Спектрохимия
Спектрохимия — это применение спектроскопии в нескольких областях химии. Он включает анализ спектров в химическом отношении и использование спектров для установления структуры химических соединений, а также для качественного и количественного анализа их присутствия в образце. Это метод химического анализа, основанный на измерении длин волн и интенсивности электромагнитного излучения . [1]

История
[ редактировать ]



Лишь в 1666 году Исаак Ньютон показал, что белый свет Солнца может рассеиваться в непрерывную серию цветов. Поэтому Ньютон ввел понятие, которое он назвал спектром, для описания этого явления. Он использовал небольшую апертуру для определения луча света, линзу для его коллимации, стеклянную призму для его рассеивания и экран для отображения результирующего спектра. Анализ света Ньютоном положил начало науке спектроскопии . Позже стало ясно, что излучение Солнца может иметь компоненты за пределами видимой части спектра. В 1800 году Уильям Гершель показал, что солнечное излучение простирается до инфракрасного диапазона , а в 1801 году Джон Вильгельм Риттер также сделал аналогичное наблюдение в ультрафиолетовом диапазоне . Йозеф фон Фраунгофер расширил открытие Ньютона, наблюдая за спектром Солнца, когда достаточно рассеянный свет блокировался тонкими темными линиями, теперь известными как линии Фраунгофера . Фраунгофер также разработал дифракционную решетку , которая рассеивает свет почти так же, как стеклянная призма, но с некоторыми преимуществами. решетка применяла интерференцию света для создания дифракция обеспечивает прямое измерение длин волн дифрагированных лучей. Таким образом, расширив исследование Томаса Янга , которое продемонстрировало, что световой луч проходит через щель и появляется в узорах из светлых и темных краев, Фраунгофер смог напрямую измерить длины волн спектральных линий. Однако, несмотря на свои огромные достижения, Фраунгофер не смог понять истоки той особой линии, которую он наблюдал. Лишь через 33 года после своей кончины Густав Кирхгоф установил, что каждый элемент и соединение имеет свой уникальный спектр и что, изучая спектр неизвестного источника, можно определить его химический состав, и благодаря этим достижениям спектроскопия стала по-настоящему научной наукой. метод анализа строения химических соединений. Таким образом, признав, что каждый атом и молекула имеет свой спектр, Кирхгоф и Роберт Бунзен создали спектроскопию как научный инструмент для исследования атомных и молекулярных структур и основали область спектрохимического анализа для анализа состава материалов. [3]

Таблицы и диаграммы ИК-спектров
[ редактировать ]Таблица ИК-спектров по частотам [4]
Частотный диапазон | Впитывание (см −1 ) | Появление | Группа | Сложный класс | Комментарии |
---|---|---|---|---|---|
4000–3000 см −1 | 3700-3584 | средний, острый | ох, растяжка | алкоголь | бесплатно |
3550-3200 | сильный, широкий | ох, растяжка | алкоголь | межмолекулярная связь | |
3500 | середина | НХ растяжка | первичный амин | ||
3400 | |||||
3400-3300 | середина | НХ растяжка | алифатический первичный амин | ||
3330-3250 | |||||
3350-3310 | середина | НХ растяжка | вторичный амин | ||
3300-2500 | сильный, широкий | ох, растяжка | карбоновая кислота | обычно центрируется на 3000 см −1 | |
3200-2700 | слабый, широкий | ох, растяжка | алкоголь | внутримолекулярно связанный | |
3000-2800 | сильный, широкий | НХ растяжка | соль амина | ||
3000–2500 см −1 | |||||
3000–2500 см −1 | 3333-3267 | сильный, острый | CH растяжка | алкин | |
3100-3000 | середина | CH растяжка | алкен | ||
3000-2840 | середина | CH растяжка | алкан | ||
2830-2695 | середина | CH растяжка | альдегид | дублет | |
2600-2550 | слабый | Ш-растяжка | тиол | ||
2400–2000 см −1 | |||||
2400–2000 см −1 | 2349 | сильный | O=C=O растяжение | углекислый газ | |
2275-2250 | сильный, широкий | N=C=O растяжение | изоцианат | ||
2260-2222 | слабый | CΞN растяжение | нитрил | ||
2260-2190 | слабый | CΞC растяжение | алкин | двузамещенный | |
2175-2140 | сильный | S-CΞN растяжение | тиоцианат | ||
2160-2120 | сильный | N=N=N растяжение | азид | ||
2150 | C=C=O растяжение | кетена | |||
2145-2120 | сильный | N=C=N растяжение | карбодиимид | ||
2140-2100 | слабый | CΞC растяжение | алкин | однозамещенный | |
2140-1990 | сильный | N=C=S растяжение | изотиоцианат | ||
2000-1900 | середина | C=C=C растяжение | один | ||
2000 | C=C=N растяжение | кетенимин | |||
2000–1650 см. −1 | |||||
2000–1650 см. −1 | 2000-1650 | слабый | изгиб СН | ароматическое соединение | обертон |
1870-1540 | |||||
1818 | сильный | C=O растяжение | ангидрид | ||
1750 | |||||
1815-1785 | сильный | C=O растяжение | галогенангидрид | ||
1800-1770 | сильный | C=O растяжение | сопряженный галоидангидрид | ||
1775 | сильный | C=O растяжение | сопряженный ангидрид | ||
1720 | |||||
1770-1780 | сильный | C=O растяжение | винил/фениловый эфир | ||
1760 | сильный | C=O растяжение | карбоновая кислота | мономер | |
1750-1735 | сильный | C=O растяжение | сложные эфиры | 6-членный лактон | |
1750-1735 | сильный | C=O растяжение | δ-лактон | ок: 1770 г. | |
1745 | сильный | C=O растяжение | циклопентанон | ||
1740-1720 | сильный | C=O растяжение | альдегид | ||
1730-1715 | сильный | C=O растяжение | α,β-ненасыщенный эфир | или формирует | |
1725-1705 | сильный | C=O растяжение | алифатический кетон | или циклогексанон или циклопентенон | |
1720-1706 | сильный | C=O растяжение | карбоновая кислота | димер | |
1710-1680 | сильный | C=O растяжение | сопряженная кислота | димер | |
1710-1685 | сильный | C=O растяжение | сопряженный альдегид | ||
1690 | сильный | C=O растяжение | первичный амид | бесплатно (связано: 1650) | |
1690-1640 | середина | C=N растяжение | имин / оксим | ||
1685-1666 | сильный | C=O растяжение | сопряженный кетон | ||
1680 | сильный | C=O растяжение | вторичный амид | бесплатно (связано: 1640) | |
1680 | сильный | C=O растяжение | третичный амид | бесплатно (связано: 1630) | |
1650 | сильный | C=O растяжение | δ-лактам | в: 1750-1700 гг. б: 1760-1730 гг. | |
1670–1600 см. −1 | |||||
1670–1600 см. −1 | 1678-1668 | слабый | C=C растяжение | алкен | двузамещенный (транс) |
1675-1665 | слабый | C=C растяжение | алкен | трехзамещенный | |
1675-1665 | слабый | C=C растяжение | алкен | четырехзамещенный | |
1662-1626 | середина | C=C растяжение | алкен | двузамещенный (цис) | |
1658-1648 | середина | C=C растяжение | алкен | винилиден | |
1650-1600 | середина | C=C растяжение | сопряженный алкен | ||
1650-1580 | середина | НХ изгиб | амин | ||
1650-1566 | середина | C=C растяжение | циклический алкен | ||
1648-1638 | сильный | C=C растяжение | алкен | однозамещенный | |
1620-1610 | сильный | C=C растяжение | α,β-ненасыщенный кетон | ||
1600–1300 см. −1 | |||||
1600–1300 см. −1 | 1550-1500 | сильный | НЕТ растяжки | нитросоединение | |
1372-1290 | |||||
1465 | середина | изгиб СН | алкан | метиленовая группа | |
1450 | середина | изгиб СН | алкан | метильная группа | |
1375 | |||||
1390-1380 | середина | изгиб СН | альдегид | ||
1385-1380 | середина | изгиб СН | алкан | драгоценный камень диметил | |
1370-1365 | |||||
1400–1000 см −1 | |||||
1400–1000 см −1 | 1440-1395 | середина | ой изгиб | карбоновая кислота | |
1420-1330 | середина | ой изгиб | алкоголь | ||
1415-1380 | сильный | S=O растяжка | сульфат | ||
1200-1185 | |||||
1410-1380 | сильный | S=O растяжка | сульфонилхлорид | ||
1204-1177 | |||||
1400-1000 | сильный | растяжка CF | фторсодержащее соединение | ||
1390-1310 | середина | ой изгиб | фенол | ||
1372-1335 | сильный | S=O растяжка | сульфонат | ||
1195-1168 | |||||
1370-1335 | сильный | S=O растяжка | сульфаниламид | ||
1170-1155 | |||||
1350-1342 | сильный | S=O растяжка | сульфоновая кислота | безводный | |
1165-1150 | гидрат: 1230-1120 | ||||
1350-1300 | сильный | S=O растяжка | сульфон | ||
1160-1120 | |||||
1342-1266 | сильный | растяжка ЧН | ароматический амин | ||
1310-1250 | сильный | CO растяжение | ароматический эфир | ||
1275-1200 | сильный | CO растяжение | алкилариловый эфир | ||
1075-1020 | |||||
1250-1020 | середина | растяжка ЧН | амин | ||
1225-1200 | сильный | CO растяжение | виниловый эфир | ||
1075-1020 | |||||
1210-1163 | сильный | CO растяжение | эфир | ||
1205-1124 | сильный | CO растяжение | третичный спирт | ||
1150-1085 | сильный | CO растяжение | алифатический эфир | ||
1124-1087 | сильный | CO растяжение | вторичный спирт | ||
1085-1050 | сильный | CO растяжение | первичный спирт | ||
1070-1030 | сильный | S=O растяжка | сульфоксид | ||
1050-1040 | сильный, широкий | CO-O-CO растяжка | ангидрид | ||
1000–650 см −1 | |||||
1000–650 см −1 | 995-985 | сильный | C=C изгиб | алкен | однозамещенный |
915-905 | |||||
980-960 | сильный | C=C изгиб | алкен | двузамещенный (транс) | |
895-885 | сильный | C=C изгиб | алкен | винилиден | |
850-550 | сильный | C-Cl растяжение | соединение гало | ||
840-790 | середина | C=C изгиб | алкен | трехзамещенный | |
730-665 | сильный | C=C изгиб | алкен | двузамещенный (цис) | |
690-515 | сильный | C-Br растяжение | соединение гало | ||
600-500 | сильный | CI-растяжка | соединение гало | ||
900–700 см −1 | |||||
900–700 см −1 | 880 ± 20 | сильный | изгиб СН | 1,2,4-тризамещенный | |
810 ± 20 | |||||
880 ± 20 | сильный | изгиб СН | 1,3-дизамещенный | ||
780 ± 20 | |||||
(700 ± 20) | |||||
810 ± 20 | сильный | изгиб СН | 1,4-дизамещенный или | ||
1,2,3,4-тетразамещенный | |||||
780 ± 20 | сильный | изгиб СН | 1,2,3-тризамещенный | ||
(700 ± 20) | |||||
755 ± 20 | сильный | изгиб СН | 1,2-дизамещенный | ||
750 ± 20 | сильный | изгиб СН | однозамещенный | ||
700 ± 20 | производное бензола |
Таблица ИК-спектров по классам соединений [5]
Сложный класс | Группа | Впитывание (см −1 ) | Появление | Комментарии |
---|---|---|---|---|
галогенангидрид | C=O растяжение | 1815-1785 | сильный | |
спирты | ох, растяжка | 3700-3584 | средний, острый | бесплатно |
ох, растяжка | 3550-3200 | сильный, широкий | межмолекулярная связь | |
ох, растяжка | 3200-2700 | слабый, широкий | внутримолекулярно связанный | |
ой изгиб | 1420-1330 | середина | ||
альдегид | CH растяжка | 2830-2695 | середина | дублет |
C=O растяжение | 1740-1720 | сильный | ||
изгиб СН | 1390-1380 | середина | ||
алифатический эфир | CO растяжение | 1150-1085 | сильный | |
алифатический кетон | C=O растяжение | 1725-1705 | сильный | или циклогексанон или циклопентенон |
алифатический первичный амин | НХ растяжка | 3400-3300 | середина | |
алкан | CH растяжка | 3000-2840 | середина | |
изгиб СН | 1465 | середина | метиленовая группа | |
изгиб СН | 1450 | середина | метильная группа | |
изгиб СН | 1385-1380 | середина | драгоценный камень диметил | |
CH растяжка | 3100-3000 | середина | ||
C=C растяжение | 1678-1668 | слабый | двузамещенный (транс) | |
C=C растяжение | 1675-1665 | слабый | трехзамещенный | |
C=C растяжение | 1675-1665 | слабый | четырехзамещенный | |
C=C растяжение | 1662-1626 | середина | двузамещенный (цис) | |
C=C растяжение | 1658-1648 | середина | винилиден | |
C=C растяжение | 1648-1638 | сильный | однозамещенный | |
C=C изгиб | 995-985 | сильный | однозамещенный | |
C=C изгиб | 980-960 | сильный | двузамещенный (транс) | |
C=C изгиб | 895-885 | сильный | винилиден | |
C=C изгиб | 840-790 | середина | трехзамещенный | |
C=C изгиб | 730-665 | сильный | двузамещенный (цис) | |
алкилариловый эфир | CO растяжение | 1275-1200 | сильный | |
алкин | CH растяжка | 3333-3267 | сильный, острый | |
CΞC растяжение | 2260-2190 | слабый | двузамещенный | |
CΞC растяжение | 2140-2100 | слабый | однозамещенный | |
один | C=C=C растяжение | 2000-1900 | середина | |
амин | НХ изгиб | 1650-1580 | середина | |
растяжка ЧН | 1250-1020 | середина | ||
соль амина | НХ растяжка | 3000-2800 | сильный, широкий | |
ангидрид | C=O растяжение | 1818 | сильный | |
CO-O-CO растяжка | 1050-1040 | сильный, широкий | ||
ароматический амин | растяжка ЧН | 1342-1266 | сильный | |
ароматическое соединение | изгиб СН | 2000-1650 | слабый | обертон |
ароматический эфир | CO растяжение | 1310-1250 | сильный | |
азид | N=N=N растяжение | 2160-2120 | сильный | |
производное бензола | 700 ± 20 | |||
карбодиимид | N=C=N растяжение | 2145-2120 | сильный | |
углекислый газ | O=C=O растяжение | 2349 | сильный | |
карбоновая кислота | ох, растяжка | 3300-2500 | сильный, широкий | обычно центрируется на 3000 см −1 |
C=O растяжение | 1760 | сильный | мономер | |
C=O растяжение | 1720-1706 | сильный | димер | |
ой изгиб | 1440-1395 | середина | ||
сопряженная кислота | C=O растяжение | 1710-1680 | сильный | димер |
сопряженный галоидангидрид | C=O растяжение | 1800-1770 | сильный | |
сопряженный альдегид | C=O растяжение | 1710-1685 | сильный | |
сопряженный алкен | C=C растяжение | 1650-1600 | середина | |
сопряженный ангидрид | C=O растяжение | 1775 | сильный | |
сопряженный кетон | C=O растяжение | 1685-1666 | сильный | |
циклический алкен | C=C растяжение | 1650-1566 | середина | |
циклопентанон | C=O растяжение | 1745 | сильный | |
эфир | CO растяжение | 1210-1163 | сильный | |
сложные эфиры | C=O растяжение | 1750-1735 | сильный | 6-членный лактон |
фторсодержащее соединение | растяжка CF | 1400-1000 | сильный | |
соединение гало | C-Cl растяжение | 850-550 | сильный | |
C-Br растяжение | 690-515 | сильный | ||
CI-растяжка | 600-500 | сильный | ||
имин / оксим | C=N растяжение | 1690-1640 | середина | |
изоцианат | N=C=O растяжение | 2275-2250 | сильный, широкий | |
изотиоцианат | N=C=S растяжение | 2140-1990 | сильный | |
кетена | C=C=O растяжение | 2150 | ||
кетенимин | C=C=N растяжение | 2000 | ||
однозамещенный | изгиб СН | 750 ± 20 | сильный | |
нитрил | CΞN растяжение | 2260-2222 | слабый | |
нитросоединение | НЕТ растяжки | 1550-1500 | сильный | |
никто | 3330-3250 | |||
никто | 1870-1540 | |||
никто | 1750 | |||
никто | 1720 | |||
никто | 1372-1290 | |||
никто | 1375 | |||
никто | 1370-1365 | |||
никто | 1200-1185 | |||
никто | 1204-1177 | |||
никто | 1195-1168 | |||
никто | 1170-1155 | |||
никто | 1165-1150 | гидрат: 1230-1120 | ||
никто | 1160-1120 | |||
никто | 1075-1020 | |||
никто | 1075-1020 | |||
никто | 915-905 | |||
никто | 810 ± 20 | |||
никто | 780 ± 20 | |||
никто | (700 ± 20) | |||
никто | (700 ± 20) | |||
фенол | ой изгиб | 1390-1310 | середина | |
первичный спирт | CO растяжение | 1085-1050 | сильный | |
первичный амид | C=O растяжение | 1690 | сильный | бесплатно (связано: 1650) |
НХ растяжка | 3500 | середина | ||
вторичный спирт | CO растяжение | 1124-1087 | сильный | |
вторичный амид | C=O растяжение | 1680 | сильный | бесплатно (связано: 1640) |
вторичный амин | НХ растяжка | 3350-3310 | середина | |
сульфат | S=O растяжка | 1415-1380 | сильный | |
сульфаниламид | S=O растяжка | 1370-1335 | сильный | |
сульфонат | S=O растяжка | 1372-1335 | сильный | |
сульфон | S=O растяжка | 1350-1300 | сильный | |
сульфоновая кислота | S=O растяжка | 1350-1342 | сильный | безводный |
сульфонилхлорид | S=O растяжка | 1410-1380 | сильный | |
сульфоксид | S=O растяжка | 1070-1030 | сильный | |
третичный спирт | CO растяжение | 1205-1124 | сильный | |
третичный амид | C=O растяжение | 1680 | сильный | бесплатно (связано: 1630) |
тиоцианат | S-CΞN растяжение | 2175-2140 | сильный | |
тиол | Ш-растяжка | 2600-2550 | слабый | |
винил/фениловый эфир | C=O растяжение | 1770-1780 | сильный | |
виниловый эфир | CO растяжение | 1225-1200 | сильный | |
α,β-ненасыщенный эфир | C=O растяжение | 1730-1715 | сильный | или формирует |
α,β-ненасыщенный кетон | C=C растяжение | 1620-1610 | сильный | |
δ-лактам | C=O растяжение | 1650 | сильный | в: 1750-1700 гг. б: 1760-1730 гг. |
δ-лактон | C=O растяжение | 1750-1735 | сильный | ок: 1770 г. |
1,2,3,4-тетразамещенный | ||||
1,2,3-тризамещенный | изгиб СН | 780 ± 20 | сильный | |
изгиб СН | 880 ± 20 | сильный | ||
1,2-дизамещенный | изгиб СН | 755 ± 20 | сильный | |
изгиб СН | 880 ± 20 | сильный | ||
1,4-дизамещенный или | изгиб СН | 810 ± 20 | сильный |
Чтобы использовать таблицу ИК-спектра, сначала необходимо найти частоту или соединение в первом столбце, в зависимости от типа используемой диаграммы. Затем найдите соответствующие значения поглощения, внешнего вида и других атрибутов. Значение поглощения обычно указывается в см. −1 .
ПРИМЕЧАНИЕ. НЕ ВСЕ ЧАСТОТЫ ИМЕЮТ СВЯЗАННОЕ СОЕДИНЕНИЕ.
Приложения
[ редактировать ]Оценка системы двухспектральной ИК-спектрографии при инвазивной протоковой карциноме (IDC) рака молочной железы
[ редактировать ]
Инвазивная протоковая карцинома (ИДК) — один из распространенных типов рака молочной железы, на который приходится 8 из 10 всех инвазивных видов рака молочной железы. По данным Американского онкологического общества, более 180 000 женщин в Соединенных Штатах ежегодно обнаруживают, что у них рак молочной железы, и у большинства из них диагностируется именно этот тип рака. [6] Хотя для снижения уровня смертности крайне важно обнаружить рак молочной железы на ранней стадии, в раке молочной железы уже может быть более 10 000 000 клеток, когда его можно наблюдать с помощью рентгеновской маммографии . однако ИК-спектр, предложенный Сью и др., кажется более многообещающим для обнаружения клеток рака молочной железы за несколько месяцев до маммографии. Клинические испытания были проведены с одобрения Институционального наблюдательного совета больницы Национального университета Тайваня. Таким образом, с августа 2007 г. по июнь 2008 г. 35 пациентов в возрасте от (30 до 66 лет) со средним возрастом 49 лет в этот проект были включены . Результаты показали, что около 63% успеха могут быть достигнуты с помощью перекрестных данных. Таким образом, результаты пришли к выводу, что рак молочной железы может быть обнаружен более точно путем перекрестных ссылок на S 1 карты нескольких трех точек. [7]
Молекулярно-спектроскопические методы определения структуры лигнина
[ редактировать ]Лигнин кониферилового в растительной клетке представляет собой сложный аморфный полимер , биосинтезируемый из трех ароматических спиртов, а именно -кумарилового , P и синапилового спиртов. Лигнин представляет собой сильно разветвленный полимер и составляет 15-30% по массе лигноцеллюлозной биомассы (ЛЦБМ) , поэтому структура лигнина будет значительно различаться в зависимости от типа ЛЦБМ, а состав будет зависеть от процесса разложения . [8] Этот процесс биосинтеза в основном состоит из реакций радикального сочетания и приводит к образованию определенного полимера лигнина в каждом виде растений. Поэтому из-за сложной структуры различные методы молекулярной спектроскопии . для разделения ароматических звеньев и различных межзвенных связей в лигнине различных видов растений были применены [9]

Ссылки
[ редактировать ]- ^ «Спектрохимический анализ» . Британника . 23 сентября 2019 г. Проверено 1 мая 2021 г.
- ^ Deglr6328 (10 сентября 2006 г.). «Дихлорметан ближнего ИК-спектра» . Arc.Ask3.Ru . Проверено 29 апреля 2021 г.
{{cite web}}
: CS1 maint: числовые имена: список авторов ( ссылка ) - ^ «Эра классической спектроскопии» . Лаборатория спектроскопии Массачусетского технологического института — История . Проверено 1 мая 2021 г.
- ^ «Таблица и диаграмма ИК-спектра» . Миллипор Сигма . Проверено 29 апреля 2021 г.
- ^ «Таблица и диаграмма ИК-спектра» . Миллипор Сигма . Проверено 29 апреля 2021 г.
- ^ «Инвазивная протоковая карцинома: диагностика, лечение и многое другое» . Сайт рака груди . 21 января 2020 г. Проверено 2 мая 2020 г.
- ^ Ли, Чуан, Се, Ли, Ли, Ши, Ли, Хуан, Чанг, Чен, Цзя-Йен, Чинг-Чэн, Синь-Ю, Ван-Роу, Чинг-Йен, Шян-Ронг, Си-Чен, Чиун- Шэн, Юн-Чунг, Чунг-Минг Чен (14 июня 2011 г.). ОЦЕНКА СИСТЕМЫ ДВУХСПЕКТРАЛЬНОЙ ИК-СПЕКТРОГРАММЫ ПРИ ИНВАЗИВНОМ ПРОТОЧНОМ РАКЕ (IDC) РАКА МОЛОЧНОЙ ЖЕЛЕЗЫ . Институт биомедицинской инженерии, Национальный университет Тайваня, Тайвань. стр. 427–433.
{{cite book}}
: CS1 maint: отсутствует местоположение издателя ( ссылка ) CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка ) - ^ Лу, Лу, Ху, Се, Вэй, Фань, Яо, Юн-Чао, Хун-Цинь, Фэн-Цзинь, Сянь-Юн, Син (29 ноября 2017 г.). «Структурная характеристика лигнина и продуктов его разложения спектроскопическими методами» . Журнал спектроскопии . 2017 : 1–15. дои : 10.1155/2017/8951658 .
{{cite journal}}
: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка ) - ^ Ю, Сюй, Тинтин, Фэн (5 октября 2016 г.). «Применение методов молекулярной спектроскопии для выяснения структуры лигнина» . Применение молекулярной спектроскопии к современным исследованиям в области химических и биологических наук . дои : 10.5772/64581 . ISBN 978-953-51-2680-5 . Проверено 1 мая 2021 г.
{{cite book}}
:|website=
игнорируется ( справка ) CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )