Физико-химические методы идентификации и количественного определения углеводородов
Информация - Химия
Другие материалы по предмету Химия
?емого вещества.
Колебательные движения могут быть линейными (валентными), деформационными и групповыми.
Линейные колебания проходят вдоль связи; при деформационном колебании меняются углы между валентностями. Ниже приводятся некоторые типы колебаний С-Н-связи в группе =СН2:
Рис. 3
Групповые колебания - это колебания скелета органической молекулы. Например, колебания цепочки из метиленовых групп в молекуле н-алкана, колебания третичной бутильной, изопропильной и других групп. Энергия и частота линейных колебательных движений выше, чем деформационных колебаний.
Колебательные движения в молекулах характеризуются частотой, т.е. числом колебаний в секунду (с-1); в практике инфракрасной спектроскопии обычно используют вместо частоты волновое число v- величину, обратную длине волны (см-1).
Если частота какого-либо колебательного движения в молекуле совпадает iастотой какого-либо луча, то такой луч поглощается веществом (резонансное поглощение) и в спектре появляется полоса поглощения.
Каждой функциональной группе, группе атомов и связи в молекуле исследуемого вещества в спектре соответствуют несколько линий, отвечающих частотам поглощенных лучей. В химии нефти задача качественного анализа углеводородов с помощью ПК-спектров состоит в обнаружении характеристических частот выделенных из нефти индивидуальных соединений.
В табл. 4 приводятся значения волновых чисел валентных и деформационных колебаний связи С-С и С-Н в молекулах углеводородов.
Таблица 1 - Значения волновых чисел
Групповым колебаниям скелета органических молекул соответствуют полосы поглощения в области 700-1500 см-1. Эта часть спектра органических молекул очень чувствительна к малейшим изменениям в их структуре. В этой области, называемой отпечатком пальцев, каждое соединение имеет только свойственный ему набор полос поглощения. Колебаниям углеродного скелета ароматических ядер соответствует полоса при 1600 см-1, колебаниям углеродного скелета нафтеновых циклов - при 970 и 1030 см-1.
Колебания полиметиленовых цепочек в зависимости от их длины проявляются в области 720-790 см, колебания изопропильной группы - при 1170 и 1145см-1, трет -бутильной - при 1255 и 1210 см-1, для монозамещенного бензольного кольца характерна полоса при 700 см-1.
ИК-спектры записываются в координатах: процент пропускания (или поглощения) излучения - волновое число (рис.3 и 4).
Процент пропускания J/J0тАв100. Процент поглощения 100 - J/J0тАв100.
Рис. 4 - ИК- спектр 1 - децена
Рис. 5 - ИК-спектр толуола: А - валентные колебания =С-Н бензольного кольца; Б- валентные колебания С-Н в СН3; В- валентные колебания С=С бензольного кольца; Г- деформационные колебания С-Н в СН3; Д - деформационные колебания С-Н в бензольном кольце
Ультрафиолетовая спектроскопия
Она позволяет исследовать взаимодействие ультрафиолетового излучения с электронным облаком молекул. Для аналитических целей служит диапазон ультрафиолетового излучения в пределах 200-400 нм. В молекулах углеводородов электроны находятся на связующих молекулярных орбиталях; в случае гетероатомных соединений нефти (кислородных, сернистых, азотистых) электроны имеются также на несвязующих орбиталях (электроны неподеленных пар гетероатомов).
Так как энергия квантов ультрафиолетового излучения близка к энергии электронов, то при облучении молекул происходит возбуждение электронов и они переходят на разрыхляющие (нестабильные) молекулярные орбитали с более высокой энергией.