Интерпретация инфракрасных спектров проводится с использованием понятия характеристических частот. В отличие от простейших двухатомных молекул, в многоатомных молекулах колебания не относятся лишь к одной связи или группе атомов, напротив, все атомы молекулы находятся в движении, хотя бы в самом небольшом. Однако было экспериментально установлено, что присутствие в молекуле определённых функциональных групп приводит к возникновению поглощения излучения характеристической частоты. Влияние остальной части молекулы при этом обычно не превышает 5 %. Это наблюдение даёт возможность с высокой долей вероятности отнести ту или иную полосу поглощения к конкретной функциональной группе, присутствующей в молекуле.

Подобный подход основан на экспериментальных наблюдениях и происходит из тщательного сравнения многих спектров.

Класс веществаГруппаДиапазон поглощения, см–1ИнтенсивностьКомментарииАлканы и алкильные фрагментыC–H 3000—2840переменнаяЗа пределами обычного диапазона проявляются валентные колебания C–H для простых метиловых эфиров (2850—2815), других простых эфиров (2880—2830), оксирана и азиридина (3050—3000), аминов (2820—2780), циклопропана и циклогексана (3100—3050, 3035—2995).CH3 1470—14301395—13651250—800средняясредняяпеременнаяПолосы поглощения в области 1250—800 практического значения не имеют.CH2 1475—1450770—720средняясредняяC–D 2200—2080Алкены=CH2 3095—3075средняяЧасто несколько полос.=CH 3040—3010средняяЧасто несколько полос. =CH 1420—1290 ()1005—675 ()—Внеплоскостные колебания практического значения не имеют.С=С 1690—1635переменнаяДля транс-дизамещённых алкенов — 1690—1665 слабой интенсивности, для цис-изомеров — 1665—1635. Для три- и тетразамещённых алкенов находится в области 1690—1650 и часто отсутствует. Частота понижается при сопряжении с другой С=С-связью (1650, 1600), тройной связью (1600), нитрильной группой (1620), карбонильной группой (1630), бензольным кольцом (1630).Алкины≡C–H 3340—3250сильнаяВ той же области находятся полосы валентных колебаний O–H и N–H.C≡C 2260—2100слабаяДля терминальных алкинов колебания тройной связи проявляются в низкочастотном конце данного диапазона. В симметричных структурах полоса часто отсутствует.≡C–H 700—600сильнаяПри 1370—1220 проявляется широкий и слабый обертон этого колебания.Алициклические соединенияC–H 3090—2860сильнаяH–C–H 1470—1430слабаяC=C 1780—1610переменнаяАроматические углеводородыC–H 3080—3030Часто наблюдается набор полос. В эту же область попадают валентные колебания связей C–H в алкенах.C–C1625—1575, 1525—1475средняяЧасто по две полосы.комбинационная2000—1650очень слабаяПо характеру поглощения в данной области устанавливают тип замещения ароматического кольца.C–H переменнаясильнаяВнеплоскостные полосы поглощения используются для определения типа замещения в ароматических соединениях.Фторорганические соединенияC–F 1400—1000сильнаяЧасто наблюдается более одной полосы за счёт наличия поворотных изомеров.S–F 815—755сильнаяP–F 1110—760Si–F 980—820B–F 1500—800Хлорорганические соединенияC–Cl 1100—1020, 830—<600сильнаяC–Cl 400—280средняяP–Cl <600Si–Cl <625B–Cl 1100—650Броморганические соединенияC–Br 1080—1000, 700—500сильнаяC–Br 350—250средняяИодорганические соединенияC–I 650—450 сильнаяДве или более полос.C–I 300—50средняяСпирты и фенолыO–H 3650—3200переменнаяПолосы поглощения гидроксильных групп, связанных водородными связями, имеют увеличенную ширину и смещены в более низкочастотную область (3550—3450) по сравнению со свободными (3650—3590).O–H 1450—1200средняяПрактическая значимость отсутствует.C–O 1260—970сильнаяПервичные спирты: 1075—1000, вторичные спирты: 1125—1000, третичные спирты: 1210—1100, фенолы: 1275—1150.O–H <700средняяПрактическая значимость отсутствует.Простые эфиры и ацеталиC–O–C 1310—1000сильнаяИногда полоса расщепляется на 3, 4 или 5 компонент.C–O–C 1055—870сильнаяИногда несколько полос.ПероксидыO–O–H 3450—3200переменнаяC–O–O 1200—1000сильнаяO–O 1000—800средняя или слабаяОтнесение ненадёжно.АминыNH2 3500—3300переменнаяПервичные амины дают в этой области две узкие полосы. При образовании водородной связи частота колебаний уменьшается, а полосы уширяются. Иногда свободная и связанная водородными связями формы наблюдаются одновременно.NH 3450—3300переменнаяВторичные амины дают лишь одну полосу. При образовании водородной связи частота колебаний уменьшается, а полосы уширяются. Иногда свободная и связанная водородными связями формы наблюдаются одновременно.NH3+, NH2+, NH+ 3000—2000средняяШирокая, высокоструктурированная полоса.NH2 1650—1590, 850—700средняя или слабаяNH 1650—1550, 850—700слабаяNH3+, NH2+, NH+ 1600—1460средняяЧасто наблюдается более одной полосы. Для алифатических аминов полоса слабая.C–N 1400—1000средняяПрактическое значение отсутствует.Нитросоединения и нитрозосоединенияNO2 1660—1490очень сильнаяNO2 1390—1260сильнаяN=O 1680—1450 (мономеры), 1420—1250 (димеры)очень сильнаяC–N ≈850 (алиф. нитрозосоединения), ≈1100 (аром. нитрозосоединения)Имины и оксимыC=N 1690—1520обычно сильнаяO–H 3600—2700сильнаяO–H 1475—1315Практическое значение отсутствует.АзосоединенияN=N 1500—1400очень слабаяОтсутствует в высокосимметричных соединениях.Нитрилы и изонитрилыC≡N 2260—2240средняя или сильнаяДиазосоединенияN+≡N 2310—2130средняяЧастота зависит от аниона.C=N+=N 2050—2010очень сильнаяЦианаты и изоцианатыOC≡N 2260—2130средняя или сильнаяC–O 1200—1080сильнаяN=C=O 2280—2230сильнаяN=C=O 1450—1380слабаяТиоцианаты и тиоизоцианатыSC≡N 2170—2130средняяC–S 750—550Часто две полосы.N=C=S 2200—2050очень сильнаяОбычно две полосы, резонанс ФермиN=C=S 950—650Тиолы и сульфидыS–H 2600—2540слабаяS–H 915—800слабаяПрактическое значение отсутствует.C–S 710—570слабаяПрактическое значение отсутствует.S–S ≈500слабаяПрактическое значение отсутствует.Сульфоксиды и сульфоныS=O 1225—980сильнаяИногда несколько полос.SO2 1420—1000очень сильнаяS–O 870—690переменнаяАльдегидыC–H 2900—2800, 2780—2680слабаяРезонанс Ферми.C=O 1765—1645сильнаяАлифатические альдегиды дают полосу при 1740—1720 см–1. При наличии сопряжения частота колебания понижается: ароматические альдегиды (1710—1685), α,β-ненасыщенные альдегиды (1695—1660). Для α-галогенальдегидов эта частота выше (1765—1730).КетоныC=O 1775—1650сильнаяАлифатические кетоны дают полосу при 1715 см–1. Сопряжение смещает полосу в сторону более низких частот (ароматические кетоны: 1690, α,β-ненасыщенные кетоны: 1675). α-Дикетоны поглощают при 1720 см–1, β-дикетоны — при 1720 и 1650 см–1 (кетоформа и енольная форма соответственно).Карбоновые кислотыCOO–H 3550—2500переменнаяВ сильно разбавленных растворах проявляется узкая полоса при 3550—3500 см–1. При образовании водородных связей частота понижается, а полоса уширяется.C=O 1800—1650сильнаяСвободные группы поглощают при 1800—1740 см–1, при наличии водородных связей частота понижается до 1740—1650 см–1. α,β-Ненасыщенные карбоновые кислоты: 1715—1690 см–1, ароматические карбоновые кислоты: 1700—1680 см–1.Сложные эфирыC=O 1790—1650сильнаяАлифатические сложные эфиры поглощают при 1750—1735 см–1, при сопряжении эта частота понижается (α,β-ненасыщенные сложные эфиры: 1730—1710, ароматические сложные эфиры: 1730—1715). α-Галогенпроизводные поглощают при 1790—1740 см–1.C–O 1330—1050сильнаяДве полосы: полоса антисимметрического колебания с более высокой частотой и полоса симметрического колебания с меньшей частотой.АмидыN–H 3500—3100средняяВ первичных амидах две полосы.C=O (амид I)1740—1630сильнаяN–H и N–C=O (амид II)1630—1510сильнаяПолоса отсутствует в лактамах.Ангидриды карбоновых кислотC=O 1870—1770, 1800—1720сильнаяПолосы симметричного и асимметричного колебания соответственно.C–O–C 1300—900сильнаяНесколько полос.Галогенангидриды карбоновых кислотC=O 1820—1750 сильная Характерна для хлорангидридов. Для бромангидридов или иодангидридов при более низкой частоте.1900—1870 сильнаяФторангидриды.C–Hal 1200—500Фторангидриды — 1200—800, хлорангидриды — 750—500, бромангидриды — 700—500, иодангидриды — 600—500.Кремнийорганические соединенияSi–H 2250—2090средняяSi–H 1010—700сильнаяОбычно две широкие полосы.Si–O 1100—1000, 900–<600Si–C 850—650Si–N 1250—830Si–F 980—820Si–Cl <625Фосфорорганические соединенияP–H 2440—2275слабая или средняяPO–H 2700—2650слабаяОчень широкая полоса.POH 2300—2250слабаяОчень широкая полоса.P–O 1260—855P=O 1300—960сильнаяP=N 1500—1170P–C 800—700различнаяПрактическое применение отсутствует.P–H 1090—910сильнаяБорорганические соединенияB–H 2640—2200сильнаяB–O 1380—1310очень сильнаяB–OH 3300—3200Очень широкая полоса.B–N 1550—1330очень сильнаяB–C 1240—620сильнаяДля очень несимметричных молекул две полосы.B–F 1500—800B–Cl 1100—650

Примечания

Литература

Категория:Инфракрасная спектроскопия