Metody badania struktury związków chemicznych, część "spektro". 2

Imię i nazwisko: Warszawa, 16.01.2004 r.

PREREKWIZYTY: ……...

Zadanie 1

W widmie IR fluorowodoru ¹H¹⁹F, zmierzonym w temp. 300K, występuje pasmo absorpcji dla
=3958,40 cm^-1. Zakładając przybliżenie energii drgań modelem oscylatora harmonicznego wyznaczyć względne obsadzenie poziomów energetycznych, pomiędzy którymi nastąpiło przejście. Wykazać, że przejście to jest dozwolone.

Zadanie 2

W widmie Ramana chloru ³⁵Cl₂ zaobserwowano (poza pasmem Reyleigha) 2 sygnały: w obszarze pasm stokesowskich - dla wartości
=24443 cm^-1 , a w obszarze pasm antystokesowskich - dla wartości
=25557 cm^-1. Obliczyć stałą siłową wiązania w cząsteczce ³⁵Cl_2. Jakim promieniowaniem naświetlano układ? (podać wartość
). Przedstawić problem na odpowiednim diagramie poziomów energetycznych i narysować widmo. Wyznaczyć położenia pasm stokesowskiego i antystokesowskiego w widmie Ramanna chloru ³⁷Cl₂ naświetlanego tym samym promieniowaniem. Wymienić przyjęte założenia.

Zadanie 3

Rozważyć fragmentację maślanu etylu CH₃-CH₂-CH₂-COO-CH₂-CH₃ (M=116) w badaniach MS. Które fragmenty powstające w wyniku rozpadów i przegrupowań pokażą się w odpowiednim widmie MS? Narysować to widmo. Jakie pasma (podać wartość m/z) wystąpią w tym widmie. Przedstawić przykład tworzenia piku metastabilnego w widmie tego estru.

Zadanie 4

Funkcje falowe stanów dla energii elektronowej, oscylacyjnej i rotacyjnej, przybliżonych odpowiednio modelami: cząstki w pudle, oscylatora harmonicznego i rotatora sztywnego,
są funkcjami własnymi odpowiednich hamiltonianów: H(x), H(q) i H(ϑ,φ).

Podać postacie wyrażeń wyjściowych, pozwalających obliczyć lub sprawdzić:

- średnią wartość pędu elektronu w stanie podstawowym,

- średnią wartość położenia elektronu w drugim stanie wzbudzonym,

- średnią wartość energii potencjalnej oscylatora harmonicznego w pierwszym stanie wzbudzonym,

- czy dozwolone są przejścia energetyczne: elektronowe 2→4, oscylacyjne 3→6, rotacyjne 2→5

- czy funkcja
jest funkcją własną H(q)

Zadanie 5

W widmie ¹H NMR związku C₉H₈O₂ zaobserwowano następujące sygnały δ¹H: 9,91 (s, 1H), 7,44 (d, 1H), 7,21
(m, 5H), 6,22 (d, 1H). Dublety wykazują tę samą stałą sprzężenia. Określić strukturę związku. Zinterpretować sygnały w widmie.

Zadanie 6

Przeanalizować możliwe ułożenia przestrzenne wektora spinu jądra ¹³B (I=3/2) przyjmując, że wektor ten zachowuje reguły kwantowania momentu pędu.

Zadanie 7

Narysować przewidywane widmo ¹H NMR związku o strukturze:

Określić orientacyjne położenia sygnałów w widmie. Podać intensywności poszczególnych sygnałów, również w multipletach. Przypisać sygnały odpowiednim grupom protonów. Narysować diagram poziomów energetycznych uzasadniający rozszczepienie sygnałów. Narysować możliwe ułożenia przestrzenne spinu protonu wchodzącego w rezonans. Obliczyć wartości długości wektora spinu i jego składowej zetowej.

Zadanie 8

Na przykładzie roztworu metanolu w czterochlorku węgla omówić wpływ efektów dynamicznych na widmo NMR. Narysować odpowiednie widma. Wykazać przydatność spektroskopii ¹H NMR w badaniach wiązania wodorowego.

---