Karbon turşuları və onların törəmələri.
Yağ turşuları
29
etanol məhlullarında 205-210 nm sahəsində zəif udma
maksimumları (ε~50) verirlər. Daha intensiv zolaqlar 173-185 nm
intervalında və 165 nm aşağıda müşahidə edilir.
Əgər mürəkkəb efirin spirt hissəsi ikiqat rabitə saxlamırsa, onda
onların spektrləri müvafiq turşuların spektrlərindən az fərqlənir. Belə
ki, etilasetatın 204 nm (ε~60) udma zolağı var. α,β-Doymamış efirlər
spektrin 200-220 nm sahəsində alkil əvəzedicilərin olmasından və
vəziyyətindən asılı olan intensiv udma zolağı verirlər.
Anhidridlər və xloranhidridlər müvafiq turşulardan daha
uzundalğalı sahədə udurlar. Belə ki, asetilxloridin udma zolağı
235 nm (ε~53) müşahidə edilir (bax: şəkil 7).
Turşu və onların törəmələrinin spektrlərini aldehid və ketonların
spektrlərindən fərqləndirən effektlər bölünməmiş elektron cütü
saxlayan əvəzedicilərin karbonil xromoforuna təsiri ilə izah edilir.
Azotüzvi birləşmələr.
Azotüzvi birləşmələrin ən sadə nü-
mayəndələri ammonyakın alkil törəmələri olan aminlərdir.
Aminlərdə azot atomu bir sərbəst elektron cütünə malikdir və
buna görə də onların spektrlərində σ→σ
*
və n→π
*
keçidlərini
gözləmək olar.
Ammonyakın otaq temperaturunda spektrində 140-169 nm və
170-217 nm sahəsində udma zolaqları müşahidə olunur.
Ammonyakın alkil törəmələrində n→π
*
keçidinə aid edilən iki
udma zolağı müşahidə edilməlidir. Alkil əvəzedicilərin miqdarı
artdıqca udma zolaqları daha uzun dalğalı sahəyə sürüşür (cədvəl
10).
Cədvəl 10. Azottərkibli birləşmələrin udma zolaqları
Birləşmə
Həlledici
λ
mak,
,
nm
ε
Ammonyak Buxar
152
Güclü
194
5600
Metilamin Buxar
173
2200
215
600
30
Dimetilamin Buxar
190
3300
220
100
Trimetilamin Buxar
199
39500
227
900
Trietilamin Buxar
212
6100
(CH)
3
CCH=N–C
4
H
9
Heksan 244 85
Etanol
235
107
(CH)
3
CH=N–C
3
H
7
170
8000
[CH
3
CH=N–]
2
Etanol
208
10000
(CH
3
)
2
C=N–NH–C
4
H
9
Heksan 230 1400
CH–N=N–C(CH
3
)
2
Heksan 360 15
Diazometan Etanol
340
4,5
Doymamış azot üzvi birləşmələrin spektrlərində n- və σ-
elektronlarla bərabər π-elektronlarında zolaqları mövcuddur.
Amin qrupu auksoxromdur. Amin qrupunun batoxrom effekti
xromoforun təbiətindən asılı olaraq, polyarlaşma və elektron
hərəkətliliyi artdıqca çoxalır:
O
C
C
C
NR
C
C
NR
Ph
NR
2
2
=
−
=
−
=
−
−
λ
<
λ
<
λ
Amin qrupunun izolə edilmiş və ya C=C, C=O, –COOH qrup-
larla qoşulmuş etilen qrupu ilə birləşməsi batoxrom λ≈43-95 nm
və hiperxrom (intensivliyin artması) ε≈ 2000-20000 effektlərinə
gətirib çıxarır.
–C=C qrupu saxlayan enaminlərdə udma zolaqları 220-235
nm (ε= 3500
÷9960) intervalında yerləşirlər.
Azot atomunun iştirakı ilə ikiqat rabitə saxlayan molekulların
spektrlərində n→π
*
və π→π
*
keçidlərinə uyğun olan zolaqlar
mövcuddur. Qoşulmamış azometinlərin udma zolaqları 230-250
nm (ε~100) sahədə yerləşir və heksan məhlulundan spirt
məhluluna keçdikdə qısa dalğalı sahəyə sürüşürlər. N=C–C=C və
N=C–C=N sistemlərində 220 nm sahəsində intensiv (ε≈20000)
zolaq C=N–N=C sistemlərində isə bu zolaq 210 nm yerləşir. Belə
31
sistemlərdə n→π
*
keçidinin udma zolağı müəyyən edilmir. Bunu
da π→π
*
intensiv zolağı vasitəsilə örtülməsi ilə izah etmək olar.
Tərkibində NO
2
-qrupu olan birləşmələrin: nitroparafinlərin
(R–NO
2
), alkilnitratların (R–O–NO
2
) və nitroaminlərin (R
2
N-
NO
2
) spektrlərində n→π
*
keçidinin az intensiv (ε<100) udma
zolağı 270-280 nm sahədə müşahidə olunur. Nitrat turşusunun
efirləri üçün O–NO
2
qrupunun udma zolağı nitrobirləşmələrdən
daha qısa dalğalı hissədə baş verir. Nitroaminlərin spektrində
n→π
*
keçidinin udma zolağı daha intensivdir. Məsələn,
nitrodimetilaminin dioksan məhlulunda λ
mak
=240 nm (ε≈ 6300).
Tərkibində nitrozoqrupu olan birləşmələrin spektrlərində
n→π
*
keçidinin udma zolaqları müşahidə olunur. Ən uzun dalğalı
udma zolağı (~670 nm) C-nitrozobirləşmələr üçün müşahidə
edilir. N- və O-nitrozobirləşmələrin udma zolaqları ilə qısadalğalı
sahəyə (~300 nm) sürüşür.
Azobirləşmələr (–N=N–) görünən sahədə
və ya
ultrabənövşəyi sahənin sərhədində (λ
mak
~ 350-360 nm, 210-20
nm) azoqrupun n→π
*
keçidlərini xarakterizə edən az intensiv
udma zolaqları verirlər.
Alifatik azidlərin azid qrupunun n→π
*
keçidləri 285 nm-də
(ε~20) müşahidə edilir.
Kükürdüzvi birləşmələr.
Kükürd atomunun elektronları
oksigen atomunun elektronları ilə müqayisədə nüvə ilə daha zəif
bağlıdır. Buna görə də kükürd üzvlü birləşmələrdə n→σ
*
keçidlər
daha uzundalğalı sahədə yerləşirlər. Məsələn, tiollarda bu zolaq
228-232 nm (ε≈170) sahəsində yerləşir.
Dialkil sulfidlərin spektrlərində 210 nm (ε≈100) sahədə udma
zolağı və 230 nm-də (ε≈200) «çiyin» (pleço) müşahidə edilir.
Tsiklik sulfidlərin spektrlərində uzundalğalı zolağın vəziyyəti
polimetilen halqasının ölçüsündən asılıdır: trimetilensulfid – 275
nm, tetrametilensulfid – 240 nm və ancaq pentametilensulfiddə
alifatik sulfidlərdə olduğu kimi 229 nm-ə çatır. Qısadalğalı zolaq
32
isə öz vəziyyətini saxlayır.
Alifatik disulfidlər 250 nm dalğa uzunluqlarında (ε~500) UB
şüaları udurlar. Tsiklik disulfidlərdə halqanın ölçüləri azaldıqca bu
zolağın uzundalğalı tərəfə sürüşməsi müşahidə edilir. (CH
2
)
n
S
2
formullu birləşmələrdə n, 3, 4 və 5 bərabər olduqda udma zolağının
maksimumunun dalğa uzunluğu müvafiq olaraq 334 nm, 300 nm
və 250 nm təşkil edir. Zolağın uzundalğalı tərəfə sürüşməsi onun
intensivliyinin azalması (ε160, 300 və 500) ilə gedir.
Altıüzvlü kükürd saxlayan tsikllərin spektrləri dialkil
sulfidlərin spektrləri ilə oxşardır. 1,3-Ditianlarda kükürd atomları
arasında yükün daşınması hesabına 250 nm-də əlavə zolaq ortaya
çıxır. 1,4-Ditianlarda bu zolaq yoxa çıxır.
Dimetiltrisulfid və trimetiltetrasulfid spektrlərində udma
zolağı müvafiq olaraq 290 və 300 nm-də çıxır.
Əgər sulfidlərdə əvəzedici kükürd atomuna görə β,γ-və-
ziyyətdə ikiqat rabitə saxlayırsa, onda sulfidlərin 210 nm-də olan
udma zolağı 220 nm-ə qədər sürüşür. α,β-Doymamış sulfidlərdə
intensiv udma 255 nm-də (ε~5000) müşahidə edilir.
Alifatik sulfonlar orta və yaxın ultrabənövşəyi sahədə
udmurlar. Bu da kükürd atomunda müsbət yük daşıyan
bölünməmiş elektron cütlərinin olmaması ilə izah edilir. α,β-
Doymamış sulfonlarda qoşulma effektinə xas olan effektlər
müşahidə edilir. Məsələn, etilvinilsulfonun 210 nm udma zolağı
var. Fenilmetilsulfonda benzol udmasının zolağı əvəz olunmamış
benzola görə zolağı bir qədər uzundalğalı tərəfə sürüşür,
uzundalğalı zolağın intensivliyi bir neçə dəfə artır.
Sulfoksidlər üçün 210 nm orta intensivlikli (ε~1500) geniş
udma zolağı müşahidə edilir. Bu zolağı n→π
*
keçidinə aid edirlər.
Belə ki, proton saxlayan həlledicilərdə o, qısadalğalı tərəfə
sürüşür.
Heterotsiklik birləşmələr.
Bölünməmiş bir elektron cütlü
bir və bir neçə heteroatom daşıyan doymuş heterotsiklik
33
birləşmələr UB-spektrdə n→σ
*
keçidinə uyğun olan udma
zolaqları verirlər. Tərkibində oksigen və azot saxlayan
birləşmələrin udma zolaqları vakuum ultrabənövşəyi sahədə və ya
spektrin ultrabənövşəyi sərhədində yerləşirlər. Tərkibində kükürd
saxlayan birləşmələrin müvafiq udma zolaqları ultrabənövşəyi
sərhədindədir.
Beşüzvlü doymamış heterotsiklik birləşmələr
. UB-spektrdə
bu birləşmələr iki udma zolağına malikdirlər: intensiv qısa dalğalı
zolaq (200-210 nm) və spektrin daha uzun dalğalı sahəsində az
intensiv zolaq (cədvəl 11).
Cədvəl 11. Doymamış beşüzvlü heterotsiklik birləşmələrin udması
Birləşmə
λ
mak,
,
nm
ε
λ
mak,
,
nm
ε
Həlledici
Furan
200 10000 252 1 Heksan
Tiofen -
-
235
4500
Heksan
Pirrol
210 15000 350 300
Heksan
İmidazol 210
5000
250
60
Spirt
Pirazol 210
5000
250
60
Spirt
1,2,3-Triazol 210 3980 - -
Spirt
Tiazol -
-
240
4000
Spirt
Furan və pirrol üçün polyar həlledicilərdə uzundalğalı zolağın
rəqsi quruluşu müşahidə edilir. Bölünməmiş elektronlu atomlar və
ya ikiqat rabitə saxlayan əvəzedicilərin olması intensiv udma
zolağını batoxrom sürüşdürür və o, az intensiv zolağı örtə bilər.
Altıüzvlü aromatik heterotsiklik birləşmələr.
Bu
birləşmələrin spektrləri müvafiq karbohidrogenlərin
spektrlərindən onunla fərqlənirlər ki, heterotsiklik birləşmələrin
spektrlərində uzundalğalı zolağın intensivliyinin artması və rəqsi
quruluşunun yoxa çıxması müşahidə edilir (cədvəl 12).
Cədvəl 12. Aromatik monazatsiklik birləşmələrin udması
34
Birləşmə
λ
mak,
,
nm
ε
λ
mak,
,
nm
ε
Həlledici
Piridin 195
7500
250
2000
heksan
Xinolin 275 4500 311
6300
heksan
Akridin 252 170000 347 8000
spirt
Aromatik halqada CH= qrupunun N= əvəzlənməsi n→π
*
keçidinin əmələ gəlməsi ilə nəticələnir. Piridin məhlullarının
spektrlərində bu zolaq müşahidə olunmur, ancaq buxarlarının
spektrlərində «çiyin» şəklində özünü biruzə verir. Tsikldə azot
atomlarının sayı artıqca n→π
*
zolaq uzundalğalı tərəfə sürüşür və
diazatsiklik birləşmələr üçün o, aydın müşahidə edilir, simmetrik
tetrazində isə görünən sahədə müşahidə edilir.
35
III FƏSİL
İNFRAQIRMIZI SPEKTROSKOPİYA
İnfraqırmızı (İQ) spektroskopiya üsulu üzvi birləşmələrin
tədqiqinin ən vacib müasir fiziki üsullarından biridir. UB-spektr-
lərdən fərqli olaraq əksər üzvi birləşmələrin İQ spektrlərində bütün
funksional qrupların rəqslərinə cavab verən udma zolaqları
müşahidə edilir.
Spektrin infraqırmızı sahəsi 4000-625 sm
–1
(spektrin İQ
sahəsində tezlikləri böyükdən kiçiyə tərəf göstərmək lazımdır,
yəni dalğa uzunluğunun artmasını) qədər uzanır. İnfraqırmızı sahə
ilə sərhəd olan sahələr yaxın ultrabənövşəyi (12500-4000 sm
–1
) və
uzaq ultrabənövşəyi (625-50 sm
–1
) adlanırlar («yaxın» və «uzaq»
sözləri görünən işığa yaxınlığı da xarakterizə edir).
3.1. Molekulların rəqsləri və spektrləri
İkiatomlu molekulun kimyəvi rabitəsini sadə halda elastik
yay şəklində təsəvvür etmək olar. Onda onun dartılması və sıxıl-
ması molekulda atomların rəqslərinə bənzəyir. Harmonik ossil-
yator üçün qaytaran qüvvə nüvələrin tarazlıq halından
sürüşməsinə mütənasib olaraq sürüşməməsinin əksinə yönəlir:
r
K
f
∆
−
=
mütənasiblik əmsalı K rabitənin güc sabiti adlanır və rabitənin
sərtliyini xarakterizə edir.
Klassik mexanikadan bəllidir ki, valent rəqsinin tezliyi güc
sabiti və atomların kütləsi (m
1
və m
2
) ilə aşağıdakı nisbətlə
36
bağlıdır:
µ
π
=
ν
K
2
1
(1)
burada
µ – gətirilmiş kütlədir
2
1
2
1
m
m
m
m
+
=
µ
Tək, iki və üçqat rabiətələrin güc sabitləri təqribən
bərabərdilər: müvafiq olaraq (4-6)
⋅10
2
, (8-12)
⋅10
2
, (12-18)
⋅10
2
n/m, yəni güc sabitlərinin nisbəti 1:2:3 kimidir. Göründüyü kimi
rabitənin möhkəmliyi artdıqca və atom kütlələri azaldıqca
rəqslərin tezliyi çoxalır.
İkiatomlu molekulun rəqslərini harmonik hesab etsək, onda
molekulun özü harmonik assilyatora bənzəyir və rəqsin tam
enerjisinin qiyməti əsas kvant şərtini ödəyir:
0
h
2
1
E
ν
⎟
⎠
⎞
⎜
⎝
⎛ +
υ
=
ν
. (2)
burada
υ – rəqsi kvant ədədidir və 0, 1, 2, 3, 4 və s. qiymətlərini
alır,
ν
0
– (1) tənliyilə təyin edilən əsas rəqsin (əsas ton) tezliyidir.
(2) tənliyi bir-birindən eyni məsafədə yerləşən enerji
səviyyələri sisteminə cavab verir. Qeyd etmək lazımdır ki,
υ=0
olduqda rəqsin tam erejisi sıfırdan fərqlidir
⎟
⎠
⎞
⎜
⎝
⎛
ν
=
0
0
h
2
1
E
. Yəni
molekulda nüvələrin rəqsləri heç zaman qurtarmırlar və hətta aşağı
rəqsi halda molekulun müyyən enerji ehtiyatı olur. Molekul hν işıq
kvantı udduqda yuxarı energitik səviyyələrinə keçəcək. Məlumdur
37
ki, udulan kvantın enerjisi iki halın enerji fərqinə bərabərdir:
ν
+
ν
−
=
ν
E
E
h
1
. (3)
Öz növbəsində (2) tənliyinə görə iki energetik səviyyələrin
fərqi aşağıdakı kimidir
0
1
h
E
E
ν
=
−
ν
+
ν
. (4)
(3) və (4) tənliklərinin müqayisəsindən görünür ki, udulan
şüanın tezliyi (1) tənliyilə müəyyən edilən əsas rəqs tezliyinə
(dalğa ədədi) bərabərdir. Beləlikə, harmonik ossilyatorun spektri
ν
0
tezliyində (ossilaytorun öz tezliyi) bir xəttdən və zolaqdan
ibarətdir.
İkiatomlu molekullardan fərqli olaraq çoxatomlu
molekulların rəqsləri daha mürəkkəbdir və molekulda atomların
sayı artdıqca rəqs növlərinin miqdarı artır. Çoxatomlu molekulun
tam rəqsi spektr tezlikləri və intensivlikləri molekulun mürəkkəb
rəqsi – fırlanma hərəkətinin xüsusiyyətlərini əks etdirən çoxlu
sayda olan xətlərdən və zolaqlardan ibarətdir.
Ümumi halda N sayda atomdan ibarət olan molekul müəyyən
sayda əsas rəqslərdən ibarətdir, qeyri-xətti molekul üçün (3N-6)
və xətti molekul üçün (3N-5) rəqslərdən ibarətdir.
Molekulda ayrı-ayrı atomların rəqsləri bir-biri ilə bağlıdır və
buna görə də mürəkkəb molekullu ossilyatorların dəsti kimi
təsəvvür etmək olar. Bir ossilyatora düşən enerji tez başqa
rabitələrə yenidən paylanır, bütün atomlar və rabitələr rəqsə
qoşulurlar. Ancaq nə qədər mürəkkəb rəqs olursa, olsun onları
müəyyən miqdar sadə və ya normal rəqslərə parçalamaq olar.
Molekulun bütün nüvələrinin eyni faza və tezlikli rəqsləri
molekulun normal rəqsləri adlanır. Normal rəqslərin sayı
38
molekulda bütün tip rəqslərin sayı ilə üst-üstə düşür. Spektrlərdə,
ancaq əsas normal rəqslərin və onların obertonlarının tezlikləri
özlərini biruzə verir.
Bildiyimiz kimi təcrübi olaraq normal rəqslərin tezliyini təyin
edirlər. Əgər normal rəqs zamanı hər hansı bir rabitənin rəqsi
amplitudası qalanlarından çoxdursa, onda normal rəqsin tezliyini
müəyyən rabitənin rəqslərinə aid etmək olar. Belə halda normal
rəqsi rabitənin səciyyəvi rəqsi adlandırırlar (cədvəl 13). Təbiidir
ki, udma zolaqlarının sayı əsas rəqslərin sayı ilə üst-üstə düşmür.
Belə ki, əgər rəqs molekulun dipol momentini dəyişdirmirsə, onda
o infraqırmızı şualanmanı udmur və spektrdə udma zolaqlarının
sayı azalır. Qeyd etmək lazımdır ki, infraqırmızı sahədə o molekul
aktivdir ki, onlarda rəqs prosesində elektrik dipol momentinin
dəyişmələri gedir.
Cədvəl 13. Bəzi səciyyəvi İQ-qrup tezlikləri
Qrup Tezlik,
sm
–1
O–H 3650-3200
(dəyişkən)
N–H 3500-2900
(orta)
C–H 3300-2700
(güclü-orta)
C
≡C
~2550 (orta-zəif)
C
≡N
~2200 (orta-zəif)
C=O 1850-1650
(güclü)
C=C ~1650
(orta-zəif)
C–NO
2
~1550 (güclü) və ~1350 (güclü)
~950-850
(orta)
C–O– 1300-1000
(güclü-orta)
C–F 1400-1000
(güclü)
C–Cl 800-600
(güclü)
C–Br 650
(güclü)
C–I 600-500
(güclü)
S O
1070-1030 (güclü)
39
SO
2
1150 (güclü) və 1330 (güclü)
Molekulda bütün rəqsləri iki növə: valent və deformasiya
rəqslərinə ayırmaq olar. Əgər normal rəqs zamanı əsasən rabitə
uzunluqları dəyişir və bu zaman nüvələr arası oxdan sürüşmə
müşahidə edilmirsə, belə rəqslər valent rəqsləri (
ν) adlanır.
Əgər əsasən rabitələr arası bucaqlar dəyişib və praktiki olaraq
rabitələrin uzunluqları dəyişmirsə, belə rəqsləri deformasiya
rəqslərinə (δ, γ) aid edirlər.
valent rəqsi deformasiya
rəqsi
Bir rabitənin deformasiya rəqslərinin əmələ gəlməsi üçün
valent rəqslərinin əmələ gəlməsindən daha az enerji lazımdır və
buna görə də deformasiya rəqslərinin udma zolaqları daha aşağı
tezliklərdə çıxırlar. Valent rəqsləri simmetrik (
ν
s
) və antisimmetrik
(
ν
as
), deformasiya rəqsləri isə yelpikvari, qayçıvari və s. olurlar.
Aşağıda metilen qrupunun rəqsləri verilmişdir («+» və «–»
işarələri kağız səthinə perpendikulyar istiqamətdə rəqsləri
göstərirlər).
H
H
C
ν
as
H
H
C
ν
s
valent rəqsləri
40
H
H
C
H
H
C
H
H
C
H
C
H
qayçıvari yelpikvari
rəqqasvari fırlanma
deformasiya rəqsləri
Rəqslərin tezliyi ilə
bərabər
İQ-spektrlərin
əsas
parametrlərindən biri də udma zolaqlarının intensivliyidir. Bu
kəmiyyət molekulun quruluşu haqqında əlavə və lazımi məlumatı
daşıyır. Udma intensivliyinin praktiki ölçüsü aşağıdakı formulla
ifadə edilən udma intensivliyinin inteqralıdır:
∫
ν
ν
ν
ε
=
2
1
d
3
,
2
A
. (5)
burada A – inteqral intensivlik;
ε
– udma əmsalı;
ν
1
və
ν
2
– inteq-
rallama həddidir.
Bu kəmiyyətlə, yəni i normal rəqslə molekulun elektron
xassələri arasında asılılıq var:
2
q
q
o
dq
d
c
3
N
A
i
i
i
i
=
⎟⎟
⎠
⎞
⎜⎜
⎝
⎛ µ
π
=
, (6)
burada N – Avaqadro ədədi,
µ – molekulun dipol momenti, q
i
- i –
normal rəqsin normal koordinatı, q
i
0
– tarazlıq halında normal
koordinatıdır.
Göründüyü kimi hesab infraqırmızı udmanın intensivliyi rəqs
prosesində rabitənin dipol momentinin dəyişməsi ilə bağlıdır.
Valent rəqsi zamanı mənfi və müsbət yüklərin ağırlıq
mərkəzlərinin sürüşməsi baş verir. Buna görə də C=C, C=N, N=O,
Dostları ilə paylaş: |