Laboratoriya mashg’uloti. 5 Мавзу: ИҚ-спектр частоталари ва тебраниш турлари Характеристик частоталар

Кўп атомли молекулаларнинг тебраниши.
Спектрометрларнинг тузилиши
Кўп атомли молекулаларнинг тебраниши икки атомликка нисбатан мураккаб бўлиб, спектрда бирқанча ютилиш частоталарини намоён қилади.
Кўп атомли молекуланинг тебраниш харакати уни ташкил этган атомларнинг нисбий харакати билан боғлиқдир, яъни бу харакатлар яхлит молекуланинг бўшлиқдаги силжишлари ва яхлит ҳолда айланиши сифатида кузатилмайди.
Молекуладаги айрим атомларнинг харакати бир-бири билан чамбарчас боғлангандир. Бунда атомларни боғлаб турган кимёвий боғларнинг узунлиги ва боғлар орасидаги бурчак қийматларининг ўзгаришини асосий кўрсаткич сифатида олиш керак.
Шунинг учун ҳар қандай махсус функционал гурухларда бу кўрсаткичларнинг турлича бўлиши натижасида ҳамда тебраниш частотасининг қийматлари билан кимёвий боғ орқали боғланган атомларнинг массалари ўртасидаги маълум қонуният бўлганлиги учун инфрақизил спектрида - шу гурухлар учун уларга тегишли бўлган ютилиш частоталари мавжуддир (масалан, СН₃, CH₂, NH₂, ОН ва бошқалар). Қўшбоғ тутган гурухлар CC, -CC-, СО ва бошқалар ўзига хос частоталарга эга бўлиб, бу частоталар тебранишда қўшбоғларнинг узайиши натижасида ҳосил бўлади.
Молекулага қандайдир ўринбосарнинг киритилиши ёки молекуланинг геометрик тузилишига таъсир этадиган қандайдир ўрин алмаштиришлар махсус частоталар қийма-тининг ўзгаришига сабабчи бўлади.
Молекуляр спектроскопияда молекуланинг нормал тебраниши натижасида кимёвий боғларнинг узунлиги ўзгариб, бу боғлар орасидаги бурчак кам ўзгарса, бундай тебраниш турларига валент тебранишлар деб айтилади ва  (ню) ҳарфи билан белгиланади.
Агар нормал тебраниш натижасида валент боғлар орасидаги бурчак ўзгариб, бу боғлар узунлиги ўзгармаса, бундай тебраниш турлари деформацияли тебраниш бўлиб уни  (дельта) ҳарфи билан белгиланади. Валент тебранишлар симметрик (_s) ва ассимметрик (_as) турларига бўлиниб, биринчи тебраниш натижасида кимёвий боғлар узунлиги узаяди, иккинчисида эса қисқариш ҳолати кузатилади.
Масалан, сув молекуласини кўрсак, чизиқли тузилишга эга бўлганлиги учун, тебраниш частотаси сони 3N-63. 3-69-63 та бўлади.

а - О-Н гурухининг симметрик валент тебраниши (^s3652 см^-1); б - О-Н гурухининг асимметрик валент тебраниши (^as3756см^-1); в - Н-О-Н молекуланинг деформацияли тебраниши (1596 см^-1)

Юқоридаги тебраниш турларини СО₂ молекуласи учун ҳам кўрсатиш мумкин.

Шундай қилиб, кўп атомли молекулаларнинг инфрақизил спектрининг қоидасини қуйидагича изоҳлаш мумкин: ютилиш натижасида ҳосил бўлган тебраниш сонини, яъни спектрдаги частоталарнинг қийматлари ва шаклини эътиборга олиб валент ва деформацияли частоталарни аниқлаш мумкин, бу ишларни амалга оширишда олинган спектрларни шунга ўхшаш бўлган моддаларнинг маълум бўлган спектрлари билан таққослаш керак.

Инфрақизил спектридаги 650-1300 см^-1 соҳани текширилаётган модданинг “бармоқ изи” соҳаси деб юритилади. Молекулага қандайдир озгина ўзгартиришлар киритилганда бу соҳада кўринадиган частоталарнинг сони ва қийматлари кескин ўзгаради.
1500-1800 см^-1 - функционал гурухларнинг ютилиш соҳасига киради ва 3000-3600 см^-1 икки атомли OH, NH, NH₂ гурухларнинг ютилиш соҳаси ҳисобланади.
Амалиётда инфрақизил спектрларини олиш учун асосан икки турдаги спектрометрлардан фойдаланилади. Булардан бири фақат NaCl дан ясалган призмада ишлаб, оддий тузилишга эга ва кам жой эгаллайди, аммо кейинги вақтда спектрларини аниқ чизиб кўрсатадиган икки нур йўналишли спектрометрлардан кенг кўламда фойдаланиб келинмоқда, 12- ва 13-расмларда UR-20 ва Спекорд нусхали спектрометрларнинг кўриниши берилган.

12-расм. UR-20 (Германия, Карл-Цейсс Йена)

спектрометрининг кўриниши.



13-расм. Спекорд-75 спектрометрининг кўриниши (Германия).
и
Спектрометрлар қандай нусхада бўлмасин уларнинг оптик чизмаси бир-бирига жуда ўхшаш бўлади (14-расм).

14-расм. Инфрақизил спектрометрининг оптик
чизмаси.

1 - нурланиш манбаи (“глобар”)	5 - кириш тирқиши
2, 3, 6, 8, 9, 11 – кўзгулар	7 – призма
4 - модда сақланадиган идишча	12 – термоэлемент

Нур манбаъсидан (“глобар”) чиққан ёруғлик кўзгуга тушиб икки нурга ажралади, унинг биттаси модданинг эритмаси жойлаштирилган идишчадан, иккинчиси эса эритувчи солинган идишчадан ўтади. Кейин улардан ўтган икки нур бир нурга бирлашади ва бирлашган нур монохроматорнинг кичик тирқишидан ўтиб панжара ёрдамида дисперсланади, кейинги ҳолатда эса унинг йўлига қўйилган фильтр эса частоталарни детекторга туширади. Агар идишда маълум частотали ёруғлик ютилишига учраса у ҳолда қайд қилувчида (детектор) сигнал ҳосил қилади. Ҳосил қилинган сигналларни махсус асбоб ёрдамида ёзиб олинади.

Инфрақизил нурланишни қабул қилиб олувчи асбоб термоэлемент ҳисобланади. Термоэлементнинг ишлаши нур таъсирида висмутдан қилинган юпқа қатламнинг электр қаршилигини ўзгаришига асосланган бўлиб, ҳосил бўлган термоток кучлантирилади ва ўзиёзар асбоб ёрдамида ёзиб олади.
Спектрометрларнинг оптик қисмлари (призмалар, линзалар) ва модда эритмаси солинадиган идишлар ишқорий ва ишқорий ер металларнинг тузларидан (NaCl, KBr, CsJ, LiF, CaF₂ ва бошқалар) тайёрланади, чунки бу тузлар ИҚ соҳада бир-биридан нур ўтказиш чегараси билан фарқ қилади, шунинг учун ишлатиладиган призмалар бир соҳадан иккинчи спектр соҳасига ўтилаётганда алмаштирилиб турилиши керак.

Ишлаш оралиғи, см^-1		призма
13300 – 3800		шиша
5000 – 1800		LiF
2000 – 650		NaCl
700 – 400		КВr

Спектрларни олиш қуйидаги кетма-кетликда олиб борилади:

а) спектрометрни ишга тайёрлаш
б) намунани тайёрлаш
в) асбобни ишлаш ҳолатига келтириш ва спектр олиш
г) инфрақизил спектрдаги ютилиш частоталарини
изоҳлаш
д) айрим ҳолларда ютилиш частоталарининг интенсивлигини ҳисоблаш.