المپياد جهاني شيمي
 طیف سنجی (قسمت دوم: طیف سنجی مادون قرمز)
طیف سنجی (قسمت دوم: طیف سنجی مادون قرمز)زنگ تفريح شيمي
زنگ تفریح 181، طیف سنجی، طیف سنجی مادون قرمز، آماده سازی نمونه برای استفاده در دستگاه IR

طیف سنجی مادون قرمز (IR):

یکی دیگر از روش های طیف سنجی که به ما در شناسایی نوع پیوندهای موجود در یک ترکیب کمک میکند طیف سنجی مادون قرمز یا همان IR (InfraRed) میباشد. ما توسط این طیف سنجی نمیتوانیم ساختار گسترده یک ترکیب را رسم کنیم ولی میتوانیم از ماهیت پیوندها مانند پیوند تک یا دوگانه یا سه گانه و . . . آگاه شویم. از جمله مزایای این روش طیف سنجی این میباشد که بر خلاف طیف سنجی جرمی پس از استفاده از نمونه در دستگاه IR میتوان دوباره از آن استفاده کرد و نمونه تخریب نمیشود.

انواع طیف سنجی IR:

ما سه نوع طیف سنجی IR داریم که بر اساس دامنه ی طول موج نوری که به نمونه تابیده میشود این انواع شکل گرفته اند. این سه نوع عبارتند از:

1. IR دور: طول موج در دامنه ی 200-650(1/cm)

2. IR متوسط: طول موج در دامنه ی 650-4000(1/cm)

3. IR نزدیک: طول موج در دامنه ی 4000-14300(1/cm)

 این سه نوع از IR هر کدام برای یک سری از ترکیبات شیمیایی استفاده میشود برای مثال برای شناسایی ترکیبات آلی باید از IR متوسط استفاده کنیم. قبل از استفاده از نمونه در دستگاه باید نمونه را آماده کنیم که در ادامه به چگونگی آماده سازی نمونه می پردازیم.

آماده سازی نمونه جهت استفاده در دستگاه IR:

برای اینکه بتوانیم از نمونه در دستگاه IR استفاده کنیم باید از نمونه نور عبور کند. از این رو میتوانیم آماده سازی نمونه را به سه نوع آماده سازی نمونه ی جامد و مایع و گاز تقسیم کنیم(این روش ها بیشتر برای ترکیبات آلی کاربرد دارند):

 

1.آماده سازی نمونه جامد: حداقل سه روش معمول برای تهیه ی یک نمونه جامد وجود دارد. روش اول مخلوط کردن فیزیکی نمونه ی کاملا پودر شده با پودر KBr میباشد و سپس تبدیل این مخلوط به یک قرص نازک میباشد که در دستگاه پرس انجام میشود. دلیل انتخاب KBr این میباشد که KBr در عدد موج 650-4000(1/cm) هیچ پیکی در نمودار ایجاد نمیکند و برای طیف سنجی ترکیبات آلی بسیار مناسب میباشد. روش دوم استفاده از خمیر نوژول میباشد که در این روش نمونه با روغن معدنی خرد میشود که در نتبجه ی این کار تعلیقی از نمونه در روغن معدنی ایجاد میشود. تعلیق غلیظ بین صفحات نمکی قرار داده میشود و در دستگاه قرار داده میشود. از جمله ضعف های این روش پوشانده شدن طیف های نمونه با طیف های روغن معدنی میباشد. روش سوم روش مرسوم حل کردن ترکیب آلی در یک حلال میباشد که معمولا از CCl4 به عنوان حلال استفاده میشود.

2. آماده سازی نمونه مایع: در مورد مایعات ما یک قطره از مایع را بین دو صفحه ی صیقل یافته نمک های معدنی مثل NaCl یا KBr قرار میدهیم. طیفی که از این طریق بدست می آید طیف مایع خالص نامیده میشود زیرا از هیچ گونه حلالی استفاده نشده است. ترکیبات استفاده شده در این روش باید فاقد آب باشند.

3. آماده سازی نمونه گازی: گازها را درون سلول های شیشه ای قرار میدهند و سپس در دستگاه قرار میدهند اما چون اغلب ترکیبات ما جامد یا مایع میباشند این روش از همه کمتر کاربرد دارد.

روش کار دستگاه:

این دستگاه با تاباندن نور مادون قرمز باعث ارتعاش پیوندهای موجود در نمونه میشود. این ارتعاشات به دو صورت کششی و خمشی در پیوندها آشکار میشوند که اولی کوتاه و بلند شدن یک پیوند را میگویند و دومی نزدیک یا دور شدن پیوندهای موجود در ترکیب به همدیگر را میگویند. در ایجاد ارتعاشات دو عامل اثر  القاء و رزونانس تاثیر بسزایی در شدت یا ضعف ارتعاشات دارند. برای مثال اگر ترکیب دارای اثر رزونانس باشد در پیوندها راحتتر ارتعاش ایجاد شده و عدد موج نور تابیده شده کمتر میشود. از طرف دیگر گروه ها و عناصر الکترونگاتیو و الکترون کشنده سبب میشود که ارتعاش سخت تر شده و عدد موج بالاتر رود.

چون این ارتعاشات سبب تخریب ساختار نمونه نمیشود میتوان دوباره از نمونه استفاده کرد. همانطور که در شکل روبرو که ساختمان کلی یک دستگاه IR را نشان میدهد میبینید در این دستگاه همزمان به نمونه و یک ترکیب شاهد نور مادون قرمز تابیده میشود. سپس میزان نور عبور کرده از نمونه با میزان نور عبور کرده از ترکیب شاهد مقایسه میشود و دستگاه نموداری مانند نمودار زیر را در اختیار ما قرار میدهد:

 

 

 

همانطور که در این نمودار مشاهده میکنید این نمودار میزان نور جذب شده بر حسب طول موج تابیده شده را به ما میدهد. مانند نمودارهای طیف سنجی جرمی در این نمودار هم در برخی نقاط دارای پیک (در این نمودار پیک ها به صورت دره ظاهر می شوند) بالاتری نسبت به باقی نقاط هستیم. با توجه به این نقاط و مراجعه به کتب مرجع میتوان حدس بزنیم که چه نوع پیوندی در نمونه داریم. این حدس ها محدود به نوع پیوند نمیشود بلکه میتوانیم نوع عنصرهایی که پیوند بین آن ها ایجاد شده را حدس بزنیم. برای مثال اگر در عدد موج 1400 پیک بالایی داشته باشیم میتوانیم بگوییم در نمونه یک پیوند تک یا SP3 بین دو اتم کربن داریم. یا اگر در عدد موج 2400-2200 دارای پیک باشیم دارای پیوند سه گانه یا SP بین یک اتم کربن و یک اتم نیتروژن داریم.ما نیازی نداریم که اعداد مربوط به هر پیوند را حفظ کنیم زیرا تمام ابن اعداد در جداول مختلف آمده است.

مانند طیف سنجی جرمی طیف سنجی IR نیز به تنهایی نمیتواند ساختار گسترده ی یک ترکیب را به ما بدهد. استفاده از این روش نیز نیازمند تجربه و مهارت خواندن نمودارهای IR میباشد که فقط با تمرین حاصل میشود.

 

 

 

 

 

 

1390/3/2لينک 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:  3732
 كاربران عضو آنلاين:  0
  کل كاربران آنلاين:  3732