макет_зуб

ПРАКТИЧНІ ТА ЛАБОРАТОРНІ РОБОТИ

Робота №1. Запис ІЧ спектрів твердих речовин

а) ІЧ спектри тіоціанату калію у вазеліновому маслі Завдання:

1. В ІЧ спектрі тіоціанату калію повинні спостерігатись два валентні коливання, ν(CN) і ν(CS), і деформаційне коливання δ(NCS). Зобразити структурну формулу тіоціанат іона і пояснити, яке з валентних коливань повинно мати більшу частоту і чому. Передбачити, яке із вказаних трьох коливань повинно мати найбільшу, а яке – найменшу інтенсивність.

2.Записати ІЧ спектр тіоціанату калію у вигляді суспензії з вазеліновим маслом. Порівняти одержаний спектр зі спектром вазелінового масла, одержаного в лабораторній роботі № 1. Виключити смуги поглинання вазелінового масла із подальшого розгляду. Провести віднесення смуг коливання тіоціанату калію у спектрі та визначити частоти цих коливань. При віднесенні смуг поглинання можна скористатись даними наведеними в додатку 4.

3.Зобразити в програмі Origin на одному рисунку два фрагменти спектра тіоціанату калію: в області 2200–1900 см–1 і в області 1000–400 см–1 і описати спектр.

б) ІЧ спектри нітриту натрію у таблетках із KBr Завдання:

1.У яких випадках можна записувати ІЧ спектри в таблетках

зKBr? Навести кілька прикладів простих солей чи координаційних сполук, для яких методика пресування таблеток із KBr не може бути використана. Приготувати таблетку сульфату купруму(ІІ) з KBr. Як змінюється забарвлення в процесі розтирання суміші. Пояснити, чим воно зумовлене.

2.Записати ІЧ спектр сухого нітриту натрію в таблетці з KBr. Звернути увагу, чи присутні у спектрі смуги поглинання води. Якщо так, то чим зумовлена їх наявність? Провести віднесення цих смуг і виключити їх із подальшого розгляду.

3.Зобразити в програмі Origin ІЧ спектр нітриту натрію в області 1500–700 см–1. Скільки смуг поглинання слід чекати в

73

його спектрі? Зобразити форми нормальних коливань нітрит іону і провести віднесення коливань (частоти симетричного й асиметричного валентних коливань мають близькі значення і тому ці смуги в ІЧ спектрі, як правило, є нерозділеними). Яке коливання має найбільшу інтенсивність? Чому?

4.Нітрит натрію при зберіганні може частково окиснюватись до нітрату. Проаналізувати одержаний спектр на наявність коливань нітрат іону. Частоти коливань нітрат іону взяти з табл. 2.5.

5.Детально описати спектр нітриту натрію.

Робота №2. Інтерпретація ІЧ спектрів оксоаніонів різної симетрії

На рис. 2.20–2.23 наведено ІЧ спектри деяких солей, які містять оксоаніони різної симетрії.

Завдання:

1.Визначити симетрію вказаних іонів і розрахувати число нормальних коливань для кожного із них. Провести розрахунок симетрії нормальних коливань для сульфат іона та визначити форми його нормальних коливань. Для іонів іншої симетрії форми нормальних коливань взяти з додатка 2. Зобразити форми нормальних коливань у вигляді діаграм.

2.Скільки нормальних коливань повинно спостерігатись у коливальних спектрах даних іонів і які із них будуть виродженими? Визначити, скільки і які саме із цих коливань повинні бути активними в ІЧ і КР спектрах, провести віднесення смуг поглинання в ІЧ спектрах.

3.Чи спостерігаються в наведених спектрах смуги заборонених коливань?

4.Що ви можете сказати про походження смуг в областях близько 3500 і 1600 см–1?

5.Пояснити різницю в значеннях відповідних частот у ІЧ

спектрах KBrO3 і Na2SO3 , які мають однакову симетрію. 6. Описати наведені на рис. 2.20–2.23 спектри.

74

100
, %	80
Пропускання	60																				430
	40
	20											795
	0
	1200			1000								800					600						400 ν, см–1
			Рис. 2.20. ІЧ спектр KBrO3 у таблетках із KBr
100
, %	80
Пропускання	60
	40
	20								1130												620
	0
	1600			1400					1200			1000					800				600 ν, см–1

Рис. 2.21. ІЧ спектр K2SO4 у таблетках із KBr

100

, %	80
Пропускання	60

40

20

0

3417

3600

1930	1614	1390	1130	631
				970

3200 2800 2400 2000 1600 1200 800 400 ν, см–1

Рис. 2.22. ІЧ спектр Na2SO3 у таблетках із KBr

75

100

, %	80
Пропускання	60

40

20

0

	3420					2484					1770							706
											1385							858
											1466
3600 3200						2800 2400					2000 1600 1200							800			ν, см–1

Рис. 2.23. ІЧ спектр SrCO3 у таблетках із KBr

Контрольні запитання

1.Якими літерами в таблицях характерів позначаються невироджені, двічі вироджені і тричі вироджені коливання?

2.Як симетрія молекули впливає на кількість смуг поглинання в її ІЧ спектрі?

3.Назвіть правила відбору для ІЧ і КР спектрів. Як визначити активність коливань багатоатомних молекул, якщо відома симетрія коливань?

4.Молекула PCl5 має форму тригональної біпіраміди. Яка

активність її нормальних коливань в ІЧ і КР спектрах (див. додаток 3)?

5.Чи існують в ІЧ і КР спектрах плоскоквадратних комплексів платини(ІІ) смуги нормальних коливань з однаковою частотою? Відповідь пояснити.

6.Чи можливо за допомогою ІЧ спектроскопії розрізнити спектри сульфату та сульфіту натрію (солі безводні)? Відповідь обґрунтуйте.

7.Користуючись додатком 2, знайдіть усі форми нормальних коливань для молекул метану, амоніаку, гексафториду сірки. Які з них будуть відповідати валентним коливанням, а які – деформаційним? Які коливання будуть активними у спектрі ІЧ,

аякі – у спектрі КР?

76

8.Які відмінності в ІЧ спектрах BaSO4 і K2SO4 (рис. 2.14 а і 2.21)? У чому їх причина? Дайте необхідні пояснення.

9.Як за коливальними спектрами можна розрізнити некоординовані, монодентатно координовані й бідентатно координовані сульфат іони?

10.Яка різниця повинна бути в ІЧ спектрах гідроген- і дигідрогенфосфат іонів? Чим вона зумовлена?

11.Чому ІЧ спектр гідрогенфосфату магнію містить смугу

коливання δ(РОН), але не містить смугу δ(POMg)?

12. Сформулюйте критерії монота бідентатної координації карбонат і нітрат іонів. У чому різниця між ІЧ спектрами вільних іонів і координованих?

Задачі

1. У табл. 2.14 наведено коливальні частоти тетраедричних аніонів [WO4]2–, [WS4]2–, [WSе4]2–. Проаналізуйте наведені дані (скористайтеся даними додатку 2) і дайтевідповідь на такі питання:

•Які з наведених коливань будуть активними в ІЧ спектрах,

аякі – у спектрах КР?

•Які з цих коливань за формою є валентними, а які – деформаційними?

•Яке з наведених коливань буде мати в ІЧ спектрі найбільшу інтенсивність? Чому?

•Для п'ятиатомних молекул у коливальних спектрах повинно бути 9 нормальних коливань. У таблиці наведено лише чотири – а де п'ять інших?

•Чому значення частот зменшується зверху вниз?

Таблиця 2.14. Коливальні частоти для деяких аніонів вольфраму, см–1

Молекула	ν1	ν2	ν3	ν4
[WO4]2-	931	325	838	(325)
[WS4]2-	479	182	455	(182)
[WSе4]2-	281	107	309	(107)

77

2.Розгляньте коливання молекули SOCl2 (додаток 2, молекули ZXY2). Яка симетрія цієї молекули? На її прикладі поясніть правила нумерації коливань. Які з наведених нормальних коливань за формою є переважно валентними?

3.При пропусканні крізь розчин вольфрамату натрію сірководню було одержано тіовольфрамат натрію, ІЧ спектр якого містить шість смуг поглинання. Яка симетрія одержаного тіовольфрамат іону і який його хімічний склад?

4.Молекула SF4 теоретично може мати одну з таких симет-

рій: Td, C3υ, C2υ. Проаналізуйте, скільки коливань повинно бути активним в ІЧ і КР спектрах даної сполуки в кожному з випадків. В експериментальних ІЧ і КР спектрах цієї сполуки знайдено по п'ять смуг поглинання. Чи можна за даним спектром зробити висновок про будову тетрафториду сірки? Що може бути причиною того, що в експериментальному спектрі число смуг поглинання менше, ніж передбачається теорією?

5. На рис. 2.24 зображено ІЧ спектри PO34− , HPO24− іH2PO4−

іонів. Проаналізуйте ці спектри і зробіть висновок, до якої з речовин належить кожен із них.

1

2

3

1500		1300		1100		900		700		500 ν, см–1

Рис. 2.24. ІЧ спектри гідрогенфосфату, дигідрогенфосфату та фосфату натрію

78

6. На рис. 2.25–2.28 зображено ІЧ спектри нітратів деяких металів. Провести віднесення смуг поглинання в спектрі та визначити характер зв'язування нітрат іону з металом. Як можна розрізнити монодентатну координацію від бідентатної координації нітрат іона?

Пропускання, %

Пропускання, %

100

80

60

40

20

0

70

60

50

40

					825
			1379
2800	2400	2000	1600	1200	800 ν, см–1

Рис. 2.25. ІЧ спектр KNO3

				1036	816	672
3422	1658	1468	1348	1298	742

30

3600 3200 2800 2400 2000 1600 1200 800 ν, см–1

Рис. 2.26. ІЧ спектр La(NO3)3·6H2O

79

Пропускання, %

70

60

	50	1764	1050
	40		668
	30		826
	20
			1628
	10
		3400	1386
	0
	3600	3200 2800 2400 2000	1600 1200 800 ν, см–1

Рис. 2.27. ІЧ спектри Сo(NO3)2·6H2O

35

Пропускання, %

30

25			1051	758 677
	3330	1643
20		1496	1336
3600	3200 2800 2400	2000 1600	1200	800 ν, см–1

Рис. 2.28. ІЧ спектр Eu(NO3)3·6H2O

7. На рис. 2.29–2.32 зображено ІЧ спектри сульфатів деяких металів. Які висновки можна зробити про природу сульфат іонів? У яких солях вони є іонними, а в яких зв'язані з центральним атомом металу ковалентними зв'язками? Чи можна з даних спектрів зробити висновок про характер зв'язку сульфат іона з металом?

80

Пропускання, %

100

80

60

40

20

0

3500

					980	725
				1373		640
						609
			1458	1188
				1126	1080
2854
2924
3000	2500	2000	1500		1000	ν, см–1

Рис. 2.29. ІЧ спектр BaSO4 у вазеліновому маслі

Пропускання, %

100

80

60

40

20

0

3455	2098	1728	725
			1373
		1458	640
			617
2954	2854
	2924		1126
3600 3200	2800 2400 2000	1600	1200 800 ν, см–1

Рис. 2.30. ІЧ спектр Nа2SO4 у вазеліновому маслі

81

80

Пропускання, %

60

40

20

0

4000

				2252
									486
									536
3594	3516	3412	3270	1664	1634	1180	1056	638	596
							984

3600 3200 2800 2400 2000 1600 1200 800 ν, см–1

Пропускання, %

Рис. 2.31. ІЧ спектр La2(SO4)3 9H2O у таблетках із KBr

80

60	2066	1722
3378	2978	1506	672
40
20	3176	1016	628	556
			870
0		1130
				ν, см–1
3600	3200 2800 2400 2000	1600 1200	800

Рис. 2.32. ІЧ спектр CoSO4 7H2O у таблетках із KBr

82