İctimai ədəbiyyatdan çıxarılır: DOI- http://dx.doi.org/10.17509/ijost.v4i1.15806
1. GİRİŞ
Fourier transformasiyası infraqırmızı (FTIR) tədqiqatçılar üçün vacib analitik üsullardan biridir. Bu tip analiz nümunələri mayelər, məhlullar, pastalar, tozlar, filmlər, liflər və qazlar şəklində xarakterizə etmək üçün istifadə edilə bilər. Bu analiz substratın səthlərində materialın təhlili üçün də mümkündür. Digər xarakterizə analizi növləri ilə müqayisədə FTIR olduqca populyardır. Bu xarakterizə təhlili olduqca sürətli, dəqiqliyi yaxşıdır və nisbətən həssasdır.
FTIR analiz prosedurunda nümunələr infraqırmızı (IR) radiasiya ilə təmasda olur. İQ şüalanmaları daha sonra nümunədəki bir molekulun atom titrəmələrinə təsir göstərir və nəticədə enerjinin xüsusi udulması və/və ya ötürülməsi nəticəsində olur. Bu, FTIR-ni nümunədə olan xüsusi molekulyar titrəmələri təyin etmək üçün faydalı edir.
FTIR analizi ilə bağlı ətraflı izah etmək üçün bir çox üsul bildirilmişdir. Bununla birlikdə, əksər məqalələr FTIR nəticələrini necə oxumaq və şərh etmək barədə ətraflı məlumat vermədi. Əslində yeni başlayan elm adamları və tələbələr üçün ətraflı başa düşməyin yolu qaçılmazdır.
Bu hesabat üzvi materialdakı FTIR məlumatlarının necə oxunacağını və şərh ediləcəyini müzakirə etmək və izah etmək idi. Təhlil daha sonra ədəbiyyatlarla müqayisə edildi. Sadə və mürəkkəb üzvi materialların nəzərdən keçirilməsi də daxil olmaqla, FTIR məlumatlarının necə oxunacağına dair addım-addım metod təqdim edildi.
2. FTİR SPEKTRİNİ BAŞA DÜŞMƏK ÜÇÜN MÖVCUD BİLİKLƏR
2.1. FTIR analiz nəticəsində spektr.
FTIR analizindən əldə edilən əsas fikir FTIR spektrinin nə mənasını başa düşməkdir (Şəkil 1-də FTIR spektri nümunəsinə baxın). Spekter “udma və dalğa sayına qarşı” və ya “dalğa sayına qarşı ötürmə” məlumatları ilə nəticələnə bilər. Bu yazıda yalnız “udma” məsələsini müzakirə edirik
dalğa sayına qarşı” əyriləri.
Bir sözlə, IR spektri üç dalğa sayı bölgəsinə bölünür: Uzaq IR spektri (<400 sm -1), orta IR spektri (400-4000 sm-1) və yaxın IR spektri (4000-13000 sm-1). Orta IR spektri nümunə analizində ən çox istifadə olunur, lakin uzaq və yaxın IR spektri da təhlil olunan nümunələr haqqında məlumat verməyə kömək edir. Bu araşdırma orta IR spektrində FTIR-nin təhlilinə yönəlmişdir.
Orta IR spektri dörd bölgəyə bölünür:
(i) vahid istiqraz bölgəsi (2500-4000 sm-1),
(ii) üçlü bağ bölgəsi (2000-2500 sm-1),
(iii) cüt bağ bölgəsi (1500-2000 sm-
1) və (iv) barmaq izi bölgəsi (600-1500 sm-1).
Sxematik IR spektri Şəkil 1-də mövcuddur və hər bir funksional qrupların xüsusi tezliyi Cədvəl 1-də mövcuddur.
Şəkil 1. Orta IR spektr bölgələri
2.2. Addım-addım analiz proseduru.
FTIR-ni şərh etmək üçün beş addım var:
Addım 1: Bütün IR spektrində udma zolaqlarının sayının müəyyən edilməsi. Nümunənin sadə bir spektri varsa (5-dən az udma zolağı varsa, təhlil olunan birləşmələr sadə üzvi birləşmələr, kiçik kütləli molekulyar çəki və ya qeyri-üzvi birləşmələrdir (məsələn, sadə duzlar). Ancaq FTIR spektrində 5-dən çox udma zolağı varsa, nümunə mürəkkəb bir molekul ola bilər.
Addım 2: Tək bağlama sahəsinin müəyyən edilməsi (2500-4000 sm-1). Bu sahədə bir neçə zirvə var:
(1) Hidrogen bağını göstərən 3650 ilə 3250 sm-1 arasında geniş udma zolağı. Bu zolaq hidrat (H2O), hidroksil (-OH), ammonium və ya aminin mövcudluğunu təsdiqləyir. Hidroksil birləşməsi üçün onu tezliklərdə spektrlərin olması izləməlidir
1600—1300, 1200—1000 və 800—600 sm-1. Bununla birlikdə, 3670 və 3550 sm-1 udma sahələrində kəskin intensivlik udma varsa, bu, birləşmənin spirt və ya fenol kimi oksigenlə əlaqəli bir qrupun ehtiva etməsinə imkan verir (hidrogen bağının olmamasını göstərir).
(2) Doymamış birləşmələri və ya aromatik halqaları göstərən 3000 sm-1-dən yuxarı bir dar bir zolaq. Məsələn, absorbsiyanın olması
3010 ilə 3040 sm-1 arasındakı dalğa sayı sadə doymamış olefinik birləşmələrin mövcudluğunu təsdiqləyir.
(3) Alifatik birləşmələri göstərən 3000 sm-1-dən aşağı ensiz bir zolaq. Məsələn, uzun zəncirli xətti alifatik birləşmələr üçün udma zolağı
2935 və 2860 cm-1-də müəyyən edilmişdir. Bağın ardınca 1470 ilə 720 sm-1 arasındakı zirvələr olacaq.
(4) Aldehid üçün xüsusi pik 2700 ilə 2800 sm-1 arasında.
Addım 3: Üçlü bağ bölgəsinin müəyyən edilməsi (2000-2500 sm-1) Məsələn, 2200 sm-1-də bir pik varsa, bu, C⁄C-nin udma zolağı olmalıdır. Zirvəni adətən 1600—1300, 1200—1000 və 800—600 sm-1 tezliklərində əlavə spektrlərin olması izləyir.
Addım 4: Cüt bağ bölgəsinin müəyyən edilməsi (1500-2000 sm-1) İkiqat bağlılıq karbonil (C = C), imino (C = N) və azo (N = N) qrupları kimi ola bilər.
(1) 1850 - 1650 sm-1 karbonil birləşmələri üçün
(2) 1775 cm-1-dən yuxarı, anhidridlər, halid turşuları və ya halogenləşdirilmiş karbonil və ya lakton və ya üzvi karbonat kimi halqa-karbonil karbonları kimi aktiv karbonil qruplarını bildirmək.
(3) Ketonlar, aldehidlər, esterlər və ya karboksil kimi sadə karbonil birləşmələrini təsvir edən 1750 ilə 1700 sm-1 arasındakı aralıq.
(4) 1700 cm-1-dən aşağı, cavab verən amidlər və ya karboksilatlar funksional qrupu.
(5) Başqa bir karbonil qrupu ilə birləşmə varsa, ikiqat bağ və ya aromatik birləşmə üçün pik intensivliyi azalacaq.
Buna görə də, aldehidlər, ketonlar, esterlər və karboksilik turşular kimi birləşmiş funksional qrupların olması karbonil udulma tezliyini azalda bilər.
(6) 1670 - 1620 sm-1 doymammamış bağ üçün (ikiqat və üçlü bağ) .Xüsusilə, 1650 sm-1 səviyyəsindəki pik ikiqat bağlı karbon və ya olefinik üçündür
birləşmələr (C = C). C = C, C = O və ya aromatik halqalar kimi digər cüt bağ quruluşları ilə tipik birləşmələr sıx və ya güclü udma zolaqları ilə intensivlik tezliyini azaldacaqdır. Doymamış bağların diaqnozu qoyulduqda, 3000 sm-1-dən aşağı absorbsiyanı yoxlamaq da lazımdır. Absorbsiya zolağı 3085 və 3025 cm-1-də müəyyən edilərsə, C-H üçün nəzərdə tutulmuşdur. Normalda C-H 3000 sm-1-dən yuxarı absorbsiyaya malikdir.
(7) 1650 ilə 1600 sm-1 arasında güclü intensivlik, ikiqat bağlar və ya aromatik birləşmələr haqqında məlumat verir.
(8) 1615 ilə 1495 sm-1 arasında aromatik üzüklərə cavab verir. 1600 və 1500 sm ətrafında iki udma zolağı kimi ortaya çıxdılar. Bu aromatik halqalar ümumiyyətlə 3150 ilə 3000 sm-1 arasında (C-H uzanması üçün) zəif və orta dərəcədə udma olmasının olmasıdır. Sadə aromatik birləşmələr üçün 2000 ilə 1700 sm-1 arasında zəif intensivliyi olan çoxlu zolaqlar şəklində bir neçə zolaq da müşahidə edilə bilər. O, həmçinin aromatik halqa udma zolağını (1600/1500 sm-1 udma tezliyində), yəni orta udma intensivliyi ilə C-H bükülmə vibrasiyasını dəstəkləyir və bəzən 850 ilə 670 sm-1 arasındakı ərazidə olan tək və ya çoxlu udma zolaqlarına malikdir.
Addım 5: Barmaq izi bölgəsinin müəyyən edilməsi (600-1500 cm-1)
Bu sahə adətən spesifik və unikaldır. Cədvəl 1-də ətraflı məlumatlara baxın. Ancaq bir neçə identifikasiya tapıla bilər:
(1) Çoxlu zolaqlı udma üçün 1000 ilə 880 sm-1 arasında 1650, 3010 və 3040 cm-1-də udma zolaqları var.
(2) C-H (müstəvidən kənar əyilmə) üçün, xüsusiyyətlərini göstərən 1650, 3010 və 3040 cm-1-də udma zolaqları ilə birləşdirilməlidir
mürəkkəb doymamızlıq.
(3) Vinillə əlaqəli birləşməyə gəldikdə, vinil terminallarını müəyyən etmək üçün təxminən 900 və 990 sm-1 (-CH = CH 2), trans satlanmamış vinil üçün 965 ilə 960 sm-1 arasında (CH = CH) və tək vinildə ikiqat olefinik bağlar üçün təxminən 890 sm-1 (C = CH 2).
(4) Aromatik birləşməyə gəldikdə, tək və güclü udma zolağı orto üçün 750 sm-1, para üçün 830 sm- 1 ətrafındadır.
Cədvəl 1. Funksional qrup və onun kəmiyyətlənmiş tezlikləri.
İctimai ədəbiyyatdan çıxarılır: DOI- http://dx.doi.org/10.17509/ijost.v4i1.15806
1. GİRİŞ
Fourier transformasiyası infraqırmızı (FTIR) tədqiqatçılar üçün vacib analitik üsullardan biridir. Bu tip analiz nümunələri mayelər, məhlullar, pastalar, tozlar, filmlər, liflər və qazlar şəklində xarakterizə etmək üçün istifadə edilə bilər. Bu analiz substratın səthlərində materialın təhlili üçün də mümkündür. Digər xarakterizə analizi növləri ilə müqayisədə FTIR olduqca populyardır. Bu xarakterizə təhlili olduqca sürətli, dəqiqliyi yaxşıdır və nisbətən həssasdır.
FTIR analiz prosedurunda nümunələr infraqırmızı (IR) radiasiya ilə təmasda olur. İQ şüalanmaları daha sonra nümunədəki bir molekulun atom titrəmələrinə təsir göstərir və nəticədə enerjinin xüsusi udulması və/və ya ötürülməsi nəticəsində olur. Bu, FTIR-ni nümunədə olan xüsusi molekulyar titrəmələri təyin etmək üçün faydalı edir.
FTIR analizi ilə bağlı ətraflı izah etmək üçün bir çox üsul bildirilmişdir. Bununla birlikdə, əksər məqalələr FTIR nəticələrini necə oxumaq və şərh etmək barədə ətraflı məlumat vermədi. Əslində yeni başlayan elm adamları və tələbələr üçün ətraflı başa düşməyin yolu qaçılmazdır.
Bu hesabat üzvi materialdakı FTIR məlumatlarının necə oxunacağını və şərh ediləcəyini müzakirə etmək və izah etmək idi. Təhlil daha sonra ədəbiyyatlarla müqayisə edildi. Sadə və mürəkkəb üzvi materialların nəzərdən keçirilməsi də daxil olmaqla, FTIR məlumatlarının necə oxunacağına dair addım-addım metod təqdim edildi.
2. FTİR SPEKTRİNİ BAŞA DÜŞMƏK ÜÇÜN MÖVCUD BİLİKLƏR
2.1. FTIR analiz nəticəsində spektr.
FTIR analizindən əldə edilən əsas fikir FTIR spektrinin nə mənasını başa düşməkdir (Şəkil 1-də FTIR spektri nümunəsinə baxın). Spekter “udma və dalğa sayına qarşı” və ya “dalğa sayına qarşı ötürmə” məlumatları ilə nəticələnə bilər. Bu yazıda yalnız “udma” məsələsini müzakirə edirik dalğa sayına qarşı” əyriləri.
Bir sözlə, IR spektri üç dalğa sayı bölgəsinə bölünür: Uzaq IR spektri (<400 sm -1), orta IR spektri (400-4000 sm-1) və yaxın IR spektri (4000-13000 sm-1). Orta IR spektri nümunə analizində ən çox istifadə olunur, lakin uzaq və yaxın IR spektri da təhlil olunan nümunələr haqqında məlumat verməyə kömək edir. Bu araşdırma orta IR spektrində FTIR-nin təhlilinə yönəlmişdir.
Orta IR spektri dörd bölgəyə bölünür: (i) vahid istiqraz bölgəsi (2500-4000 sm-1), (ii) üçlü bağ bölgəsi (2000-2500 sm-1), (iii) cüt bağ bölgəsi (1500-2000 sm- 1) və (iv) barmaq izi bölgəsi (600-1500 sm-1). Sxematik IR spektri Şəkil 1-də mövcuddur və hər bir funksional qrupların xüsusi tezliyi Cədvəl 1-də mövcuddur.
Şəkil 1. Orta IR spektr bölgələri
2.2. Addım-addım analiz proseduru.
FTIR-ni şərh etmək üçün beş addım var:
Addım 1: Bütün IR spektrində udma zolaqlarının sayının müəyyən edilməsi. Nümunənin sadə bir spektri varsa (5-dən az udma zolağı varsa, təhlil olunan birləşmələr sadə üzvi birləşmələr, kiçik kütləli molekulyar çəki və ya qeyri-üzvi birləşmələrdir (məsələn, sadə duzlar). Ancaq FTIR spektrində 5-dən çox udma zolağı varsa, nümunə mürəkkəb bir molekul ola bilər.
Addım 2: Tək bağlama sahəsinin müəyyən edilməsi (2500-4000 sm-1). Bu sahədə bir neçə zirvə var:
(1) Hidrogen bağını göstərən 3650 ilə 3250 sm-1 arasında geniş udma zolağı. Bu zolaq hidrat (H2O), hidroksil (-OH), ammonium və ya aminin mövcudluğunu təsdiqləyir. Hidroksil birləşməsi üçün onu tezliklərdə spektrlərin olması izləməlidir 1600—1300, 1200—1000 və 800—600 sm-1. Bununla birlikdə, 3670 və 3550 sm-1 udma sahələrində kəskin intensivlik udma varsa, bu, birləşmənin spirt və ya fenol kimi oksigenlə əlaqəli bir qrupun ehtiva etməsinə imkan verir (hidrogen bağının olmamasını göstərir).
(2) Doymamış birləşmələri və ya aromatik halqaları göstərən 3000 sm-1-dən yuxarı bir dar bir zolaq. Məsələn, absorbsiyanın olması 3010 ilə 3040 sm-1 arasındakı dalğa sayı sadə doymamış olefinik birləşmələrin mövcudluğunu təsdiqləyir.
(3) Alifatik birləşmələri göstərən 3000 sm-1-dən aşağı ensiz bir zolaq. Məsələn, uzun zəncirli xətti alifatik birləşmələr üçün udma zolağı 2935 və 2860 cm-1-də müəyyən edilmişdir. Bağın ardınca 1470 ilə 720 sm-1 arasındakı zirvələr olacaq.
(4) Aldehid üçün xüsusi pik 2700 ilə 2800 sm-1 arasında.
Addım 3: Üçlü bağ bölgəsinin müəyyən edilməsi (2000-2500 sm-1) Məsələn, 2200 sm-1-də bir pik varsa, bu, C⁄C-nin udma zolağı olmalıdır. Zirvəni adətən 1600—1300, 1200—1000 və 800—600 sm-1 tezliklərində əlavə spektrlərin olması izləyir.
Addım 4: Cüt bağ bölgəsinin müəyyən edilməsi (1500-2000 sm-1) İkiqat bağlılıq karbonil (C = C), imino (C = N) və azo (N = N) qrupları kimi ola bilər.
(1) 1850 - 1650 sm-1 karbonil birləşmələri üçün
(2) 1775 cm-1-dən yuxarı, anhidridlər, halid turşuları və ya halogenləşdirilmiş karbonil və ya lakton və ya üzvi karbonat kimi halqa-karbonil karbonları kimi aktiv karbonil qruplarını bildirmək.
(3) Ketonlar, aldehidlər, esterlər və ya karboksil kimi sadə karbonil birləşmələrini təsvir edən 1750 ilə 1700 sm-1 arasındakı aralıq.
(4) 1700 cm-1-dən aşağı, cavab verən amidlər və ya karboksilatlar funksional qrupu.
(5) Başqa bir karbonil qrupu ilə birləşmə varsa, ikiqat bağ və ya aromatik birləşmə üçün pik intensivliyi azalacaq. Buna görə də, aldehidlər, ketonlar, esterlər və karboksilik turşular kimi birləşmiş funksional qrupların olması karbonil udulma tezliyini azalda bilər.
(6) 1670 - 1620 sm-1 doymammamış bağ üçün (ikiqat və üçlü bağ) .Xüsusilə, 1650 sm-1 səviyyəsindəki pik ikiqat bağlı karbon və ya olefinik üçündür birləşmələr (C = C). C = C, C = O və ya aromatik halqalar kimi digər cüt bağ quruluşları ilə tipik birləşmələr sıx və ya güclü udma zolaqları ilə intensivlik tezliyini azaldacaqdır. Doymamış bağların diaqnozu qoyulduqda, 3000 sm-1-dən aşağı absorbsiyanı yoxlamaq da lazımdır. Absorbsiya zolağı 3085 və 3025 cm-1-də müəyyən edilərsə, C-H üçün nəzərdə tutulmuşdur. Normalda C-H 3000 sm-1-dən yuxarı absorbsiyaya malikdir.
(7) 1650 ilə 1600 sm-1 arasında güclü intensivlik, ikiqat bağlar və ya aromatik birləşmələr haqqında məlumat verir.
(8) 1615 ilə 1495 sm-1 arasında aromatik üzüklərə cavab verir. 1600 və 1500 sm ətrafında iki udma zolağı kimi ortaya çıxdılar. Bu aromatik halqalar ümumiyyətlə 3150 ilə 3000 sm-1 arasında (C-H uzanması üçün) zəif və orta dərəcədə udma olmasının olmasıdır. Sadə aromatik birləşmələr üçün 2000 ilə 1700 sm-1 arasında zəif intensivliyi olan çoxlu zolaqlar şəklində bir neçə zolaq da müşahidə edilə bilər. O, həmçinin aromatik halqa udma zolağını (1600/1500 sm-1 udma tezliyində), yəni orta udma intensivliyi ilə C-H bükülmə vibrasiyasını dəstəkləyir və bəzən 850 ilə 670 sm-1 arasındakı ərazidə olan tək və ya çoxlu udma zolaqlarına malikdir.
Addım 5: Barmaq izi bölgəsinin müəyyən edilməsi (600-1500 cm-1)
Bu sahə adətən spesifik və unikaldır. Cədvəl 1-də ətraflı məlumatlara baxın. Ancaq bir neçə identifikasiya tapıla bilər:
(1) Çoxlu zolaqlı udma üçün 1000 ilə 880 sm-1 arasında 1650, 3010 və 3040 cm-1-də udma zolaqları var.
(2) C-H (müstəvidən kənar əyilmə) üçün, xüsusiyyətlərini göstərən 1650, 3010 və 3040 cm-1-də udma zolaqları ilə birləşdirilməlidir mürəkkəb doymamızlıq.
(3) Vinillə əlaqəli birləşməyə gəldikdə, vinil terminallarını müəyyən etmək üçün təxminən 900 və 990 sm-1 (-CH = CH 2), trans satlanmamış vinil üçün 965 ilə 960 sm-1 arasında (CH = CH) və tək vinildə ikiqat olefinik bağlar üçün təxminən 890 sm-1 (C = CH 2).
(4) Aromatik birləşməyə gəldikdə, tək və güclü udma zolağı orto üçün 750 sm-1, para üçün 830 sm- 1 ətrafındadır.
Cədvəl 1. Funksional qrup və onun kəmiyyətlənmiş tezlikləri.