If you're seeing this message, it means we're having trouble loading external resources on our website.

Ако си зад уеб филтър, моля, увери се, че домейните *. kastatic.org и *. kasandbox.org са разрешени.

Основно съдържание

ИЧ спектри за въглеводороди

Тълкуване на ИЧ спектри на въглеводородите, съдържащи единични, двойни и тройни въглерод-въглерод връзки. Създадено от Джей.

Искаш ли да се присъединиш към разговора?

Все още няма публикации.
Разбираш ли английски? Натисни тук, за да видиш още дискусии в английския сайт на Кан Академия.

Видео транскрипция

Вече разгледахме връзката въглерод-водород в предното видео, като изчислихме приблизително вълновото число, където можем да очакваме ивица за трептенето на връзката въглерод-водород в ИЧ спектъра. Получихме вълново число около 3000. Обаче това вълново число зависи от хибридизацията на въглерода. Да видим няколко примера. Да видим пример, в който въглеродът е sp-хибридизиран. Знаем, че този въглерод е sp-хибридизиран, защото тук имаме тройна връзка, така че говорим за връзка въглерод-водород, в която въглеродът е sp-хибридизиран. Ивицата за трептенето на тази връзка въглерод-водород се появява при вълново число около 3300. Ако разгледаме следващия пример, тук имаме въглерод в двойна връзка, така че трябва да е sp2-хибридизиран, и когато разглеждаме връзката въглерод-водород, в която въглеродът е sp2-хибридизиран, ивицата за трептенето на тази въглерод-водородна връзка се появява при вълново число около 3100. И накрая да разгледаме случая на единична връзка при въглерода, където ще имаме sp3-хибридизиран въглерод. Значи за връзка въглерод-водород, в която въглеродът е sp3-хибридизиран. Ивицата за трептенето на тази връзка въглерод-водород се появява при вълново число около 2900. Как можем да обясним тези различни вълнови числа, като те всички се отнасят за връзка въглерод-водород? Тук трябва да разгледаме хибридизацията. Ако вземем sp-хибридизиран въглерод, спомни си, че тук въглеродът има две sp-хибридни орбитали. sp-хибридните орбитали имат най-силно изразен s-характер от всички обсъждани орбитали. Всъщност имат 50% s-характер, ако си спомняш от уроците за хибридизация. Значи 50% s-характер при sp-хибридни орбитали. При sp2-хибридните орбитали имаме около 33% s-характер. И накрая при sp3-хибридните орбитали имаме около 25% s-характер. Да се върнем при sp-хибридизирания въглерод, където sp-хибридната орбитала има 50% s-характер. Спомни си какво означава това. Електронната плътност е най-близо до ядрото. В този случай, когато говорим за тази връзка, това е най-късата връзка, защото електронната плътност е най-близо до ядрото, колкото по-изразен s-характер има. Щом това е най-късата връзка, тя трябва да е най-здравата връзка от тези трите, за които говорим. Значи тази връзка въглерод-водород, в която въглеродът е sp-хибридизиран, е по-здрава връзка въглерод-водород от тази, в която въглеродът е sp2-хибридизиран. Тази връзка все пак има по-изразен s-характер от тази, така че тази връзка е по-здрава от тази. Това подреждане на здравината на връзките обяснява вълновите числа, защото, ако си спомниш от предишното видео, здравината на връзката влияе на коефициента на еластичност k, така че, когато се увеличава здравината на връзката, се увеличава k, а видяхме, че когато се увеличава k, се увеличава честотата или вълновото число. Значи това увеличава честотата на трептене на връзките, или увеличава вълновото число, където ще открием ивицита в ИЧ спектъра. И тъй като това е най-здравата връзка, това е най-високата стойност на вълновото число. Тази ивица ще открием по-наляво в ИЧ спектъра, когато го разглеждаме. Сега, след като осмислихме влиянието на хибридизацията, да разгледаме спектри на въглеводороди и да ги анализираме. Първо да сравним алкан и алкини. Да видим тук долу няколко спектри. Да сравним тези два ИЧ спектри. Първият е за това съединение, което е декан. Надявам се, че имам точния брой въглеродни атоми. Вторият спектър е за 1-октин, тук имаме тройна връзка в молекулата. Да сравним тези двете и да видим различията. Първото нещо, което е полезно да направим, е да спуснем линия около 3000. Спускам линия при 3000. Ще го направя и в двата спектъра. Спускам линия около 3000 и в двата спектъра, за да можем да ги сравним. Знаем, че въглерод-водород... ще го запиша тук, въглерод-водородната връзка, в която въглеродът е sp3-хибридизиран, трептенето за такава връзка се появява под 3000. Ето защо е полезна тази линия при 3000. Ето така подхождаме, когато разглеждаме това сложно изглеждащо нещо. Няма смисъл да навлизаш в големи подробности, а пък и моят чертеж не е идеален, но търсим под 3000, това е мястото, където очакваме ивицата за въглерод-водородната връзка, когато имаме sp3-хибридизиран въглерод. Това е единственият вид въглеродни атоми в декана. Търсим характеристичната област, вместо областта на дактилоскопския отпечатък. Ако спусна тук линия, за да отделя тези две области, в характеристичната област имам ето това. Сега разглеждаме въглерод-водородната връзка, когато въглеродът е sp3-хибридизиран. Това е много прост спектър. Отиваме при 1-октина, и търсим това тук. Виждаме същото нещо, защото очевидно имаме връзки въглерод- водород с sp3-хибридизиран въглерод и в тази молекула. Но това всъщност няма да ти помогне много, когато анализираш спектъра, но е полезно да знаеш какво виждаш, когато спускаш линия при 3000, както и на какво съответства това. След като спуснеш линия при 3000, това ти помага да откриеш някои разлики. Например този сигнал тук, ако слезем надолу, той е при около 3300. Това е 3100, 3200, значи при 3300. Приблизително вълновото число е 3300. Знаем какво представлява тази ивица. Можем да се върнем тук горе, където ще видим, че ивица при 3300 очакваме да видим за въглерод-водородна връзка, в която въглеродът е sp-хибридизиран. Ето това виждаме тук. Да се върнем при структурната формула, да видим дали можем да определим какво означава това в нея. Този сигнал трябва да е за връзка въглерод-водород, в която въглеродът е sp-хибридизиран. Това трябва да е ето тук. Имаме въглерод тук и имаме и водород. Имаме въглерод и тук, така че това прави общо осем въглерода. Тази връзка, ще я оцветя, в тази връзка тук въглерод-водород въглеродът е sp-хибридизиран, това е този сигнал в спектъра. Повтарям, че това е полезно за анализа. Имаме и още нещо, което се появява в характеристичната област за този алкан, това е тази ивица ето тук. Ако слезем надолу, колко е вълновото число, при което се появява тази ивица? Вълновото число е около 2100, приблизително 2100, може би малко повече. Това е трептенето на тройната връзка въглерод-въглерод, трептенето на тройната връзка въглерод-въглерод, за което говорихме в предишното видео. Това е приблизително областта на тройната връзка, когато разглеждаме един спектър. Ние очевидно имаме такава. Това тук е алкин. Надявам се, че виждаш различията. Пак повтарям, че областта на дактилоскопския отпечатък е уникална за всяка от тези молекули. Това показва различията и как можем да разсъждаваме, когато анализираме ИЧ спектър. Да видим още два примера. Всъщност да видим още един и да го сравним с тези двата. Това е спектър за алкен. Тук имаме 1-хексен, да видим как ще го анализираме. Отново правим същото, спускаме линия около 1500, спускам линия около 1500, спускам линия около 3000 и сега да го анализираме. Знаем какво означава това, това означава връзка въглерод-водород, в която въглеродът е sp3-хибридизиран. Но каква е тази ивица тук? Слизам надолу и виждам, че това е приблизително 3100. Тази ивица е приблизително при 3100. Знаем какво означава това. Това е връзка въглерод-водород, в която въглеродът е sp2-хибридизиран. Затова трептенето е при тази честота или това вълново число, следователно разбираме, че трябва да има sp2-хибридизиран въглерод. Тук очевидно има двойна връзка, знаем, че има sp2-хибридизиран въглерод. Забележи разликата между това и това, което току-що разглеждахме. Ще оцветя това. Тази ивица се появява около 3100. Спускам тук линия и виждаме, че ивицата е при 3300. Това е много полезно, това помага за разчитане на ИЧ спектъра. Ако спуснеш тук линия и разгледаш кои са вълновите числа. При какво вълново число се появява тази ивица? Тук се появява и още нещо, ще го покажа ето тук. Какво е това? За какво е това? Това изглежда доста очевидна ивица. Слизам надолу и проверявам къде се появява това. Колко е вълновото число. Това е 1500, това е 1600, това е 1700. Това е между тях, някъде около 1650. В предишно видео казахме, че това е областта на двойната връзка. Това е ивицата за трептенето на двойна връзка въглерод-въглерод. Очевидно в тази молекула има двойна връзка. Като сравняваш тези двете, спомни си, че говорихме че тройната връзка трепти по-бързо от двойната връзка. Значи сигналът е различен. Тройната връзка трепти по-бързо, така че вълновото число е по-голямо. Двойната връзка трепти по-бавно, затова ивицата за нея е при по-ниско вълново число. Това са важните неща, които да имаш предвид. Сега да сравним алкен и арен. Да разгледаме толуена. Значи правим същото нещо, спускаме линия при 3000, някъде около 3000. Знаем, че това е под 3000, търсим връзка въглерод-водород, в която въглеродът е sp3-хибридизиран. Това е трептенето на връзка въглерод-водород, в която въглеродът е sp3-хибридизиран. Този въглерод тук в толуена – това е толуен, този въглерод е sp3-хибридизиран. Това е логично. Имаме този малък пик тука, тази единична ивица, която е малко над 3000, по-скоро при 3100. Знаем, че това е приблизително мястото, където откриваме вълерод-въглеродна връзка, в която въглеродът е sp2-хибридизиран. Някъде около 3100. Това означава... на пръв поглед може да си помислиш: "Как може да различим тези двете?" Това е много подобно на това. Изглеждат много подобни. Това изглежда сложно, особено като разгледаме тази част от спектъра. Да разгледаме областта на двойната връзка. Това е областта на двойната връзка, това е... това е 1600 за ето това тук. Ще спусна една линия тук, сега ще свържа 1600 ето тук. Да видим какво се случва. Това е ивицата за въглерод-въглерод двойната връзка. Когато разглеждаме трептенето на двойната ароматна връзка, значи ароматна връзка въглерод-въглерод, тя обикновено се появява под 1600. Тук изглежда, че имаме две ивици, така че това зависи от вида на съединението. Обикновено това се появява малко по-ниско. Това е някъде тук около 1600 до 1450. Но тук говорим за трептене на двойна връзка въглерод-въглерод. Тук има и други неща, които могат да ни насочат, като това ето тук. Това всъщност не го виждаме тук в този спектър. Тези тук долу, те също липсват тук. Това е твърде много, за да го покрием в това видео, да разгледаме какво означават тези средните, което надхвърля това, което разглеждахме досега. Това ще остане за друго видео. Но тук има малки разлики, като най-лесно е да разгледаме факта, че тази ароматна двойна връзка въглерод-въглерод се появява при по-ниско вълново число, отколкото видяхме ето тук. Затова просто гледай ивиците и понякога това ще ти подскаже, че имаш бензенов пръстен като тук за толуена. Това обобщава това кратко въведение в ИЧ спектрите на въглеводородите.