Характеристические колебания

Характеристичными называют такие колебания, которые наблюдаются только для одной функциональной группы. Как следует из формулы Гука ((10.4), лекция № 10), частота колебания меняется, если изменяется либо силовая постоянная, либо приведенная масса. Таким образом, причиной характеристичности колебаний является отличие либо силовых постоянных химических связей, либо приведенных масс атомов, участвующих в колебательных движениях.

На следующей схеме показаны области поглощения некоторых структурных элементов:

Как следует из схемы, наибольшую частоту (волновое число) имеют валентные колебания связей, содержащих атомы водорода (область 3600 – 2500 см^-1), поскольку здесь наименьшая приведенная масса. Увеличение проведенной массы при переходе к связям с участием более тяжелых атомов приводит к понижению частоты, причем, в этом случае преобладающее влияние уже оказывает силовая постоянная. Так, в случае тройных и кумулированных двойных связей, когда силовая постоянная наибольшая, их колебания находятся в области 2300 – 2000 см^-1, тогда как область колебания двойных связей вследствие более низких силовых постоянных расположена в интервале от 1900 до 1400 см^-1. Колебания одинарных связей занимает более низкую область от 1400 до 500 см^-1, причем, колебания связей с участием наиболее тяжелых атомов (Br и I) попадают в область 600 – 500 см^-1.

Колебания одинарных связей С-С, С-О и С-N не являются характеристичными, их нельзя отнести к отдельным связям вследствие сильного взаимодействия этих колебаний, однако весь набор поглощения полос в этой области является индивидуальной характеристикой соединений. Поэтому эта область получила название «отпечатков пальцев», поскольку нет двух разных веществ, которые бы имели здесь одинаковый спектр.

По ИК спектрам в области «отпечатков пальцев» проводят в настоящее время наиболее надежную идентификацию органических соединений.

Дата добавления: 2014-01-04