Vibrationer. Matti Hotokka

Storlek: px

Starta visningen från sidan:

Download "Vibrationer. Matti Hotokka"

Olof Lindgren
för 4 år sedan
Visningar:

1 Vibrationer Matti Hotokka

2 Identifiera ämnet Det här har jag sett tidigare. Jag vet vad det här är för någonting

3 Identifiera ämnet Låt oss kolla spektralbanden Film: Polymer Aromatic C-H Aliphatic C-H Group for monosubstituted benzene Ring modes CH 2 scissors Ring bend CH 2 rocking Aromatic CH rocking

4 Identifiera vibrationerna IR 780 cm -1 (T 2 ) Fermi resonance 313 cm -1 (T 2 ) Raman cm -1 (A 1 ) cm -1 (E) B. Schrader, Raman/Infrared Atlas of Organic Compounds, VCH, 1989.

5 Symmetri Varje molekyl hör till en punktgrupp I varje punktgrupp finns en väl definierad uppsättning symmetrityper Varje vibration hör till någon av molekylens symmetrityper Vibrationernas symmetrier kan bestämmas Urvalsreglerna följer från symmetrityperna

6 Urvalsregler Teoretiskt från symmetrin Tumregel IR: Starkt band om dipolmomentet oscillerar i takt med vibrationen Raman: Starkt band om polariserbarheten oscillerar i takt med vibrationen

7 Urvalsregler Example: Carbon dioxide g cm -1 IR inaktiv Raman aktiv u cm -1 IR aktiv Raman inaktiv u 667 cm -1 IR aktiv Raman inaktiv

8 CO 2 spektrum IR Raman 2 2

9 Gruppvibrationer Teoretiskt alla vibrationer strecker sig över hela molekylen I praktiken Många vibrationer berör endast en funktionell grupp och följer den funktionella gruppens symmetri Funktionella grupper kan identifieras

10 Gruppvibrationer Exempel: Metylgrupp Symmetrisk töjning 2870 cm -1 A 1 Asymmetrisk töjning 2960 cm -1 E Alla töjningsvibrationer är tillåtna både i IR och Raman i denna punktgrupp.

11 Gruppvibrationer Exempel: Metylenegrupp Asymmetric stretch (as) 2925 cm -1 Symmetric stretch (as) 2850 cm -1 Bending ( ) Scissors 1465 cm -1 Rocking ( r ) 720 cm -1 Wagging ( w ) 1470 cm -1 Twisting ( w ) 1250 cm -1

12 Vad syns i spektret? De starkaste banden Tillåtna fundamentala övergångar Medelstarka och svaga band Förbjudna fundamentala Tillåtna övertoner och kombinationsband Gruppvibrationer cm -1 Fingeravtrycksområdet under 1300 cm -1

13 Vad syns i spektret? Association band NH 2 s NH 2 as Ring C-H C=O Ring modes C-N NH 2 scissors NH 2 rock NH 2 wag Gruppvibrationer Fingeravtrycksområdet

14 Korrelationstabeller CRC Handbook

15 Band som kan lätt identifieras Bandposition [cm-1] Tillordning O-H or N-H stretch C-H stretch C C or N C stretch C=O stretch <1000 C=C stretch, phenyl ring

16 Alkaner, C-H moder Vibration CH 3 CH 2 Asym stretch Sym stretch CH 3 As bend CH 3 Sym bend CH 2 Scissors CH 2 Rock

18 Grenade alkaner Methine C-H stretch ~2900 cm -1 (w) Methine C-H bend 1350 (w) Split umbrella mode - Isopropyl and gem dimethyl (2 bands, intensity ratio 1:1) - Isobutyl and t-butyl (2 bands, intensity ratio 1:2)

19 B. Smith, Inrared Spectral Interpretation, CRC Grenade alkaner

20 O-H och N-H Vanligtvis vätebundna Alla relaterade band är mycket breda Ifall (exceptionellt) inte vätebundna finns banden vid högre frekvens och är smala Alcohols C-O stretch O-H stretch O-H bends All , Primary Secondary Tertiary Phenols C-N stretch NH2 stretch NH2 scissors NH2 wagging

21 Alkoholspektrum OH out-of-plane OH in-plane CCO s stretch OH CH 3 umbrella, split CCO as stretch CCC stretch

22 Eter Ether type Asymmetric C-O-C Symmetric C-O-C Saturated, unbranched (1 band) Saturated, branched (2 or more bands) Alkyl/Aryl (mixed) and Aryl

23 Eter

24 Alkener Group C-H stretch C=C stretch C-H Out-of-plane Vinyl , Vinylidine Cis Trans Trisubstituted Tetrasubsituted

25 Fenylringar Substitution C-H out-of-plane Ring bend Mono Yes Ortho No Meta Yes Para No

26 Subsituerad bensen Substitution pattern (w) C-H stretch Ring modes C-H outof-plane Ring bend

27 Substituerad bensenring Substitution pattern (w) Aromatic C-H Ring modes C-H outof-plane

28 Substituerad bensenring

29 Substituerad bensenring

30 Substitutionsmönster Substitution C-H Ring bend Pattern out-of-plane cm -1 Mono Yes Ortho No Meta Yes Para No

31 Karboxylgrupp Vibration Saturated C=O stretch Aromatic C=O stretch

32 Mättad keton C=O C-C-C stretch

33 Aromatisk keton C=O C-C-C stretch

34 Aldehyd C=O C-H bend C-H

35 Karboxylsyra C=O O-H Overtones and combination bands In-plane O-H bend C-O stretch Out-of-plane O-H bend

36 Amider Amide I band: C=O stretch at Amide II band: N-H bend (primary) Amide II band: N-H bend (secondary) O C C N (C in secondary)

37 N-H Primär amid Benzamide C=O Amide I NH 2 scissors Amide II C-N stretch NH 2 outof-plane Amide III

38 Sekundär amid Nylon-6,6 C=O In-plane N-H bend N-H Overtone of NH bend C-N stretch Out-of-plane N-H bend

39 Protein Keratin N-H C=O N-H bend

40 Silikon Si-O-Si stretch Si-Me rock CH 3 umbrella mode

41 Kiseloxid Si-O stretch Si-O-Si As stretch Lone silanol SiO-H Silanolwater Si-O-Si S stretch Si-O-Si bend

42 Ramanspektrum Vibrationsrörelserna är desamma Urvalsreglerna och då intensiteterna är annorlunda Använd korrelationstabeller för Raman Övertoner och kombinationsband oftas mycket svaga Enkla spektra

43 Urvalsreglerna Raman: polariserbarhet bestämmer Molekyler med lätt polariserat elektronhölje har ett stort spridningstvärsnitt Koltetraklorid, fenylring osv Vatten sprider dåligt och kan alltså användas som lösningsmedel

44 Samma vibrationsrörelser men...

45 Enkla spektra Benzene

46 Bensen vib = 2A 1g + A 2g + A 2u + 2B 1u + 2B 2g + 2B 2u + E 1g + 3E 1u + 4E 2g + 2E 2u IR active: A 2u, E 1u Raman active: A 1g, E 1g, E 2g IR C-H out-of-plane 671 A 2 u CH stretch 3099 E 1u C C stretch 1485 E 1u C-H bend 1037 E 1u Raman C-H stretch 3062 A1g C-H stretch 3047 E2g C-C stretch 1585 E2g C-H bend 1178 E2g C-C stretch 992 A1g C-H out-of-plane 849 E1g C-C-C bend 605 E2g

47 Symmetriska vibrationer Symmetrin bestämmer urvalsreglerna Tumregel Symmetriska vibrationer observeras i Raman men inte i ir Detta har vi redan sett för CO 2 Effekten är mycket tydlig i tvåatomiga molekyler

48 Symmetriska vibrationer

49 Fördelar Vatten sprider dåligt Bra lösningsmedel t.ex. i biosammanhang

Relevanta dokument

Vibrationspektrometri. Matti Hotokka Fysikalisk kemi

Vibrationspektrometri. Matti Hotokka Fysikalisk kemi Vibrationspektrometri Matti Hotokka Fysikalisk kemi Teoretisk modell Translationer, rotationer och vibrationer z r y x Beaktas inte Translationer Rotationer Rotationspektrometri senare Vibrationer Basmodell