Методы исследования органических соединений (окончание)

• Инфракрасная, или ИК-спектроскопия осуществляется в области длинноволнового излучения. Кванты длинноволнового излучения (инфракрасные лучи) несут относительно небольшую энергию, которая может лишь возбудить колебание атомов в молекулах, зависящее от их собственной природы и от характера связи в молекуле. Поэтому данный метод дает особенно ценную информацию о строении молекул органических соединений.

• Метод ЯМР — наиболее мощный из применяемых в настоящее время методов исследования органических соединений. ЯМР основан на способности ядер некоторых атомов поглощать магнитное излучение, когда они находятся во внешнем магнитном поле. Он не только дает информацию о химическом и пространственном строении веществ, но и позволяет экспериментально оценить электроотрицательность отдельных групп атомов, направление и силу индукционных и закономерных электронных сдвигов. Он связан с измерением поглощения электромагнитных излучений очень высоких частот, т. е. с областью радиоволн. С помощью метода ЯМР получают точную характеристику атомов углерода, имеющихся в исследуемом соединении.

Дифракционные методы включают в себя рентгенографию и электронографию.

• Рентгенография основана на явлении дифракции рентгеновских лучей, которые имеют длины волн, соизмеримые с межъядерными расстояниями в исследуемом соединении. Рентгенография, или рентгеноструктурный анализ, используется для исследования пространственного расположения атомов в соединениях, находящихся в кристаллическом состоянии, т. е. для изучения кристаллических решеток. При облучении кристаллов рентгеновскими лучами происходит их рассеивание (отражение) электронами атомов. Отклоненные лучи регистрируются на фотопленке в виде совокупности пятен с разной степенью почернения, что характеризует интенсивность лучей. Возникает рентгенограмма. На ее основе строят карты электронной плотности молекулы, по которым рассчитывают межъядерные расстояния, валентные углы и строят пространственную модель молекулы. С помощью этого метода была установлена a-спиральная структура двух важных для организма белков — миоглобина и гемоглобина, а также витамина В₁₂, инсулина и многих других соединений.

• Электронография основана на явлении дифракции электронов на ядрах атомов. Этот метод применяют для изучения структуры веществ в газообразном состоянии. Дифракционная картина взаимодействия быстрых электронов с веществом фиксируется на фотопластинке в виде электронограммы. Расшифровка электронограммы путем использования математических соотношений дает возможность установить геометрию соединения, расположение ядер, межъядерные расстояния и валентные углы несложных молекул органических соединений.

Физические методы позволили достичь больших успехов в расшифровке строения не только простых, но и весьма сложных органических соединений, таких как белки, витамины, гормоны и др. Они широко используются не только в химии, физике, но и в биомедицинских исследованиях. С некоторыми физическими методами исследования веществ, например рентгеноструктурным анализом, вы уже знакомились в курсе химии в 8 классе.

Каждый из рассмотренных выше физических методов имеет свою область применения. Для получения исчерпывающей информации необходимо изучать соединения комплексно, т. е. используя разные методы и разные способы интерпретации полученных данных.

Творческие задания

1. Составьте схему классификации методов исследования органических соединений и дайте ее обоснование.

2. Составьте таблицу, характеризующую цели, суть, области и примеры применения разных методов исследования органических соединений.

3. Используя химическую энциклопедию, Интернет и другие источники, найдите более полную информацию о заинтересовавших вас методах исследования веществ.

<<< К началу