21
ІЧ-спектроскопія, яка займається дослідженням органічних сполук, вивчає
лише область від 500 до 5000 см
-1
при енергії падаючого випромінювання декілька
десятків електрон-вольт (еВ).
Основні питання, які можуть бути вирішені за допомогою ІЧ-спектроскопії,
такі:
- дослідження будови сполук - наявності різноманітних функціональних груп
чи навіть більш складних фрагментів молекули;
- встановлення ідентичності сполук;
- контроль за ходом реакцій;
- вивчення внутрішньомолекулярних чи міжмолекулярних зв’язків.
Експериментальні дослідження коливань спектрів великого числа молекул,
що мали одні й ті ж самі хімічні групи, показали, що ці спектри мають деяке число
загальних частот або частот, які відрізняються. Такі частоти, які з’являються в
спектрі при наявності в сполуках конкретних хімічних груп, незалежно від того,
яким молекулам ці групи належать, одержали назву характеристичних. До них на-
лежать, наприклад, валентні коливання зв’язків С-Н, С=О, С=С, О-Н, деформаційні
коливання С-Н, N-Н, коливання груп -NO
2
, -COO, -CONH
2
.
УФ-спектри, що застосовуються для дослідження органічних сполук, звичай-
но використовують область від 200 до 400 нм, а ділянка спектра від 400 до
1000 нм, є предметом досліджень спектроскопії в видимій області, при енергії па-
даючого випромінювання порядку декількох електрон-вольт.
УФ-спектроскопія і спектроскопія в видимій області дозволяють вирішувати
такі питання:
- з’ясування структури молекул та наявність в них конкретних угруповань;
- аналітичне визначення концентрації сполук.
Спектри поглинання в УФ- і видимій областях визначаються змінами в енергії
валентних електронів при електронних переходах, внаслідок чого ці спектри одер-
жали назву електронних.
Атоми в органічних молекулах можуть бути зв’язані простими та кратними
(подвійними чи потрійними) зв’язками. Електрони цих зв’язків мають різну енергію і
тому збуджуються випромінюванням з різною довжиною хвиль. Найбільша енергія
потрібна для збудження електронів простого вуглець-вуглецевого зв’язку. Відпові-
дно, насичені вуглеводні поглинають в області нижче 200 нм. Групи, які виклика-
ють поглинання в області від 200 до 100 нм і мають не менше одного кратного
зв’язку, одержали назву хромофорних.
У відповідності з цим виведені емпіричні правила залежності електронного
спектра поглинання від взаємного розміщення хромофорних груп в молекулі:
1. Найбільш сильні зміни в спектрі порівняно з спектрами сполук, які мають
окремі хромофорні групи, відбуваються в тому випадку, коли хромофори в моле-
кулі сполучені безпосередньо, як, наприклад, в діацетилі.
2. Наявність однієї метиленової групи між двома хромофорами зменшує вза-
ємодію між ними, і в спектрах таких сполук не спостерігається такої значної різниці,
як в першому випадку.
3. Якщо дві хромофорні групи розділені двома або більше метиленовими гру-
пами, то спектри таких сполук являють собою накладення суми спектрів сполук,
що містять окремі хромофорні групи.
Спектроскопія ядерного магнітного резонансу (ЯМР) є найбільш могутнім і
інформативним методом фізико-хімічного дослідження органічних сполук. Ми роз-
глянемо тільки протонний магнітний резонанс (ПМР) - резонанс на ядрах водню,
оскільки застосування цього виду ЯМР найбільш поширене.
За допомогою спектроскопії ПМР можливо вирішувати такі задачі: визначати
структуру органічних сполук, проводити кінетичні дослідження, проводити якісний