المپياد جهاني شيمي
 طیف سنجی (قسمت اول: طیف سنجی جرمی)
طیف سنجی (قسمت اول: طیف سنجی جرمی)زنگ تفريح شيمي
زنگ تفریح 180، طیف سنجی، طیف سنجی جرمی

بعد از یک واکنش باید محصولات جداسازی یا خالص سازی شوند. بعد از جداسازی محصولات باید آن ها را شناسایی کرد. دلیل این امر این میباشد که برخی از واکنش ها برای اولین بار انجام میشوند یا در بعضی موارد محصولات ما نوآرایی می کنند و بر خلاف انتظار ما محصولی با ساختار متفاوت تولید میشود.

مرحله ی شناسایی به دو صورت زیر انجام میشود:

1.   طیف سنجی یا همان اسپکتروسکوپی

2.   شیمیایی

روش شیمیایی در شناسایی روشی نسبتا قدیمی و نامطمئن می باشد ولی امروزه به روش اسپکتروسکوپی با قرار دادن نمونه در دستگاه، دستگاه یک سری نمودار در اختیار ما قرار می دهد که توسط آن ها میتوانیم نمونه را شناسایی کنیم.

انواع این دستگاه ها عبارتند از:

1.   طیف سنجی جرمی: اطلاعاتی در مورد جرم مولکول به ما می دهد و همچنین فرم بسته ی مولکول را در اختیار ما قرار میدهد.

2.   مادون قرمز (IR): اطلاعاتی در مورد پیوندها به ما می دهد که آیا باند یگانه یا دوگانه یا... داریم یا نه.

3.   H N.M.R: رزونانس مغناطیسی هسته ی هیدروژن یا همان پروتون می باشد. اطلاعاتی درباره ی نحوه ی قرار گرفتن و تعداد هیدروژن ها در مولکول به ما می دهد.این دستگاه بسیار مهم میباشد زیرا اگر در یک ترکیب آلی نحوه ی قرار گرفتن هیدروژن ها را بدانیم می توانیم فرم گسترده ی مولکول را پیدا کنیم.

4.  13C N.M.R: این دستگاه اطلاعاتی درباره ی تعداد و نحوه ی قرار گرفتن کربن های 13 (منظور عدد جرمی میباشد)  در اختیار ما قرار میدهد.

5.  فرابنفش: این دستگاه اطلاعاتی درباره ی انتقالات الکترونی به ما میدهد.

برای پیدا کردن گسترده ی مولکول شاید استفاده از چند دستگاه بالا کافی باشد و ممکن است که مجبور به استفاده از هر 5 دستگاه شویم. این طیف سنجی ها کاربرد زیادی در شناسایی ترکیبات آلی، پلیمرها و الیف دارند.

1.    طیف سنجی جرمی:

در طیف سنجی جرمی نمونه توسط دستگاه بمباران الکترونی میشود. در  نتیجه ی این عمل مولکول مورد نظر به هزاران یون مثبت تبدیل میشود و این امر به دلیل شکسته شدن بعضی پیوندها و تقسیم شدن نمونه به 2 ساختار کوچکتر میباشد که یکی از آن ها یک یون مثبت (+1) میباشد. دستگاه با شناسایی یون های مثبت و اندازه گیری m/e یون ها جرم مولکولی یون را به ما میدهد. دقت داشته باشید چون یون های ایجاد شده همگی دارای 1 بار مثبت هستند رابطه ی m/e جرم یون را به ما میدهد.

همانطور که ملاحظه می کنید در اثر بمباران الکترونی نمونه دریایی از یون های مثبت ایجاد میشود. دستگاه m/e هر کدام از این یون ها را محاسبه میکند که m/e اولین یون مثبت که مثبت شده ی همان مولکول اولیه است از همه بالاتر میباشد. پایداری کاتیون ها یکی نبوده و کاتیون های پایدارتر دارای درصد فراوانی بیشتر و کاتیون های ناپایدارتر دارای درصد فراوانی کمتر میباشند. دستگاه طیف سنجی جرمی یک نمودار مانند نمودار زیر که درصد فراوانی را بر حسب مقدار m/e کاتیون های ایجاد شده میباشد را در اختیار ما میگذارد:

 

 

 

بیشترین m/e مربوط به کاتیون مولکول اولیه میباشد. با بررسی نمودار و مراجعه به جداول مربوطه میتوانم در مورد ماهیت مولکول نمونه حدس بزنیم. برای مثال اگر در m/e=M-1 دارای درصد فراوانی بالایی باشیم یا به اصطلاح میگویند دارای پیک بالایی در آن نقطه باشیم تقریبا با قاطعیت میتوانیم بگوییم ترکیب اولیه آلدهید بوده است. یا مثلا با داشتن پیک در m/e=M-17 میتوانیم حدس بزنیم که نمونه ی ما اسیدی بوده است.

گاهی اوقات ممکن است به دلیل وجود ایزوتوپ های مختلف در نمونه در دستگاه خطا ایجاد شود. برای مثال اگر در ترکیب CH3OH به جای 12C از 13C استفاده شود دستگاه به جای نمایش M=32 به ما M+1=33 را نمایش میدهد یا حتی اگر به جای 16O در نمونه 18O وجود داشته باشد  دستگاه به ما M+2=34 را نشان میدهد که البته درصد فراوانی در این نقاط نسبت به m/e=M خیلی کمتر میباشد. وجود ایزوتوپ ها در نمونه نیز اطلاعات سودمندی برای شناخت ماهیت نمونه به ما میدهد؛ زیرا هر عنصری در جداول مربوطه درصد فراوانی M+1 و M+2 مختص خود دارد که با وجود این مقادیر در نمودار دستگاه میتوانیم در مورد وجود یا عدم وجود عنصری خاص بحث کنیم. همچنین ما روابط زیر را برای M+1 و M+2 داریم:

ضرایبی که برای تعداد عناصر منظور گردیده همان درصد فراوانی آن ها میباشد. به طور قراردادی درصد فراوانی M را 100 در نظر میگیریم.

بدست آوردن فرمول بسته ی یک ترکیب از روی نمودارهای دستگاه طیف سنجی علاوه بر توضیحات بالا نیازمند بکارگیری یک سری از تکنیک ها و محاسبات و مهمتر از همه تجربه و تمرین میباشد. برای مثال استفاده از دو رابطه ی اخیر روش خاصی دارد و چون هم مفصل است و هم چون با پرداختن به مطالب بیشتر بحث از جنبه ی اطلاع رسانی خارج شده و وارد جنبه ی آموزش تخصصی میشود بیش از این وارد بحث نشده و مطالعه ی کتاب پاویا یا سیلورشتاین را که مفصلا به و به طور تخصصی تر به مبحث طیف سنجی جرمی پرداخته به علاقه مندان توصیه میکنم .  

 

 

 

 

 

 

 

1390/2/21لينک مستقيم

نظر شما پس از تاييد در سايت قرار داده خواهد شد
نام :
پست الکترونيکي :
صفحه شخصي :
نظر:
تاییدانصراف
 المپياد شيمي

 

     

 

 

صفحه‌ي اصلي

     

 

راهنماي سايت

     

 

 

آموزش

     

 

بانك سوال

     

 

 

مسابقه

     

 

 

زنگ تفريح

     

 

 

مصاحبه و گزارش

     

 

 

معرفي كتاب

     

 

 

مشاوره

     

 

 

پرسش‌و‌پاسخ‌علمي

     

 

اخبار

 

فعاليت‌هاي علمي

 سايت‌هاي المپياد شيمي
 پيوندها
 بازديدها
كاربران غيرعضو آنلاينكاربران غيرعضو آنلاين:  5841
 كاربران عضو آنلاين:  0
  کل كاربران آنلاين:  5841