Значения волновых чисел

Тип колебаний и связь	Интервалы волновых чисел, см^-1
Валентные колебания связи:
–С–Н	2800–3000
=С–Н	3000–3100
Деформационные колебания связи:
–С–Н	1350–1470
=С–Н	600–1000
Валентные колебания связи:
С–С	600–1200
С=С	1500–1680

ИК-спектры для каждого соединения должны быть строго индивидуальными, и каждой связи должна отвечать характерная только для данного соединения частота. В этом случае ИК-спектроскопия применялась бы только для идентификации веществ путем сравнения их спектров со спектрами эталонов. Однако экспериментальные исследования большого числа молекул, обладающих одними и теми же группами атомов, показали, что независимо от изменений в остальной части молекулы, одинаковые группы поглощают излучение в узком интервале некоторых частот. Эти частоты (полосы поглощения) называют характеристическими. Характеристическими могут быть частоты, соответствующие валентным и деформационным колебаниям. Например, для винильной группы характеристическими являются частоты: 920–910 см^-1 – неплоские деформационные колебания С–Н-связей группы =СН₂; 990–1000 см^-1 – неплоские деформационные колебания C–H группы
–СН=; 1638–1648 см^-1 – валентные колебания С=С; 3010 см^-1 – валентные колебания С–Н фрагмента =СН₂ той же группы. Наличие частот поглощения в каждой из названных областей является достоверным доказательством наличия винильной группы в исследуемом веществе. В то же время отсутствие той или иной характеристической частоты в спектре еще не является достаточным доказательством отсутствия данной группы или связи в исследуемом веществе, только анализ всего спектра, всех характеристических областей дает основание сделать обоснованный вывод.

Групповым колебаниям скелета органических молекул соответствуют полосы поглощения в области волновых чисел 700–1500 см^-1. Данная часть спектра органических молекул очень чувствительна к малейшим изменениям в их структуре. В этой области, называемой «отпечатком пальцев», каждое соединение имеет только свойственный ему набор полос поглощения. Колебаниям углеродного скелета ароматических ядер соответствует полоса при 1600 см^-1, колебаниям углеродного скелета нафтеновых циклов – при 970 и 1030 см^-1.

Колебания полиметиленовых цепочек в зависимости от их длины проявляются в области 720–790 см^-1, колебания изопропильной группы – при 1170 и 1145 см^-1, трет -бутильной – при 1255 и 1210 см^-1, для монозамещенного бензольного кольца характерна полоса при 700 см^-1.

ИК-спектры записываются в координатах: процент пропускания (или поглощение) излучения – волновое число (рис. 3.1 и 3.2).

Количественный ИК-спектральный анализ основан на том, что интенсивность полосы в спектре зависит от концентрации поглощающего в данной области вещества. Эта зависимость не всегда линейна, однако если работать в области концентраций, где соблюдается линейная зависимость интенсивности поглощения от концентрации поглощающего вещества (система подчиняется закону Бугера–Ламберта–Бера), то ИК-спектроскопия может служить методом количественного определения различных функциональных групп.

Рис. 3.1. ИК-спектр 1-децена: А – валентное колебание =С – Н (см. табл.4);
Б – валентное колебание =С – Н при 3049 см^-1, характерное для олефинов;
В – валентное колебание С=С, 1645 см^-1; Г – внеплоскостные деформационные колебания =С – Н, 986, 907 см-¹; Д – колебание группы (СН₂)₇ 720 см^-1;
Е – деформационные колебания – С – Н в группах – СН₂ – и – СН₃

Рис. 3.2. ИК-спектр толуола: А – валентные колебания =С – Н бензольного кольца; Б – валентные колебания С – Н в СН₃; В – валентные колебания С=С бензольного кольца; Г – деформационные колебания С – Н в СН₃; Д – деформационные колебания С – Н в бензольном кольце

Мерой количества исследуемого вещества может служить только интегральная интенсивность полосы поглощения, пропорциональная величине площади, описываемой кривой. Обычно используют не интегральную, а максимальную интенсивность полосы. Для определения максимальной интенсивности полосы соединяют прямой AB места перегибов спектральной кривой (рис. 3.3). Расстояние от середины этой прямой к вершине полосы (отрезок CD) принимают за интенсивность данной полосы в максимуме.