อ่านและเปรียบเทียบสเปกตรัม IR ในเบราว์เซอร์
คำตอบสั้น ๆ: เปิดโปรแกรมดู IR ของ MolDraw ที่ใช้ฟรี แล้วลากไฟล์อินฟราเรด JCAMP-DX, CSV/TXT หรือ SPC มาวาง สลับระหว่าง %T กับค่าการดูดกลืนแสง แก้เส้นฐานที่ลาดเอียง เลือกพีก และอ่านหมู่ฟังก์ชันที่น่าจะเป็นของแต่ละพีก คุณซ้อนสเปกตรัมชุดที่สองและส่งออกเป็น PNG หรือ CSV ได้ ไฟล์ถูกอ่านในเบราว์เซอร์และไม่ถูกอัปโหลด
ลองใช้โปรแกรมดู IR ที่นี่
ทำไมต้องใช้โปรแกรมดู IR บนเบราว์เซอร์
IR มักเป็นการตรวจที่เร็วที่สุดในห้องปฏิบัติการเคมีอินทรีย์ เอสเทอร์เกิดขึ้นหรือยัง แอลกอฮอล์ตั้งต้นหมดไปหรือยัง คำตอบอยู่ในแถบไม่กี่แถบ แต่สเปกตรัมมักมาเป็นไฟล์จากซอฟต์แวร์ FTIR ซึ่งติดตั้งอยู่บนคอมพิวเตอร์ของเครื่องมือเท่านั้น
โปรแกรมดูบนเบราว์เซอร์ให้คุณเปิดไฟล์นั้นได้ทุกที่ หาพีก และดูว่าเข้ากับหมู่ใด คุณยังวางสเปกตรัมสองชุดบนกราฟเดียวเพื่อดูว่าอะไรเปลี่ยนไประหว่างปฏิกิริยาได้
สเปกตรัม IR บอกอะไร
พันธะดูดกลืนแสงอินฟราเรดที่ความถี่ซึ่งขึ้นกับความแข็งแรงของพันธะและมวลอะตอม แกน x คือเลขคลื่นในหน่วย cm−1 เรียงจากสูงไปต่ำ
%T และค่าการดูดกลืนแสงแสดงข้อมูลเดียวกัน การส่งผ่านแสง T คือสัดส่วนของแสงที่ผ่านไปได้ ค่าการดูดกลืนแสงคือ A = −log10(T) ใน %T แถบชี้ลง ในค่าการดูดกลืนแสงแถบชี้ขึ้น และความสูงของแถบแปรผันตามความเข้มข้น (กฎของ Beer–Lambert) ค่าการดูดกลืนแสงจึงเหมาะกว่าสำหรับเปรียบเทียบความเข้ม
บริเวณสำคัญที่ควรเรียนรู้ก่อน:
- O–H: แถบกว้างใกล้ 3200–3550 cm−1 ในแอลกอฮอล์ กรดคาร์บอกซิลิกแสดง O–H ที่กว้างมากตั้งแต่ประมาณ 3300 ลงไปถึง 2500 cm−1
- C–H: ต่ำกว่า 3000 cm−1 เล็กน้อยสำหรับคาร์บอน sp3 และสูงกว่า 3000 cm−1 เล็กน้อยสำหรับ C–H ของแอลคีนและวงอะโรมาติก
- C≡N และ C≡C: ใกล้ 2100–2260 cm−1 ซึ่งแทบไม่มีอะไรอื่นปรากฏ
- C=O: แถบเข้มใกล้ 1650–1800 cm−1 เอสเทอร์อยู่ใกล้ 1735–1750 คีโตนใกล้ 1715 และเอไมด์ต่ำกว่า ใกล้ 1650–1690
- C–O: แถบเข้มใกล้ 1000–1300 cm−1 ในแอลกอฮอล์ อีเทอร์ และเอสเทอร์
ต่ำกว่าประมาณ 1500 cm−1 คือบริเวณลายพิมพ์นิ้วมือ ซึ่งเป็นเอกลักษณ์ของแต่ละสาร แต่ระบุทีละแถบได้ยาก
พันธะที่แทบไม่เปลี่ยนไดโพล เช่น C=C ของแอลคีนที่สมมาตร ให้แถบ IR ที่อ่อนหรือไม่ให้เลย แต่มักเข้มใน Raman ดังนั้นเมื่อแถบที่คาดไว้หายไปในที่นี้ ให้ทำความสะอาดและอ่านสเปกตรัม Ramanของตัวอย่างเดียวกัน
เปิดไฟล์ใดได้บ้าง
| JCAMP-DX | ไฟล์ .jdx, .dx หรือ .jcamp รวมถึงข้อมูลแบบบีบอัด |
|---|---|
| CSV หรือ TXT | สองคอลัมน์: เลขคลื่นและความเข้ม |
| SPC | Thermo/Galactic SPC ในรูปแบบใหม่ที่ใช้ทั่วไป ไม่รองรับไฟล์ SPC รูปแบบเก่าและแบบ multi-x ให้บันทึกเป็น JCAMP-DX หรือ CSV แทน |
โปรแกรมดูจะตรวจว่าค่า y ของคุณเป็น %T การส่งผ่านแสง (0–1) หรือค่าการดูดกลืนแสง แกน x ที่เป็นไมโครเมตรจะถูกเปลี่ยนเป็น cm−1
วิธีวิเคราะห์สเปกตรัม
- กด เปิดไฟล์ IR หรือลากไฟล์มาวางในกล่อง หากต้องการฝึก ให้กด เอทานอล หรือ กรดเบนโซอิก
- เลือก %T หรือ ค่าการดูดกลืนแสง สำหรับแกน y
- หากพื้นหลังลาดเอียงหรือโค้ง ให้ติ๊ก แก้เส้นฐาน กราฟจะมีป้ายว่าแก้เส้นฐานแล้ว
- เลื่อนแถบ เกณฑ์ จนแถบจริงถูกเลือกแต่สัญญาณรบกวนไม่ถูกเลือก แล้วกด เลือกพีก เลือก เพิ่มพีก เพื่อเพิ่มแถบที่อ่อนด้วยมือ
- อ่านตารางพีก แต่ละแถวให้เลขคลื่น ความเข้ม หมู่ที่ตรงที่สุดพร้อมช่วงปกติและเหตุผล และตัวเลือกอื่น แตะแถวเพื่อแรเงาแถบนั้นบนกราฟ
- หากต้องการเปรียบเทียบ ให้กด เปิดไฟล์ที่ 2 หรือเลือกจาก หรือตัวอย่าง… กด สลับ เพื่อให้เส้นที่สองเป็นเส้นหลัก
- ส่งออกด้วย ส่งออก PNG ส่งออก CSV หรือ CSV รายการพีก
โปรแกรมดูทำอะไรได้บ้าง
| แกน Y | %T หรือค่าการดูดกลืนแสง แปลงด้วย A = −log10(T) |
|---|---|
| เส้นฐาน | เส้นฐานแบบ rubber-band ที่ฟิตในค่าการดูดกลืนแสงแล้วนำไปลบออก |
| พีก | เลือกอัตโนมัติด้วยเกณฑ์ เพิ่มพีกด้วยการแตะ และระบุความเข้มเป็น s, m หรือ w |
| หมู่ | หมู่ที่ตรงที่สุดและตัวเลือกอื่นของแต่ละพีก จากตารางสหสัมพันธ์เดียวกับตารางสเปกโทรสโกปี IR หมู่ที่ไม่ผ่านการตรวจทั้งสเปกตรัมจะมีป้ายว่าเป็นไปได้ สรุปแสดงรายการหมู่ที่ดูเหมือนมีอยู่ |
| เปรียบเทียบ | ซ้อนไฟล์หรือตัวอย่างที่สองด้วยสีต่างกัน สลับ หรือลบไฟล์ที่ 2 |
| ส่งออก | PNG ของกราฟ CSV ของข้อมูลในโหมดแกน y ปัจจุบัน และ CSV รายการพีกพร้อมการระบุหมู่ |
วิธีใช้งานในชั้นเรียนและในห้องปฏิบัติการ
- ห้องปฏิบัติการเพื่อการสอน: หลังเอสเทอริฟิเคชัน นักเรียนเปิดผลิตภัณฑ์ของตนและตรวจหา C=O ของเอสเทอร์ใกล้ 1740 cm−1 และแถบ C–O ที่เข้ม ตัวอย่าง เอทิลแอซีเทต แสดงสิ่งที่ควรมองหา
- ตรวจปฏิกิริยา: ซ้อนผลิตภัณฑ์กับสารตั้งต้น แถบ O–H ที่หายไปหรือแถบ C=O ใหม่เห็นได้ง่ายบนกราฟเดียว
- สอนความถี่ของหมู่ฟังก์ชัน: โหลด เอทานอล แอซีโตน และ กรดเบนโซอิก ตามลำดับเพื่อเปรียบเทียบแอลกอฮอล์ คีโตน และกรดคาร์บอกซิลิก
- รายงาน: ส่งออก PNG และ CSV รายการพีกเพื่อทำตารางผลการทดลอง
เคล็ดลับและข้อจำกัด
- คำแนะนำหมู่ฟังก์ชันเป็นจุดเริ่มต้น ไม่ใช่การระบุที่สรุปแล้ว ให้ตรวจแต่ละข้อเทียบกับโครงสร้างที่คุณคาดไว้
- เกณฑ์ที่ต่ำจะเลือกสัญญาณรบกวนและแถบไอน้ำ ให้เพิ่มเกณฑ์ แล้วเพิ่มแถบอ่อนที่คุณเชื่อถือด้วยมือ
- การแก้เส้นฐานเปลี่ยนความสูงของแถบ ให้ระบุไว้หากคุณรายงานสเปกตรัมที่แก้ไขแล้ว
- สำหรับไฟล์ SPC ที่มีไฟล์ย่อยหลายไฟล์ จะอ่านเฉพาะไฟล์แรก
- IR อย่างเดียวแทบไม่สามารถยืนยันโครงสร้างได้ ให้ใช้ร่วมกับสเปกตรัม NMR และแมส
เพิ่งเริ่มเรียน IR ใช่ไหม คู่มือวิธีอ่านสเปกตรัม IRของเราอธิบายแต่ละบริเวณพร้อมตัวอย่าง
คำถามและคำตอบ
ควรแสดง %T หรือค่าการดูดกลืนแสงในรายงาน
ใช้กันทั่วไปทั้งสองแบบ รายงานเคมีอินทรีย์มักใช้ %T ที่พีกชี้ลง ค่าการดูดกลืนแสงดีกว่าเมื่อเปรียบเทียบความสูงของแถบ เพราะแปรผันตามความเข้มข้น ระบุชื่อแกนให้ผู้อ่านรู้ว่าคุณใช้แบบใด
โปรแกรมดูจะบอกได้ไหมว่าสารของฉันคืออะไร
ไม่ได้ โปรแกรมแนะนำหมู่ฟังก์ชันสำหรับแต่ละพีกและตรวจหมู่เหล่านั้นเทียบกับส่วนอื่นของสเปกตรัม แต่ไม่ระบุชื่อสาร ใช้สเปกตรัม NMR และแมสเพื่อหาโครงสร้าง
ทำไมบริเวณต่ำกว่า 1500 cm-1 จึงระบุได้ยาก
บริเวณลายพิมพ์นิ้วมือนี้มีแถบการงอและแถบโครงร่างโมเลกุลจำนวนมากซ้อนทับกัน มีประโยชน์มากในการจับคู่ตัวอย่างกับสารอ้างอิงที่รู้จัก แต่แถบเดี่ยวในบริเวณนี้แทบไม่สามารถยืนยันหมู่ฟังก์ชันได้ด้วยตัวเอง
จะแสดงว่าปฏิกิริยาเกิดขึ้นสำเร็จได้อย่างไร
เปิดผลิตภัณฑ์เป็นสเปกตรัมหลักและสารตั้งต้นในช่อง Compare with มองหาแถบที่ปรากฏหรือหายไป เช่น แถบการยืด C=O ใหม่ใกล้ 1700 cm-1 หลังออกซิไดซ์แอลกอฮอล์เป็นคีโตน