ИК-спектроскопия — Органическая химия для олимпиад

ИК-спектроскопия

8 заданий

Колебания и области

linkОпора

ИК-спектр — это перечень колебаний молекулы. Частота колебания зависит от прочности связи и масс атомов (урок 7), поэтому у каждой функциональной группы (урок 14) своя характерная полоса. По полосам в области 4000–1500 см⁻¹ узнают функциональные группы, а область ниже 1500 см⁻¹ служит «отпечатком пальцев» вещества.

Как читать ИК-спектр

  1. Полоса поглощения появляется, если колебание меняет дипольный момент молекулы; волновое число \(\tilde\nu\) (см⁻¹) равно 1/λ.
  2. Частота растёт с прочностью связи (C≡C > C=C > C–C) и уменьшается с ростом массы атомов (C–H > C–D).
  3. В области 4000–1500 см⁻¹ лежат полосы функциональных групп, а ниже 1500 см⁻¹ — область «отпечатков пальцев», которую сравнивают со справочным спектром.
  4. Полоса O–H спиртов лежит при 3200–3550 см⁻¹ (широкая), O–H кислот — при 2500–3300 (очень широкая), N–H — при 3300–3500 (у первичных аминов две полосы, у вторичных одна). Полосы C–H: у атома sp³ — 2850–2960, у sp² — 3000–3100, у sp — около 3300 (узкая, сильная).
  5. Полоса C≡N лежит при 2210–2260 см⁻¹, C≡C — при 2100–2260 (слабая), C=O — при 1650–1800 (очень сильная), C=C — при 1620–1680, ароматические C=C — при 1450–1600, C–O — при 1000–1300, нитрогруппа — при 1520 и 1350.
ИК-спектры гексан-1-ола (широкая полоса O–H) и гексан-2-она (сильная полоса C=O)
ИК-спектры гексан-1-ола (широкая полоса O–H) и гексан-2-она (сильная полоса C=O)

Примеры

1. Нитрил. Бензонитрил \(\ce{C6H5CN}\) даёт полосы 2230 см⁻¹ (C≡N) и 3070 см⁻¹ (C–H при атоме sp²).

2. Концевой алкин. Гекс-1-ин \(\ce{C4H9C#CH}\) даёт узкую полосу 3310 см⁻¹ (≡C–H) и полосу 2120 см⁻¹ (C≡C).

errorШирокая полоса или узкая

Широкая полоса при 3200–3550 см⁻¹ принадлежит группе O–H (из-за водородных связей), узкая сильная около 3300 — группе ≡C–H концевого алкина, а две узкие полосы при 3300–3500 — группе \(\ce{NH2}\).

edit_noteПопробуйте сами

Как по ИК-спектру отличить бутан-1-ол от диэтилового эфира?

expand_moreПоказать решение

У спирта есть широкая полоса O–H при 3200–3550 см⁻¹, а у эфира её нет.

Карбонильная область

Полоса C=O из первой части урока — самая сильная и самая информативная в ИК-спектре. Её точное положение зависит от класса соединения: заместители при карбонильной группе меняют прочность двойной связи. По положению полосы C=O и по соседним полосам различают кетоны, альдегиды, кислоты, сложные эфиры и амиды.

Как различить карбонильные соединения

  1. Кетон поглощает около 1715 см⁻¹; альдегид — около 1725 (и даёт две полосы C–H при 2720 и 2820); сложный эфир — при 1735–1750 (и полосу C–O при 1000–1300); кислота — около 1710 (и широкую полосу O–H); амид — при 1650–1690 (и полосы N–H); хлорангидрид — около 1800; ангидрид — две полосы, около 1820 и 1760.
  2. Сопряжение с двойной связью C=C или кольцом понижает частоту C=O на 20–30 см⁻¹.
  3. Малый цикл повышает частоту: у циклогексанона 1715 см⁻¹, у циклопентанона 1745, у циклобутанона 1780.
  4. Донорный резонанс (атом азота в амидах) понижает частоту, а акцепторы (атом хлора в хлорангидриде) повышают её.
\[\nu(\ce{C=O}):\ \ce{RCOOR'}\ 1740 > \ce{R2CO}\ 1715 > \ce{RCONH2}\ 1680\ \text{см}^{-1}\]

Примеры

1. Альдегид. Бутаналь \(\ce{CH3CH2CH2CHO}\) даёт полосу C=O при 1730 см⁻¹ и две полосы C–H альдегидной группы — при 2820 и 2720 см⁻¹.

2. Метилбензоат. Метилбензоат \(\ce{C6H5COOCH3}\) поглощает при 1725 см⁻¹ (сопряжение с кольцом понижает частоту) и даёт полосы C–O при 1280 и 1110 см⁻¹.

error1715 см⁻¹ — ещё не кетон

Около 1700–1720 см⁻¹ поглощают и кетоны, и кислоты, и сопряжённые альдегиды. Смотрите на соседние полосы: O–H кислоты, C–H альдегида, C–O сложного эфира.

edit_noteПопробуйте сами

Где ожидать полосу C=O циклопентанона?

expand_moreПоказать решение

Около 1745 см⁻¹: напряжённый цикл повышает частоту.

push_pinГлавное

Молекула поглощает ИК-излучение, если колебание меняет её дипольный момент; частота растёт с прочностью связи и падает с массой атомов. Главное — область 4000–1500 см⁻¹: O–H спиртов 3200–3550 (широкая), O–H кислот 2500–3300 (очень широкая), N–H 3300–3500 (у первичных аминов две полосы), C–H sp³ 2850–2960, sp² 3000–3100, sp 3300 (узкая), C≡N 2210–2260, C≡C 2100–2260, C=O 1650–1800 (сильная), C=C 1620–1680, \(\ce{NO2}\) 1520 и 1350; ниже 1500 — «отпечатки пальцев». C=O: кетон ≈ 1715, альдегид ≈ 1725 (+ C–H 2720 и 2820), эфир 1735–1750, кислота ≈ 1710, амид 1650–1690, хлорангидрид ≈ 1800, ангидрид — две полосы; сопряжение понижает частоту, малый цикл повышает.

Закрепите теорию: 8 заданий с проверкой и подсказками, урок зачитывается от 70 %.

Органическая химия для олимпиад · репетитор-кузьмин.рф
© 2026. Курс органической химии для подготовки к региональному и заключительному этапам Всероссийской олимпиады школьников и к перечневым олимпиадам первого уровня.