Mavzuni mustahkamlash uchun savollar Nazorat savollari

Mavzuni mustahkamlash uchun savollar

Nazorat savollari

1. 
   IQ-spektroskopiyasi mohiyatini tushuntiring.
   

IQ spektrlardan foydalanib quyidagilar aniqlanadi:

1. Har xil moddalarning IQ-spektrlarini solishtirib, ma’lum moddadan yangi olingan modda farqini va uning tozaligini aniqlash mumkin.

2. Izomerlarni bir-biridan ajratish mumkin: C₂H₆O formula bilan  etil spirti va dimetil efirining ham tarkibini ifodalash  mumkin. Suv molekulasi uchun n_(O-H)=3200-3600 sm^-1 oralig’ida qayd qilinsa, spirtlarda va fenollarda bu valent tebranish chastotasi ularning tuzilishiga ko’ra turlicha sohada namoyon bo’ladi:

a) birlamchi spirtlarda – 3640 sm^-1; b)  ikkilamchi – 3630 sm^-1;

c) uchlamchi – 3620 sm^-1 ; d)  fenollarda – 3610 sm^-1;

e) polimerlarda – 3200–3400 sm^-1 . 

- C₂H₅OH ning IQ-spektrida  n_(O-H) va n_(C-O) kuzatiladi.

- CH₃-O-CH₃  spektrida faqat  n_(C-O) kuzatiladi.

3. Noma’lum modda molekulasida qanday funksional guruhlar borligini aniqlash mumkin. Misol uchun, amino guruhi (NH₂) yoki gidroksil guruhi (OH) tutgan birikmalarda vodorod atomlari biror radikal bilan almashtirilsa, tegishli n_(N-H) yoki  n_(O-H) yo’qoladi.

Aldegidlar uchun n_(C=O)=1705–1725 sm^-1 sohada qayd etiladi. Agar aldegid tarkibidagi radikalning vodorod atomlaridan biri elektronakseptor guruhlar (F, Cl, CºN va boshqa) bilan almashtirilsa, n_(C=O) valent tebranishlari yuqori chastotali sohaga (1725-1745 sm^-1) siljiydi. Aksincha, elektrondonor guruhlar, qo’shbog’li o’rinbosar yoki aromatik halqa kiritilsa, tebranishlar quyi chastotali sohaga (20-40 sm^-1)  siljiydi. Qaytar organik reaksiyalarni sifat va miqdoriy  jihatdan aniqlash mumkin.

5. Molekulalarning konfiguratsiyasi va konformatsiyalari haqida tegishli xulosalarni chiqarish mumkin.

Bosqichli reaksiyalar yo’nalishini IQ-spektrlari yordamida kuzatish mumkin:

HO-CH2 -CH2 -Cl		HO-CH2-CH2-CºN
A		B
CH2=CH–CºN		CH2=CH–COOH
C		D

A-modda uchun: n_(O–H) = 3360 sm^-1_, n_(C–Cl) = 663 sm^-1 _, n_(O–C)  =1080 sm^-1,

B-modda uchun: n_(C–Cl) yo’qoladi, yangi n_(CºN) = 2252 sm^-1 paydo bo’ladi,

C-modda uchun: n_(O–H) yo’qoladi va yangi  n_(C=C) = 1620 sm^-1 paydo bo’ladi,

D-modda uchun: n_(CºN)  yo’qoladi va yangi n_(C=O) = 1720 sm^-1 paydo bo’ladi.

IQ spektrlarning qo’llanish sohalari:

-         moddalarni identifikatsiyalash;

-         molekuladagi alohida kimyoviy bog’lar mavjudligini aniqlash;

-         ichki va molekulalararo  o’zaro ta’sirlarni aniqlash;

-         izomeriya hodisalarining tadqiqoti;

-         vodorod bog’lari mavjudligini aniqlash;

-         zarracha o’lchamlarini aniqlash;

-         materialshunoslikda har qanday noorganik va organik moddalar va

materiallarni aniqlash;

-         organik sintezda reaksiya mexanizmlarini aniqlash va isbotlash;

2. 
   -         har qanday ishlab chiqarish jarayonlarining nazorati.
   
3. 
    IQ spektroskopiyadan foydalanish yo’llari:
   

-         tebranish chastotalarining tahlili bilan noma’lum modda tuzilishini isbotlash;

-         spektrda keragidan ortiqcha tebranish chastotalari mavjud bo’lgan hollarda modda tozaligi haqida xulosa berish;

-  spektrdagi ”barmoq izlari” sohasini ko’rib, alohida yangi modda-larni identifikaisiyalash 

2. Valent va deformasion tebranishlar farqini bilasizmi?

1. Valent (stretching – inglizcha cho’zilish, garmonik harakat) tebranishlar. Molekuladagi normal tebranishlar natijasida kimyoviy bog’larning uzunligi o’zgaradi va bu xildagi tebranishlar n (nyu) harfi bilan ifodalanadi. Ular simmetrik (n_s) yoki antisimmetrik (n_as) tebranish chastotalariga bo’linadi.

2. Deformatsion (bending – burilish, bukilish) tebranishlar. Modda molekulasidagi tebranishlar oqibatida valent bog’lari orasidagi burchaklar o’zgarganda deformatsion tebranishlar qayd etiladi. Molekuladagi deformatsion tebranishlar bir tekislikda sodir bo’lsa, d (delta) va bu tebranishlar bir tekislik chegarasidan chiqsa, p (pi) harflari bilan  belgilanadi.

Birinchi holda atomlar orasidagi masofa cho’zilishi yoki qisqarishi mumkin. Molekula atomlari orasidagi harakatlar bir xil bo’lsa, (bog’ uzuligining qisqarishi yoki cho’zilishi) simmetrik,  agar har xil bo’lsa, antisimmetrik tebranishlar deyiladi.

Deformatsion tebranishlarda bir atom bilan bog’langan qo’shni 2- atom bog’lari orasidagi burchak o’zgaradi, yoki bir guruh atomlar molekulaning qolgan qismiga nisbatan harakatlanadi, ammo bunda shu atomlar orasidagi masofa o’zgarmasdan qoladi. Bu xildagi tebranishlar aylanma (twisting – inglizcha burilish, o`ralish), mayatniksimon (roching – tebranish) va torsion (torsion – burama), qaychisimon (seissoring – qaychi bilan kesish), yelpig’ichsimon (wassing – yelpish) deyiladi. Molekuladagi atomlarning erkinlik darajasi ko’p bo’lib, ularning yig’indisi uning umumiy erkinlik darajalari yig’indisini ifodalaydi. Molekulaning har bir atomi dekart koordinatalari (x, y, z) ga ko’ra uchta erkinlik darajasiga ega. Shuning uchun “n” atomdan iborat molekulaning 3n ta erkinlik darajasi bor. Agar molekuladagi atomlar chiziqli tuzilishdan farq qilsa, uchta erkinlik darajasi uning aylanma harakatini belgilaydi va uchtasi chiziqli harakatdir. Bulardan qolgan (3n-6) erkinlik darajasi tebranma harakatlatga to’g’ri keladi yoki ular asosiy tebranma harakatlar deyiladi. Suv molekulasida 3 ta atom borligi uchun unda 3 ta asosiy tebranish chastotasi bor (3n-6=3×3-6=3) ular 3.4 a-rasmga keltirilgan. Bunday molekulaga suv- dan tashqari SO₂ molekulasini ham keltirish mumkin. 3 ta atomdan iborat chiziqli molekula uchun (masalan, CO₂) (3n-5) ta erkinlik darajasi bor

4. 
   Tebranish chastotalari nimani anglatadi?
   

Keyingi tadqiqotlardan ko’rinadiki, eng oddiy molekulalar ham murakkab IQ spektrlarni ko’rsatadi. Kimyogarlar odatda noma’lum moddalarning spektrlarini ma’lum yaxshi o’rganilgan modda spektri bilan taqqoslash orqali aniqlaydilar. Barcha tebranish chastotalarining o’zaro mos kelishi – ularning yaqin tuzilishiga ega ekanligini isbotlaydi. IQ spektrlar yaxlit molekula tasnifi hisoblansa ham, ayrim atom guruhlari (funksional guruhlar) doimo molekulaning qolgan qismi tuzilishidan qat’iy nazar, bir xil chastota sohasida nur yutadi. Bu kattaliklar shu funksional guruhlarning xarakteristik tebranish chastotasi deb yuritiladi. Bu xildagi xarakteristik chastotalarni jadval sifatida ifodalash qabul qilingan bo’lib, organik-kimyogar olimlar undan eng ko’p foydalanadilar. Demak, IQ spektr ayrim organik molekulalar tarkibidagi funksional guruhlarning tebranish chastotalarini solishtirish bilan aniqlanadi. Molekula tuzilishini to’liq isbotlash uchun olimlar IQ spektrlari natijalarini boshqa zamonaviy fizik-kimyoviy tadqiqot usullari orqali olingan ma’lumotlar bilan solishtirib va to’ldirib ishlaydilar. Buning uchun juda ko’p olimlar IQ spektr natijalarini umumlashtiruvchi jadvallardan iborat bibliografik to’plamlarni nashr etganlar.

5. 
   Valent tebranish chastotalarining quyi va yuqori sohaga siljishi nima bilan tushintiriladi?
   

Valent tebranish deb bog‘lanishlar orasidagi
masofaning o‘zgarishiga aytiladi. Bu tebranishda tebranishlar orasidagi burchak doimiy qoladi, ya’ni ql( ) i ¹ 0, a » m( ) i 0 bo‘ladi. Taqribiylik belgisining ma’nosi shundaki, valent tebranish paytida
ma’lum miqdorda burchak ham o‘zgarishi mumkin. Masalan, CO2,
CH4 molekulalarining simmetrik tebranishi (yoki CO2 antisimmetrik
tebranish) paytida burchak doimiy qolishi mumkin

6. 
   Deformatsion tebranish turlariga misollar keltiring.
   

Deformatsion tebranish deb asosan bog‘lanishlar orasidagi burchaklarning o‘zgarishiga aytiladi, ya’ni ql( ) i » 0, a ¹ m( ) i 0 bo‘ladi, faqat deformatsion tebranishga CO2 ni misol keltirish mumkin.

7. 
   Simmetrik va antisimmetrik valent tebranishlari farqini tushintiring.
   

D¥h simmetriyaga ega bo‘lgan uch atomli CO2 molekulaning har
uchala asosiy tebranishi 3 xil simmetriyaga ega. Birinchisi, A1q tipdagi
simmetrik valent tebranish, ikkkinchisi A1U tipdagi antisimmetrik
tebranish va uchunchisi E1U tipdagi deformatsion tebranish. Alternativ
taqiqqa binon bularning birinchisi KS spektrida faol, qolgan 2 tasi esa
IQ da faol bo‘ladi. Bu molekulaning IQ yutilish spektrida ikkita juda
intensiv 2349 sm–1 hamda 667 sm–1 polosalar kuzatiladi. KS spektrida
esa 1285 sm–1 va 1388 sm–1 chastotalarda ikkiga ajralgan intensiv
chiziq kuzatiladi. KS spektrida bitta chiziq o‘rniga ikkita chiziqning kuzatilishi,
Fermi rezonansi deyilib, buning sababi ikkita tebranma sath deyarli bir
xil energiyaga ega bo‘lib, ularning o‘zaro ta’sirlashishi hisobiga
chiziqlar ikkitaga ajraladi.

8. 
   Oddiy bog’, qo’shbog’ va uchbog’ tabiati valent tebranishlariga ta’sir etadimi?
   

Ha albatta ta’sir qiladi. Birinchi holda atomlar orasidagi masofa cho’zilishi yoki qisqarishi mumkin. Molekula atomlari orasidagi harakatlar bir xil bo’lsa, (bog’ uzuligining qisqarishi yoki cho’zilishi) simmetrik,  agar har xil bo’lsa, antisimmetrik tebranishlar deyiladi.

9. 
   Moddalarning tebranish chastotalariga elektronodonor va elektrono-akseptor guruhlar ta’sir etadimi?
   

10. 
    Normal koordinata va normal tebranishlar nimani anglatadi?
    

Ko‘p atomli molekulalarda ikki atomli molekulalardan farqli tebranma erkinlik darajasining soni atomlar soni N ga qarab r = 3N–6 ta
yoki chiziqli molekulalar uchun r = 3N–5 ta bo‘lishi mumkin. Bu holda ham ikki atomli molekuladagidek kichik amplitudali tebranishlarni
garmonik tebranish deb qarash mumkin. r ta erkinlik darajasiga ega
bo‘lgan sistema muvozanat vaziyati atrofida r ta normal tebranishga
ega bo‘ladi. Har bir normal tebranish ma’lum bir ni chastotaga ega
bo‘ladi. Ko‘p atomli molekulada erkinlik darajasining soni r ga mos
ravishda bir-biriga bog‘liq bo‘lmagan Xa ta koordinata bo‘lib, normal
tebranish ni chastota bilan quyidagi qonuniyat asosida o‘zgaradi:
Хl l i i = pn X t

11. 
    Simmetriya elementlari valent tebranish chastotalariga ta’sir etadimi?
    

Ha ta’sir etadi. Simmetriya xossasi molekuladagi atomlar yadrolarining fazoviy joylanishi bilan belgilanadi. Koordinatalar sistemasida biror harakat (burilish, akslantirish yoki har ikkalasi) natijasida molekula konfiguratsiyasi dastlabki shaklini egallasa, bu o’zgarish simmetriya operatsiyasi deyiladi va molekula tegishli simmetriya elementiga ega deb sanaladi. 

12. 
    Organik molekuladagi funksional guruhlarning asosiy tebranish chastotalariga misollar keltiring?
    

Birlamchi amin va amidlarning IQ spektrlarida ikki xil n_(N–H) valent tebranish chastotalari n=3497–3077 sm^–1 sohada kuzatiladi, C=O uchun ham  n_(C=O)=1818–1720 sm^–1, karbon kislota angidrid va imidlari uchun ikki xil, n_(C–H) = 3000–2760 sm^–1 sohasida metilen va metil guruhlariga xos tebranishlar qayd etiladi. Spirtlarning IQ spektrlarida n=1212 va ~1000 sm^–1 sohada intensiv yutilish (n_(C–H)) chizig’i bor, masalan metanol uchun n_(C–O)=1034 sm^–1, etanol uchun n_(C–O) = 1053 sm^–1. Ammo bu ko’rsatkich spirtlar uchun xarakteristik tebranish emas. Ular uchun muhim xarakteristik tebranishlar n_(O–H) bo’lib, 3650–3584 sm^–1oralig’ida kuzatiladi. Spirt va fenollarga xos IQ spektrlar 3.6–3.8 rasmlarda keltirilgan. Erkin gidroksil (OH) guruhi uchun xos bo’lgan n_(O–H) gaz fazada yoki qutbsiz erituvchida kuchli juda suyultirilgan spirtlar uchun qayd etiladi. Molekulalararo vodorod bog’larning paydo bo’lishi spirt eritmasi konsentratsiyasi ortishi bilan kuzatiladi va IQ spektrining quyi chastotali sohasida qo’shimcha tebranishlar hosil qiladi.