Mavzu: №1 Neft va gaz mahsulotlarini fizik-kimyoviy tahlil qilish usullari haqida ma’lumot

Turli organik sinf birikmalarining harakteristik chastotalari

1-jadval

Guruh	Tebranish turi	Bog‘lanish turi	νmaks, sm^-1	Sohaningjadallikligi
S,N –S≡SN	ν(SN) ν(S≡N) σ(SN)	Alkin « « Alkan	3320 2120 630 2930	Kuchli, keskin Kuchli
	ν(SN) antisimm. ν(SN)simm.	« «	2855 1465 1380 968	O‘zgaruvchan
	ν(SN)simm.
		Alken (trans)	3620	O‘zgaruvchan,
	ν(SN)		3610	Keskin
		Spirt	1200
		Fenol	1730
S, N, O
	ν(ON)	Efir yoki
		Lakton		Kuchli
- SO – O -	ν(S–O) ν(S=O)
	v(CO)		1700
^-COO ^-	ν (COO^-)	Aldegid yoki keton	1580
S, H, N
	ν(NH)	Dialkilamin	3430
		Diarilamin	3450
		Pirrol	3490
-C≡N	ν (CN)	Alkilsianid	2250
		Arilsianid	2225
- N=C=N-	ν(NCN)	Karbodinmid	2135
C,H,O,N
-CO-NH-	ν(CO)	Amid	1645
	δ(NH)		1560
-N=C=O	ν(NCH)		2270
C,H,O,S
	ν(SO)		1065

Shu o‘rinda oddiy S—S bog‘larning tebranishlari tavsifi yemasligini, ya’ni bir molekuladan ikkinchisiga o‘tganida o‘zgarib turishini eslatib o‘tamiz.

Qo‘shbog‘lar (S=S, S=O, N=O) va uch bog‘lar (S-S) ning tebranishlari harakteristik hisoblanadi va qo‘sh bog‘dan uch bog‘ga o‘tilgan sari yutilish chastotalari kamayib (to‘lqin uzunligi ortib) boradi.

Tebranishlar chastotasi molekuladagi bir-biri ganisbata itebranayotgan atomdan yoki guruhlar o‘rtasidagi bog‘ning mustahkamligiga, shuningdek, shu atom va guruhlarning massasiga bog‘liq engil vodorod atomi tutuvchi S-N, N-N, O-N kabi guruhlarning tebranishlariga muvofiq keladigan maksimumlar nisbatan yuqori chastotali soha (3600-2800 sm^-1) da joylashgan. Agar vodorod atomlari radikal yoki galogen bilan almashtirilsa, yutilish maksimumi qisqa chastotali (to‘lqin uzunligi katta bo‘lgan) soha tomon siljiydi.

Bundan tashqari, tebranishlar chastotasi juda ko‘p omillarga muayyan guruh qanday atom bilan bog‘langanligiga (ya’ni shu guruhni nimalar o‘rab olganligiga), molekula ichidagi va molekulalar orasidagi o‘zaro ta’sir kuchlariga, ayni guruh boshqa atom va guruhlar bilan vodorod bog‘lanish hosil qilish – qilmasligiga bog‘liq.

Infraqizil spektroskopiyadan foydalanib, neft va gaz mahsulotlari tarkibidagi moddalar tuzilishini aniqlash uchun quyidagilarni amalga oshirish mumkin.

Birinchidan:Neftdan yoki gazdan ajratib olingan noma’lum moddaning IQ-spektrini ma’lum modda spektri bilan taqqoslab, ularning bir xilligini isbotlash, agar spektrlar bir xil bo‘lmasa-yu, har ikkala moddaning ko‘pgina xususiyatlari bir-biriga yaqin bo‘lsa, bu yangi modda etarli darajada tozalanmaganligini ko‘rsatadi. SHunday qilib, IQ-spektroskopiya moddalarining tozalik darajasini aniqlashga ham imkon beradi.

Ikkinchidan:Turli tip bog‘lari bo‘lgan izomerlari IQ-spektroskopiyadan foydalanib osongina aniqlash mumkin, Masalan S₂N₆O formulaga ikki modda: etil spirt va dimetil efir muvofiq, keladi. Etil spirtda O–N bog‘, dimetil-efirda esa S–O bor mavjud.SHuningdek spirt spektrida O–N, dimetil efirda esa S-O bog‘ning yutilish maksimumi kuzatiladi. Izomerlarni bilib olishga doir yana bir misol keltiramiz.

Neftdan olingan aromatik moddalarni aromatik halqalardagi S–N bog‘larning yassi bo‘lmagan tebranishlari 700-800 sm-¹ sohada kuzatiladi. Orto-dialmashingan benzol hosilalarida esa bu soha 735-770 sm-¹ga muvofiq keladi. Meta- va para-dialmashingan hosilalar muvofiq. ravishda 750 – 810sm^-1, 800-860sm^-1 sohalarda maksimumlarga ega. Ko‘rinib turibdiki, dialmashilgan benzol hosilasining IQ-spektrini olish bilan uning qaysi izomer ekanligi to‘g‘risida xulosa chiqarish mumkin. Izomerlarning spektrini etalon namuna bilan takqoslab ko‘rib, aralashmadagi har xil izomerning nisbiy miqdorini, ham aniqlasa bo‘ladi.

Uchinchidan.Noma’lum modda molekulasida qanday guruhlar borligi yoki biror molekulada reaksiya natijasida qanday bog‘lar hosil bo‘lgani (yoki yo‘qolgani) IQ-spektrda shu bog‘larning yutilishi maksimumini kuzatish bilan aniqlanadi. Masalan, N-H guruh metillansa yoki atsetillansa reaksiya mahsuloti spektrida N-H ning yutilish maksimumi yo‘qolib, o‘rniga N-metil va N-atsetil guruhlarining tavsifiy chastotalari paydo bo‘ladi. Bundan tashqari, IQ-spektrlardan foydalanib, faqat muayyan guruh to‘g‘risida emas, balki uning yon guruhlari to‘g‘risida ham ma’lumot olish mumkin. Ayni guruhning maksimumi uni qanday atom va guruhlar o‘rab turganligiga qarab bir oz o‘zgaradi. Masalan, to‘yingan aldegid va ketonlarda karbonil guruh 1705-1725 sm^-1 da maksimumga ega bo‘lsa, karbonil elektronoakseptor (F, Cl, C=N, > S=O) guruhlar bilan bevosita tutash bo‘lgan hollar (α-galoid yog‘ ketonlar hamda α-dekotonlar)da yutilish nisbatan yuqori chastotali soha (muvofiq, ravishda 1725-1745 sm^-1, 1710-1730 sm^-1) da kuzatiladi. Aksincha, karbonil elektronodonor guruhlar (aromatik halqa yoki qo‘shbog‘) bilan bog‘langan hollarda esa, yutilish 20-40 sm^-1 kam chastotali tomon siljiydi.

To‘rtinchidan:Qaytar organik reaksiyalarni sifat va miqdoriy jihatdan o‘rganishda IQ-spektroskopiyadan foydalaniladi. Buning uchun spektrdagi yutilish jadallikligi alohida komponentlarning yutilish jadallikligi bilan taqqoslanadi.

Beshinchidan:IQ-spektroskopiyadan foydalanib, molekulaning konfiguratsiyasi va konformatsiyasi to‘g‘risida xulosa chiqarish mumkin. Masalan, tebranganda S=S bog‘ning uzayishi simmetrik etilen uglevodorodlarda molekula-ning dipol momentini o‘zgartirmaydi. SHu tufayli trans-izomerning spekrida S-S bog‘ning yutish maksimumi bo‘lmaydi, sis-izomerda esa mavjud.

Siklogeksanning konformatsiyasini IQ-spektrlardan foydalanib aniqlash mumkin. Ekvatorial S–X bog‘ aksial bog‘ga nisbatan 10-50 sm^-1 ga katta.

Oltinchidan:IQ-spektroskopiya tadqiqiga yana bir misol keltiramiz. Gidroksil guruhning yutilish maksimumi 3500-3650 sm^-1 da kuzatiladi. Gidroksil guruh vodorod bog‘lanish hosil qilgan hollarda yutilish qisqa chastotali soha tomon siljiydi va yutilish maydoni kengayadi. Vodorod bog‘lanishi qancha mustakam bo‘lsa, siljish shuncha kuchli bo‘ladi. 3500-3650 sm^-1 dagi ensiz yutilish maksimumi odatda bog‘lanishsiz erkin gidroksil guruh uchun xosdir. Agar vodorod bog‘­lanish juda mustahkam bo‘lsa (masalan, xelat birikmalar) siljish 2500-3200 sm^-1 gacha bo‘lishi mumkin.

Ettinchidan:Bir necha bosqichda boradigan kimyoviy reaksiyalarning yo‘nalishini IQ-spektrlari yordamida nazorat qilib turish mumkin. Buni akril kislota efirining sintezi misolida ko‘rib chikamiz. Dastlabki modda sifatida etilenxlorgidrin, ya’ni 2-xloretanol (1) olinadi. 2-xloretanolinng IQ-spektrida molekulaning skelet tebranishlari (barmoqlar izlari sohasi) dan tashqari S–N, bog‘langan O–N (3360 sm^-1), S–O (1080sm^-1), C–CI (663 sm^-1) bog‘larning valent, shuningdek, O–N bog‘ning deformatsion (1393 sm^-1 tebranishlari kuzatiladi (14-rasm, 1) 2-xloretanolga kaliy sianid ta’sir ettirilganda β-oksipropionitril (II) hosil bo‘ladi:



14- rasm. 2-xloretanol (1), β-oksipropilnitril(2) , akrilonitril (3) va etilakrilat (4) ning IQ-spektrlari.

β -oksipropionitrilning IQ-spektrida gidroksil guruhi maksimumi saqlanib qolgan holda, C–CI bog‘ tebranishlariga muvofiq, keladigan maydon (663 sm^-1) yo‘qolib, o‘rniga 2252 sm^-1 da C=N guruhi uchun xos maksimum hosil bo‘ladi (14- rasm, 2). β-oksipropionitril degidratlanganda hosil bo‘ladigan akrilonitril (3-spektri ON guruh maksimumining yo‘qolishi va yangidan SN₂=SN (1620 sm^-1, S=S guruhining valent tebranishlari), S–N (3038 va 3070 sm^-1 to‘yinmagan birikmalardagi S–N ning valent tebranishlari), S–N (980 va 1420 sm^-1 vinil guruhi yonidagi S–N ning deformatsion tebranishlarning vujudga kelishi bilan tavsiflanadi (14-rasm, 3).

C ≡ Nguruhning valent tebranishlari esa S=S guruh bilan tutashgani uchun to‘lqin uzunligi qisqa bo‘lgan soha tomon (2230 sm^-1,) siljigan. Akril kislota alkogoliz qilinganda uning etil efiri (4)-hosil bo‘ladi. Efirning IQ-spektrida murakkab efir guruh (1735 sm^-1) S=O ning hamda (1205 sm^-1) S—O ning valent tebranishlari kuzatiladi. 2230 sm^-1 dagi maksimum (C ≡ N); yo‘qolganda vinil guruhiga mos keladigan maksimumlar saqlanib qolgan (14-rasm, 4).

YUqoridagi misollardan ko‘rinib turibdiki, reaksiyaning maqsadga muvofiq yo‘nalishda borayotganligini yoki yo‘qligini aniqlaщda IQ-spektroskopiyaning ahamiyati katta.