طيف Ir

موضوع: طيف Ir الثلاثاء يونيو 29, 2010 9:04 pm

الأشعة تحت الحمراء:Infra red
تعني كلمة Infra تحت وهذا يعني إننا في منطقة الأشعة تحت الحمراء والتي ترددها اقل من تردد الأشعة الحمراء في الطيف الكهرومغناطيسي المرئي.
الأجهزة التي تستخدم الأشعة تحت الحمراء يمكنها الرؤية في الظلام الدامس لأنها تعتمد على الإشعاع الحراري المنطلق من الأجسام
ويسمى الجهاز المستخدم للرؤية الليلية بالبالوميتر Balometers.
يقع طيف الأشعة تحت الحمراء بين الطيف المرئي وطيف أشعة المايكروويف.

تغطي الأشعة تحت الحمراء منطقة واسعة من الطيف الكهرومغناطيسي ككل وتقسم إلى ثلاثة مناطق وهي على النحو التالي:
الأشعة تحت الحمراء القريبة Near infrared وهي الأقرب إلى الأشعة المرئية وبالتحديد اللون الأحمر.
الأشعة تحت الحمراء البعيد Far infrared وهي التي تكون الأقرب إلى أشعة المايكروويف.
الأشعة تحت الحمراء الوسطى Med infrared وهي التي تقع بين المنطقتين السابقتين
-نجد ان للاشعه التحت حمراء لها طول موجي اكبر من المرئي واقل من الميكروويفولكن لها طاقه اقل وذلك من خلال القانون التالي E=hvحيث v التردد
* عمليه امتصاص الاشعه تحت الحمراء *
تثار الجزيئات الى حاله طاقه عاليه عند امتصاصها للاشعه فتتغير الطاقه من 2ال 10 كالوري /مول ولكن ليست كل الروابط في الجزي تستطيع امتصاص الطاقه حتى ولو كان تردد الاشعاع في نفس المدى وانما تمتص فقط التي لها عزم ثنائي القطبيه فبذلك نجد ان الروابط المتماثله لاتمتص الاشعاع الناتج من IR وذلك مثل Cl2و H2 وهكذا 000
مدى المجموعات في IR
O-H C-H N-H = 4000
/ X=C=Y X.Y (C,O,N,S) (2500-2000)وكذلك الروابط الثلاثيه سواء بين الكربون –كربون او بين الكربون والنيتروجن
3- C=O (1800- 1650)
4- C-CL C-O C-N C-C N=O ( 1550- 650 )
خواص الرابطه وميول الامتصاص
قوة الرابطه وكتل الذرات المتصله بها توثران على امتصاص الاشعه التحت حمراء
ومنها يمكن القول بان تردد الطبيعي لذبذبه رابطه تعطى عن طريق قانون هوك
وفيه 1/2πC(K/M) 1/2= Vَ( اللي بالاصفر تمثل اس نصف يعني جذر تربيعي)
حيث Mهي العزم والذي يساوي M=(m1*m2)/(m1+m2)حيث m1,m2هي كتل الذرات المتصله بالرابطه وKهو ثابت يتغير من رابطه الى اخرى فالرابطه القويه لها Kعالي وتتذبذب الرابطه عند تردد عالى عن الرابطه الضعيفه والروابط بين الذرات ذات الكتل الكبيره تتذبذب عند تردد منخفض عن الذرات الصغيره ومنها نلاحظ ان K في الرابطه الاحاديه بين ذرتي الكربون = 1200 )
بينما في الثنائيه =1650 اما في الثلاثيه = 2150
أي ان قيمه Kتزداد من الاحاديه الى الثلاثيه ومن تطبيق القانو السابق نستطيع ان نقول ان الامتصاص الشدي لCHيكون عند 300(1/cm) فكلما زادت كتل الذرات تزيد قيمه العزم ويقل التردد وعليه فانه ترتب الذرات التاليه كالاتي
1)C-H (300) 2)C-C (1200) 3)C-O (1100) C-Cl(800)
C-Br(550) C-I (500) وكذلك الحركه الانحنائيه تؤثر في الامتصاص فنرى C-Hانحنائييكون اسهل في الحركه من الشدي وثابتKيكون اصغر وعليه
C-Hانحنائي = (1340) بينما C-Hالشدي (3000)
كذلك يؤثر التهجين على ثابت القوه K وقوه الرابطه فنجد ان SP>SP2>SP3حيث مرتبه على التوالى (3300- 3100 – 2900)
كذلك يؤثر الرنين على قوه الرابطه وطولها
يمكن اختصار القانون السابق الى
V=4.12(1K/M حيث Mهو العزم
اما عند ايجاد IRمعمليا للمركب فاننا نستخدم جهاز Infraread spectrophotometerوهو يعين موضع وقوه كل الامتصاصات في منطقه IR ويرسمها على ورقه ويكون الرسم علاقه مابين شدة الامتصاص والعدد الموجي او طول الموجه

أجهزة للأشعة في المنطقة تحت الحمراء FTIR
FTIR Spectrometer

اذا ماذا يعني طيف الاشعه الحمراء وكيف يمكن تحديده
طيفية الأشعة تحت الحمراء :-

هي قياس شدة امتصاص الأشعة تحت الحمراء في منطقة تحت

الحمراء الوسطية " mid-infrared "وهي

المنطقة التي يبلغ طول الموجة فيها من

الوحدة المستخدمة في أطياف IR هي

، وهي وحدة تتناسب مع التردد وتساوي عدد الموجات في 1 سم .

لكن معظم الأوراق التي ترسم عليها الأطياف تُظهر تدريجياً مقابلاً بوحدة طول موجي كانت تستخدم الميكرون

ويرتبط امتصاص الأشعة تحت الحمراء باستحداث نقلة اهتزازية في

الجزيئات وذلك من خلال إثارة إلكترونية في معظم المركبات العضوية ،

وتكون هذه الإثارة كافية لإحداث اهتزازات امتطاط وانثناء في الروابط ..

وجميع أنواع الروابط في المركبات العضوية تحدث فيها الاهتزازات ،

فلذلك تمتص في منطقة الضوء تحت الأحمر بشرط أن يؤدي الامتصاص

إلى تغير في العزم القطبي ، وهو ما يتحقق في الكثير من المركبات ..

كيف تحدث هذه الاهتزازات ؟؟

كل مستوى طاقة الكتروني يرتبط بعدد معين من مستويات الطاقة

الاهتزازية في الجزيء .وترتبط هذه الاهتزازات بالروابط الكيميائية في

الجزيء وينظر إلى كل رابطة في الجزيء وكأنها زمبرك يرتبط بثقلين ..

ويهتز الثقلان بشكل مستمر فمثلاً قد تستطيل الرابطة ثم تعود إلى

الانكماش ..

:: أنـــــواع الاهتزازات ::

. ." ريـــاضــة الصبـــــــاح ". .

هناك أنواع متعددة للاهتزازات ومنها على سبيل المثال :

الاستطالة " stretching "

الانثناء " Bending "

وهناك أربعة أنواع منها :

الروك " Rocking "

الهز " Wagging "

الالتواء " Twisting "

القصقصة " Scissoring "
طــــرق تعييــــنأطيــــــــــافIR

يمكن تعيين أطياف IR بإحدى الطرق التالية :

1- إذابة المركب في مذيب مناسب مثل شريطة أن يكون جافاً نقياً .

وفي هذه الحالة تستخدم خلية أخرى فيها مذيب نقي في جهاز يقسم

الشعاع إلى قسمين ، فيمر قسم في خلية المحول والقسم الأخر في

خلية المذيب . وبهذا تحذف الامتصاصات الخاصة بالمذيب ويسجل الجهاز

الامتصاصات الخاصة بالمذاب فقط ..

2- إذا كان المركب سائلاً ، فإنه يوضع دون مذيب على صورة غشاء

رقيق في الخلية أو بين قرصين من NaCl .

وإذا كان المركب صلباً يتوصل إلى عمل غشاء رقيق بصحنه مع زيت

معدني " مخلوط الكانات " تكون امتصاصاته محدودة العدد معروفة

المواقع وبعد الصحن التام تفرش المادة بين قرصين من NaCl ويسجل

الطيف ...

3 – طريقة قرص KBr

وهذه الطريقة صالحة للمواد الصلبة ، وفيها يصحن المركب مع قليل من

KBr الجاف ثم يوضع المسحوق في قالب قرصي ويعرض لضغط عالي ،

فيتكون قرص رقيق ينتشر المركب فيه خلال بانتظام تقريباً ويسجل

الطيف بوضع القرص في حامل ..

ويوضح هذا الجدول ترددات والأطوال الموجية التي تظهر عندها بعض

المجموعات الوظيفية الشائعة :

ومن خلال الجدول السابق نلاحظ أنماطاً للاهتزازات :

** اهتزازات الروابط التي تصل الذرات الأخف تقع عند ترددات أعلى من

تلك التي تصل ذرات أثقل .

** اهتزازات الامتطاط تحتاج إلى طاقة أكبر " تردد أعلى " مما تحتاجه

اهتزازات الثني ..

** أن تردد الروابط الثنائية أكبر من تردد الروابط الأحادية مع وجود نفس

الذرات .

** وكلما زاد تركيب الجزيء تعقيداً كلما زاد عدد حزم الامتصاص في

رسمه الطيفي الأمر الذي يجعل نسبة بعض الحزم الامتصاص إلى

روابط معينة أمراً بالغ الصعوبة .

ولكن ظهور حزم معينة في نسق معين في المنطقة ما بين 715 –

1500 تقريباً ، وهي المنطقة التي تسمى " منطقة البصمة " يشكل

دليلاً تشخيصياً على ما هية المركب .

وسُميت بهذا الاسم وذلك تشبيهاً ببصمات الأصابع التي تميّز الشخص

عن غيره . فإذا وضع طيفان أحدهما لمركب معروف والأخر لعينة مجهولة

، ووجد أنهما يتطابقان في هذه المنطقة فبالتأكيد ستكون لمركب

واحد، ذلك أنه لا يوجد مركبان يتطابق فيهما طيفا IR دون أي فروق .

:: طيف الامتصاص تحت الحمراء والمخدرات ::

عادة يتم استخدام طيف تحت الحمراء في مختبرات الجمارك في المراكز

الحدودية وذلك لفحص عينات من المركبات المشتبه بها " مثال على

ذلك المخدرات " فإن تطابقت مع طيف امتصاص الأشعة تحت الحمراء

لهذه المركبات كان دليلاً قاطعاً على أن العينة المشتبة بها تحتوي على

مادة الهيروين مثلاً ... وهكذا ..

ومــا رأيكم بزيارة هذا الرابط للتعرّف على :

جهاز طيف الأشعة تحت الحمراء InfraredSpectroscopy

:: المصــادر ::

[ندعوك للتسجيل في المنتدى أو التعريف بنفسك لمعاينة هذا الرابط]

كتاب الكيمياء العضوية " الدكتور عادل جرار "

كتاب الكيمياء التحليلية " الدكتور محمد خير الحوراني "