инфракрасная и ультрафиолетовая спектрометрия, метод комбинационного рассеяния света, определения показателя преломления и оптической активности. Вещество, через которое проходит излучение, поглощает лучи только определенной длины волны (частоты), и по закону Кирхгофа само вещество излучает только те лучи, которые оно в данных условиях поглощает. Каждый ион, атом, молекула дают характерные частоты в спектре поглощения, спектре испускания и спектре комбинационного рассеяния. Задачей спектрального анализа является определение этих характеристических частот, зная которые, можно определить качественный состав углеводородной смеси. Для этого существуют таблицы характеристических частот индивидуальных углеводородов. Для количественного анализа еще необходима оценка интенсивности излучения. [c.228]

Методы спектрофотометрического анализа основаны на качественном и количественном изучении спектров поглощения различных веществ в инфракрасной области спектра (невидимые электромагнитные колебания с длиной волны от 0,76 до 500 мк), видимой (от 0,76 до 0,4 мк) и ультрафиолетовой (от 0,4 до 0,01 мк). Задача спектрофотометрического анализа — определение концентрации вещества путем измерения оптической плотности на определенном участке видимого или невидимого спектра в растворе исследуемого вещества. Например, при определении хрома исследуют оптическую плотность раствора хромата желтого цвета, поглощающего свет в сине-фиолетовой части видимого спектра. При проведении фотометрического анализа необходимо создать оптимальные физико-химические условия (избыток реактива, светопреломление растворителя, pH раствора, концентрацию, температуру). Фотометрический анализ применяют для определения соединений различных типов окрашенных анионов кислот, перманганата, гидратированных катионов меди (II), никеля (II), роданидных комплексов железа (III), кобальта (II), различных гетерополикислот фосфора, мышьяка, кремния, перекисных соединений титана, ванадия, молибдена, лаков различных металлов с органическими красителями и др. Экстракционные методы разделения химических элементов основаны на различной растворимости анализируемого соединения в воде и каком-либо органическом растворителе. При этом происходит распределение растворенного вещества между двумя растворителями (закон распределения, 25). Для извлечения из водных растворов чаще всего применяют различные эфиры (диэтиловый эфир), спирты (бутиловый, амиловый спирт), хлорпроизводные (хлороформ, четыреххлористый углерод) и др. Иод можно извлечь бензолом, сероуглеродом, хлорное железо — этиловым или изопропиловым эфиром. [c.568]

Инфракрасная спектроскопия (ИКС) — раздел спектроскопии, охватывающий длинноволновую область спектра (>700 нм за красной границей видимого спектра). По инфракрасны.ч спектрам поглощения можно установить строение молекул различных органических (и неорганических) веществ антибиотиков, ферментов, алкалоидов, полимеров, комплексных соединений и др. По числу н положению пиков в ИК спектрах поглощения можно судить о природе вещества (качественный анализ), а по интенсивности полос поглощения — о количестве вещества (количественный анализ). Основные приборы — различного типа инфракрасные спектрографы. [c.57]

Молекулярные спектры поглощения вещества также находят приложение в качественном анализе, при этом первое место, бесспорно, принадлежит колебательным спектрам. Их исключительно широко используют в органическом качественном анализе для установления присутствия различных функциональных групп. В неорганическом качественном анализе их применение ограничивается чаще всего определением состава и структуры комплексных соединений. Использование колебательных спектров дает возможность установить наличие изомеров. данного вещества (например, цис- и транс-изомеров).-Один из вариантов метода, известный как метод отпечатков пальцев , позволяет идентифицировать не только отдельные функциональные группы, но и целые молекулы. В этом случае после того, как будут установлены основные функциональные группы исследованного соединения и на основании всех данных предложена его определенная структура и состав, сравниваются спектры поглощения в инфракрасной области образца и того чистого известного соединения, которое, как было допущено, идентично пробе При совпадении обоих спектров можно считать, что предполагаемый состав верен, а если спектры не совпадают, то спектр исследованного вещества сравнивают со спектрами других соединений, которые, как допускается, могут иметь состав, соответствующий анализируемому образцу. [c.196]

Если для жидкостей можно избежать применения растворителей, ведя измерения в тонких слоях, то для твердых веществ задача становится гораздо более сложной. Метод приготовления пленок испарением при нагревании в вакууме не является надежным, так как для многих испытанных образцов были обнаружены новые полосы поглощения, что могло явиться результатом различных превращений вещества (образование изомеров, полиморфные превращения), происходящих при испарении [23]. Приготовление взвеси мелко растертого вещества в очищенном парафиновом масле (Ыи]о1) или гексахлорбута-диене в основном пригодно лишь для качественных измерений из-за наличия сильных полос поглощения носителя и из-за невозможности определения содержания вещества с достаточной точностью. То же можно сказать и о различных видоизменениях этих методов [24]. В последнее время рекомендуется новый способ приготовления образцов в виде тонких таблеток. Для этого порошок, представляющий смесь мелко растертого КВг, прозрачного в инфракрасной области, и исследуемого вещества, подвергается в течение 15—20 мин. давлению порядка 20 г. В результате таблетка принимает вид стеклообразной массы КВг с равномерно распределенными вкраплениями частичек исследуемого вещества. Опытная проверка показала пригодность нового метода для количественных измерений [25—27]. Однако надо иметь в виду, что применение спектров поглощения веществ, снятых в твердом состоянии, для анализа жидких фракций, в которых эти вещества находятся в растворенном состоянии, может привести к ошибочным выводам. Имеющиеся опытные данные го ворят о наличии довольно значительных расхождений между ними. Так, для твердых парафинов в области 13—14,5 ц наблюдается дублет, тогда как в жидком состоянии и в растворе изооктана сохраняется лишь одна длинноволновая компонента с резко ослабленной интенсивностью [28]. Не исключена возможность, что аналогичным свойством обладают спектры многих других классов органических соединений с длинными парафиновыми цепями. В настоящее время делаются попытки объяснить эти явления с точки зрения теории поворотной изомерии и особенностей меж-молекулярного взаимодействия в кристаллической решетке [81]. [c.421]

Фундаментальная область. Фундаментальные колебания обычно наблюдаются между 2,5 и 50 мкм. Спектры поглощения в этой области являются в высшей степени характеристичными для отдельных частиц, поэтому можно проводить как качественный, так и количественный анализ. Для анализа органических соединений особенно интенсивно используют интервал между 2,5 и 15 мкм, так как здесь появляется большое число пиков поглощения функциональных групп. Большая часть рассматриваемого нами материала будет относиться именно к этой области. [c.726]

Таким образом, качественный анализ типов соединений в сложных смесях осуществляется по совокупности аналитических признаков, включающих наличие характеристических групп ионов в определенных гомологических рядах и их положение, относительные величины суммарных интенсивностей пиков ионов этих групп, а также форму распределения интенсивностей пиков внутри этих групп. Благодаря этому идентификация типов соединений в сложных смесях может быть сведена к хорошо формализуемым и легко автоматизируемым с помощью ЭВМ приемам анализа индивидуальных органических соединений по их масс-спектрам, с одной стороны, и к приемам анализа формы неразделенных пиков в газовой хроматографии или полос поглощения в абсорбционных спектрах — с другой. Для анализа смесей определенного происхождения, например нефтяных фракций, можно составить каталог типовых распределений характеристических групп ионов в масс-спектрах и пиков ионов в этих группах для различных типов соединений и использовать его при библиотечном поиске с помощью ЭВМ. [c.73]

Рентгеноэлектронная спектроскопия может служить не только для качественного, но и для количественного элементного анализа органических соединений. Точность ее данных — несколько весовых процентов [45]. Интенсивности. полос поглощения в инфракрасном спектре находятся в прямой зависимости от числа функциональных групп или отдельных связей, отвечающих этим полосам. Однако использование абсолютных значений интенсивностей в количественном органическом анализе не представляется достаточно надежным, тогда как относительные интенсивности позволяют сравнивать содержание данной функциональной группы или атомной группировки в различных образцах или даже внутри одной молекулы, если они находятся в различном структурном положении. [c.311]

А. Гиллем, Е, Штерн, Электронные спектры поглощения органических соединений, ИЛ, 1957. Книга содержит систематическое изложение большого экспериментального материала (полученного до 1951 г.) по спектрам поглощения органических соединений. В ней содержатся спектры ряда основных хромофоров, а также некоторые эмпирические и полуэмпирические правила, связывающие спектры со строением молекул. Подробно обсуждаются возможности применения электронной спектроскопии в качественном и количественном анализе и ряд других ее применений. [c.96]

Применение математических методов обработки информации по спектрам поглощения с широким использованием компьютеров. Специальные вопросы количественного анализа многокомпонентных смесей (качественные и количественные критерии для выбора оптимальных аналитических позиций при анализе методы планирования эксперимента для выбора и уточнения значений аналитических длин волн применение компьютеров в анализе смесей вопросы правильности и воспроизводимости) разрабатываются преимущественно в приложении к многокомпонентным смесям органических соединений. [c.316]

На Шестой научной сессии по химии сераорганических соединений докладывалось о начатых в Институте органической химии БашФАН СССР исследованиях сераорганических соединений по микроволновым спектрам поглощения [1 ]. Эти исследования имеют своей целью разработку методики однозначного качественного анализа сложных смесей сераорганических соединений и изучение физических свойств и структуры молекул. [c.237]

Исследование химиками-спектроскопистами достаточно сложных органических молекул, начавшееся приблизительно с 1935 года, распространилось на ближнюю инфракрасную область, и, пожалуй, ни один из физических методов определения структуры не развивался с такой быстротой, как инфракрасные спектры поглощения и раман-спектроскопия. Инфракрасные спектры обладают существенными преимуществами перед спектрами ближней ультрафиолетовой и видимой областей, поскольку они пригодны для соединений любого типа и дают значительно больше сведений о структуре однако недостатками этих спектров являются большая сложность и значительно меньшая возможность теоретического истолкования с помощью приближенных методов. Действительно, применение инфракрасной спектроскопии для качественного структурного анализа сложных молекул оказывается почти полностью эмпирическим. [c.333]

При идентификации молекул органических вешеств особое внимание уделяют области спектра 1300—600 см . В эту область попадают полосы, отвечающие колебаниям одинарных связей С—С, С—Н, С—О, атакже многие деформационные колебания. В результате сильного взаимодействия этих колебаний отнесение полос к отдельным связям невозможно, однако весь набор полос в этой области спектра является характеристикой ядерного остова (скелета) молекулы в целом. Эту область называют областью отпечатков пальцев. По колебательным спектрам в этой. области можно идентифицировать даже изомеры (см. табл. П1.12). По этим спектрам (область отпечатков пальцев ), используемым для идентификации соединений, обычно проводят качественный анализ смесей органических соединений и индивидуальных веществ. Однако надежность такой идентификации при анализе смесей не очень велика, так как многие функциональные группы (см. табл. П1.12) характерны для разных веществ, что приводит к перекрыванию полос поглощения, затрудняющему идентификацию [4]. [c.270]

Колориметрия основана на измерении поглощения окра-щенными растворами части световых лучей видимого участка спектра или всего видимого спектра (белый свет). Используют для количественного (реже — качественного) анализа растворов окрашенных органических соединений, неорганических соединений, имеющих собственную окраску или образующих окрашенные соединения со специально подобранными реактивами. Приборы для измерения интенсивности окраски раствора — фотометры и фотоэлектроколориметры. [c.213]

В этом разделе в общих чертах описываются основные применения спектроскопии в органической химии. Можно выделить два главных направления применения спектроскопии, которые, однако, иногда не могут быть строго разграничены. Это, во-первых, качественный и количественный анализы, которые проводятся эмпирическим сравнением спектров исследуемых и известных веществ, и, во-вторых, более или менее полное определение строения молекул вещества по его спектру. Спектральный анализ основывается на том, что всякое вещество обладает в одной из областей (инфракрасной, видимой или ультрафиолетовой) специфическим спектром, который может быть удобной и дающей высокую чувствительность анализа характеристикой вещества для его обнаружения и количественного определения. Одним из наиболее простых и наиболее распространенных применений спектроскопии является определение загрязнений, которое очень просто выполняется в том случае, когда примеси имеют полосы поглощения в области, прозрачной для основного соединения. Например, парафины и насыщенные алифатические спирты, эфиры и кислоты только очень слабо поглощают в большей части ультрафиолетовой области, пропускаемой кварцем, и наличие любого поглощения в близкой ультрафиолетовой области указывает на присутствие примесей. Небольшое количество бензола в этиловом спирте, полученном азеотропной перегонкой, определяется [c.165]

Обнаружение функциональных групп, которое рассматривалось в предыдущей главе, известно под названием анализа органических соединений по функциональным группировкам—название исключительно меткое . Наряду с этим методом давно известен элементарный органический анализ, т. е. качественное и количественное определение элементов, из которых состоит исследуемое вещество. Кроме того, существуют еще и методы идентификации индивидуальных органических соединений, в которых используются свойства всей молекулы. Эти методы основаны на определении физических свойств, связанных со структурой и размерами молекулы органических соединений. К таким свойствам относятся температуры плавления, температуры кипения, удельный вес, а также оптические свойства различных соединений. Определяют температуру плавления или кипения исследуемого вещества или готовят его смеси с заранее известными веществами и наблюдают за температурами, присущими, например, эвтектическим смесям. В последнее время этот метод стал применяться для исследования микроколичеств органических веществ и их смесей, что является определенным шагом вперед. Полезность такого метода со временем, несомненно, станет еще более очевидной. Для эбулиоскопи-ческого или криосконического методов определения молекулярного веса используют расплавы или растворы исследуемых веществ в различных растворителях. Для подобных определений можно использовать производные исследуемых веществ, которые в некоторых случаях обладают более характерными свойствами. Оптическими методами определяют коэффициенты преломления, оптическую активность, спектры поглощения в ультрафиолетовой и инфракрасной области спектра, спектры комбинационного рассеяния, форму и оптические свойства кристаллов и др. [c.426]

В зависи.мости от того какие лучи электромагнитного спектра пропускать через вещество, могут возбуждаться либо вращательные, либо колебательные движения, либо электронные переходы, либо все виды движений одновременно. Возбуждение того или иного движения в молекуле происходит тогда, когда его частота совладает с частотой электромагнитного колебания (резонанс). Наибольшей энергией обладают рентгеновские лучи (Я = 0,01 — 10А), еатем ультрафиолетовые лучи (10ч-4000.4), затем видимый свет (4000.А.8000А), затем инфракрасные лучи (0,8—300 р), затем микроволны 0,03—100 см и далее радиоволны. Энергия радиоволн слишком мала, чтобы возбуждать колебания молекул органических веществ. Микроволны и длинные инфракрасные волны могут возбуждать только вращательные движения в молекулах. Если частоты колебания этих волн совпадают с собственной частотой вращения отдельных частей молекулы, то происходит резонансное поглощение энергии инфракрасного облучения этой частоты, что отразится в спектре поглощения. Такого рода спектры применяются для тонкого структурного анализа органических веществ. Инфракрасные спектры органических соединений обычно изучают в пределах длтш волн 1 25 х, при этом линии поглощения Б спектре появляются за счет вращательного п колебательного движения в молекулах исследуемого вещества. Каждой функциональной группе и группе атомов в молекуле исследуемого соединения в спектре соответствует одна или несколько линий с опре-денной длиной волны. С помощью инфракрасных спектров можнс проводить идентификацию чистых углеводородов, анализировать качественно и количественно смеси нескольких компонентов вплотг-до обнаружения таких близких структур как цис- и транс-изомеры. На рис. 16 приведен г /с-спектр толуола. [c.32]

Абсорбционная спектроскопия может служить одним из методов качественного анализа. Идентификация какого-либо чистого соединения основана на сравнении спектральных характеристик (максимумов, минимумов и точек перегиба) неизвестного вещества и чистых соединений близкое подобие спектров служит хорощим доказательством химической идентичности, особенно если в спектре определяемого вещества содержится большое число четких, легко идентифицируемых максимумов. Для идентификации особенно полезно исследование поглощения в ИК-области, поскольку многие соединения отличаются тонкой структурой спектров. Применение спектрофотометрии в видимой и УФ-областях в качест-йенном анализе более ограничено, так как полосы поглощения имеют тенденцию к уширению, что скрывает их тонкую структуру. Тем не менее спектральные исследования в этой области часто дают полезную качественную информацию о наличии или отсутствии некоторых функциональных групп в органических соединениях (таких, как карбонил, ароматическое кольцо, нитрогруппа или сопряженная двойная связь). Еще одна важная область применения связана с обнаружением сильно поглощающих примесей в непоглошающей среде если молярный коэффициент поглощения в максимуме поглощения достаточно высок, легко установить наличие следовых количеств загрязнений. [c.143]

Инструментальные методы приобретают все большее значение в органическом качественном анализе. С помощью инфракрасной спектроскопии и газовой хроматографии можно не только обнаруживать функциональные группы, но н устанавливать структуру сложных молекул. Работа облегчается, если имеются стандартные вещества и существует возможность непосредственно сравнивать спектры и хроматограммы исследуемого и стандартных веществ. Однако гюлезную информацию часто получают при наблюдении характеристических полос поглощения отдельных функциональных групп или связей в ИК-спектрах или из индексов удерживания в методе газовой хроматографии. Для идентификации соединений гомологического ряда используют индексы удерживания Ковача. Полученные ИК-снектры сравнивают с приведенными в литературе, и в случае совпадения спектров в области отпечатков пальцев возможна точная идентификация (см. раздел, посвященный физико-химическим методам). Пиролитическая и реакционная газовая хроматография позволяет не только более точно идентифицировать сложные молекулы после разложения и превращения в другие соединения, но также установить состав смесей. [c.12]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология