در قسمت قبل تفسیر طیف های IR درباره مبانی صحبت کردیم و در این مقاله قصد داریم تا به اصل موضوع بپردازیم و به تفسیر و تحلیل مقدماتی طیف های IR بپردازیم. اگر مقاله قبل را نخوانده اید اینجا را کلیک کنید.
پیش از هر چیز باید در نظر داشته باشید که طیف سنجی IR صرفا برای تشخصی گروه های عاملی بوده و معمولا ارزش خاص دیگری ندارد(البته در رشته شیمی پلیمر از این طیف ها برای سنجش جرم مولی نیز استفاده می شود). همچنین در شیمی معدنی برای برخی محسابات کیفی از این نوع طیف سنجی استفاده می شود اما برای خود شیمی آلی، تنها هدف، تشخصی گروه های عاملی است.
برای تفسیر طیف های IR باید به سراغ پیک های شاخص برویم. سایر پیک ها برای ما ارزش خاصی نداشته و معمولا جزو پیک های تداخلی و یا پس زمینه به حساب می آیند. اما چگونه می توان یک پیک شاخص را تشخصی داد؟
یک پیک شاخص دو ویژگی مهم دارد: اول اینکه یک پیک شاخص دارای جذب بالا می باشد. یعنی نسبت به سایر نوساناتی که در طیف مشاهده می کنید، عمق بیشتری دارند. دوم اینکه یک پیک شاخص پهنای کمی دارد (استثناء: پیک های محدوده 3500 به بالا می توانند پهن باشند.)
پس از اینکه پیک های شاخص را تشخصی دادید زمان آن است که به تفسیر آن ها بپردازید. اولا توجه کنید که هر طیفی که به شما داده می شود به صورت یک طیف جذبی است و این یعنی پیک های نمایش داده شده در طیف، در حقیقت موج هایی هستند که توسط ماده شما جذب شده و به دتکتور دستگاه نرسیده است. پس بر خلاف سایر طیف ها که پایه پیک ها در پایین قرار می گیرد؛ در این طیف ها، پایه پیک ها بالای صفحه است و انتهای آن ها در پایین صفحه قرار می گیرد.
این طیف ها به صورت جذب بر حسب عدد موج () نمایش داده می شود. جذب روی نمودار عمودی و عدد موج روی محور افقی و بر حسب (
) رسم می شود. این محدوده معمولا از 600 تا 4500 بوده و جذب بر حسب درصد و از 0 تا 100 درصد رسم می شود.
هر قسمت از این طیف مخصوص یک سری گروه های عاملی خاص می باشد که به ترتیب به آن ها می پردازیم:
1_ گروه عاملی هیدروکسیلی و آمینی
آمین ها که شامل گروه عاملی اند در محدوده 3300 تا 3500 ظاهر می شود و الکل ها شامل گروه عاملی
در محدوده 3600 تا 3650 ظاهر می شوند.
توجه داشته باشید که اگر در نمونه شما، پیوند های هیدروژنی تشکیل شده باشد، این پیک ها پهن خواهند شد. اما اگر هیچ پیوند هیدروژنی ایجاد نشده باشد، پیک ها بسیار تیز و بلند خواهند بود. مثلا وجود آب در نمونه های حاوی آمین یا الکل باعث ایجاد پیوند های هیدروژنی می شود.
در تصویر زیر که طیف مربوط به گلوکز می باشد به محدوده 3400 تا 3600 توجه کنید. این شکل پیک به معنی وجود پیوند هیدروژنی است.
طیف بعدی مربوط به مولکول وانیل است؛ به پیک باریک مربوط به هیدروکسیل در حدود 3500 توجه کنید. این پیک متعلق به نمونه ای است که در آن پیوند هیدروژنی وجود ندارد.
نکته: در صورتی که در نمونه پیوند هیدروژنی تشکیل نشده باشد، پیک گروه هیدروکسیل هم تیز می شود و هم از محدوده 3400 به حدود 3600 منتقل می شود.
بنابراین پیش از گرفتن طیف از نمونه الکلی یا آمینی از خشک بودن نمونه (عاری بودن از هر گونه آب یا رطوبت) مطمئن شوید. توجه داشته باشید که ذکر شده در این محدوده در مورد کربوکسیلیک اسید ها نیز مشاهده پذیر است و صرفا به معنی وجود الکل نیست. این محدوده برای هر گونه گروه عاملی که
و یا
را داشته باشد مشترک است.
در تصویر زیر که مربوط به بنزن آمین است به محدوده مربوط به پیک گروه آمینیدر محدوده 3400 و 3500 توجه کنید.
از روی شکل ظاهری پیک گروه آمینی می توان نوع آن آمین را تشخصی داد. اگر آمین نوع اول باشد، با توجه به وجود دو نوع گروه که یکی با هیدروژن اول و دیگری با هیدروژن دوم ایجاد شده است، یک پیک دو شاخه مشاهده می شود؛ اما در مورد آمین نوع دوم فقط یک پیک دیده می شود. آمین نوع سوم در این محدوده جذب ندارد (چون هیچ گروه
در آن وجود ندارد). به تصویر زیر توجه کنید.
2_ انواع ها
کمی عقب تر و در محدوده 2950 تا 3350 مخصوص انواع می باشد. در صورتی که ماده آلکان باشد پیک آن در حدود 2950 ظاهر می شود. توجه کنید که پیک مربوط به
یک آلکان هرگز عدد 3000 را لمس نمی کند و حتما قبل آن قرار می گیرد.
به طیف زیر که مربوط به n-بوتان است توجه کنید. پیک محدوده 3000 را لمس نکرده و صرفا به آن نزدیک شده است.
در مورد مربوط به آلکن ها، پیک دقیقا روی 3000 رسم می شود. این پیک می تواند از قبل 3000 تا بعد آن قرار گیرد. نکته مهم اینجاست که حتما عدد 3000 را در بر می گیرد. به تصویر زیر که طیف مربوط به پروپن است توجه کنید.
در مورد مربوط به آلکین ها، پیک اصلا روی 3000 رسم نمی شود. این پیک می تواند در محدوده 3300 دیده شود اما هرگز عدد 3000 را لمس نمی کند و تفاوت آن با پیک های مربوط به آمین و هیدروکسیل در این است که این پیک معمولا شاخه های زیادی دارد در حالی که پیک های آمین یا تک شاخه و یا نهایتا دو شاخه اند. پیک های هیدروکسیل که حتما تک شاخه و یا پهن هستند.
به تصویر زیر که طیف مربوط به اتین است توجه کنید.
در مقالات بعدی بحث تفسیر طیف های IR را ادامه خواهیم داد. توجه کنید که برای رسیدن به تسلط بر تفسیر طیف ها لازم است تا تعداد زیادی طیف را ببینید و به اصطلاح چشمتان به دیدن طیف ها آشنا شود. پس در دنیای بی انتهای گوگل به دنبال طیف های مربوط به مواد مختلف بگردید.
