- analyse an infrared spectrum of a simple molecule to identify functional groups (see the Data section for the functional groups required)
- حلل طيف الأشعة تحت الحمراء لجزيء بسيط لتحديد المجموعات الوظيفية (راجع قسم البيانات للمجموعات الوظيفية المطلوبة)
A-Level Chemistry · A-Level الكيمياء · Topic 22 · الموضوع 22
8:45
التقنيات التحليلية (AS)
لقد صنعت للتو مركبة جديدة. هي سائل شفاف في دورق، بدون ملصق، ولا يمكنك رؤية جزيء واحد. كيف تثبت ماهيته؟ تسأل…
English narration · English + 中文 subtitles burned in · سرد باللغة الإنجليزية · ترجمة مدمجة بالإنجليزية + الصينية
Source: Cambridge International syllabus · المصدر: منهج كامبريدج الدولي
Infrared spectroscopy 红外光谱 helps you find the functional group 官能团 in a molecule. Each kind of bond soaks up (absorbs) infrared radiation at its own range of frequencies. Where the bond shows strong absorption 吸收, the spectrum has a dip.
The position is measured in wavenumber 波数 (in $\text{cm}^{-1}$). You are given a data table, so you do not memorise the numbers. You just match the dips to bonds:
This is useful for checking a reaction. For example, if propene has been turned into propan-2-ol, the C=C dip should be gone and an O–H dip should appear.
مطيافية الأشعة تحت الحمراء تساعدك في إيجاد المجموعة الوظيفية في الجزيء. كل نوع من الروابط يمتص (يستهلك) إشعاع الأشعة تحت الحمراء عند نطاق ترددي خاص به. حيث يظهر الرابطة امتصاصاً قوياً، يكون الطيف به انخفاض (ذروة سلبية).

يُقاس الموقع بـ الرقم الموجي (في $\text{cm}^{-1}$). معطى لك جدول بيانات، لذا لا تحفظ الأرقام. فقط طابق الانخفاضات مع الروابط:
هذا مفيد للتحقق من التفاعل. على سبيل المثال، إذا تم تحويل البروبين إلى بروبان-2-ول، يجب أن يختفي انخفاض C=C ويظهر انخفاض O–H.

Match an absorption to the bond or functional group it reveals. · طابق الامتصاص مع الرابطة أو المجموعة الوظيفية التي تكشف عنها.
Source: Cambridge International syllabus · المصدر: منهج كامبريدج الدولي
In mass spectrometry 质谱, a molecule is turned into ions and sorted by its mass-to-charge ratio 质荷比 ($m/e$). The spectrum is a set of peaks at different $m/e$ values.
An element's isotope 同位素 mixture gives several peaks. From the isotopic abundance 同位素丰度 (how common each isotope is) you can find the relative atomic mass 相对原子质量 — a weighted average:
For example, chlorine is 75% $^{35}\text{Cl}$ and 25% $^{37}\text{Cl}$, giving $A_r = \dfrac{35 \times 75 + 37 \times 25}{100} = 35.5$.
The peak at the highest $m/e$ (the molecular ion 分子离子 peak, or molecular ion peak 分子离子峰, $M^+$) gives the relative molecular mass of the whole molecule.
The molecule also breaks into smaller pieces — this is fragmentation 碎裂. The gap between two peaks tells you the mass of the lost piece, so you can suggest each fragment 碎片. For example, a loss of 15 means a $\text{CH}_3$ group was lost, and a loss of 29 means $\text{CHO}$ or $\text{C}_2\text{H}_5$.
Worked example. A compound shows a molecular ion at $m/e = 108$ and a peak of almost equal height at $m/e = 110$. Its infrared spectrum shows no broad absorption near $3300\ \text{cm}^{-1}$. Deduce its identity. Two peaks two units apart with roughly equal heights are the $1:1$ signature of one bromine atom (from $^{79}\text{Br}$ and $^{81}\text{Br}$); one chlorine would have given a $3:1$ ratio instead. Take the bromine away from the molecular ion: $108 - 79 = 29$, which fits a $\text{C}_2\text{H}_5$ fragment. The absence of a broad peak near $3300\ \text{cm}^{-1}$ rules out an $\text{O-H}$, so there is no alcohol group. The compound is bromoethane, $\text{C}_2\text{H}_5\text{Br}$. Read the $[M+2]$ ratio rather than merely noting the peak: $1:1$ means bromine, $3:1$ means chlorine.
في مطيافية الكتلة، يُحوّل الجزيء إلى أيونات ويُصنّف حسب نسبة الكتلة إلى الشحنة ($m/e$). الطيف عبارة عن مجموعة من القمم عند قيم $m/e$ مختلفة.

خليط نظائر العنصر يعطي عدة قمم. من التوافر النظيري (مدى شيوع كل نظير) يمكنك إيجاد الكتلة الذرية النسبية — وهي متوسط مرجح:
على سبيل المثال، الكلور هو 75% $^{35}\text{Cl}$ و 25% $^{37}\text{Cl}$، مما يعطي $A_r = \dfrac{35 \times 75 + 37 \times 25}{100} = 35.5$.
القمة عند أعلى $m/e$ (قمة أيون الجزيء، أو قمة أيون الجزيء، $M^+$) تعطي الكتلة الجزيئية النسبية للجزيء بأكمله.
الجزيء ينقسم أيضاً إلى أجزاء أصغر — هذا هو التجزؤ. الفارق بين قمتين يخبرك بكتلة الجزء المفقود، لذا يمكنك اقتراح كل جزء متجزئ. على سبيل المثال، فقدان 15 يعني فقدان مجموعة $\text{CH}_3$، وفقدان 29 يعني $\text{CHO}$ أو $\text{C}_2\text{H}_5$.


مثال محلول. يُظهر مركب أيون جزيئي عند $m/e = 108$ وقمة بنفس الارتفاع تقريبًا عند $m/e = 110$. يظهر طيفه تحت الأحمر عدم وجود امتصاص عريض قرب $3300\ \text{cm}^{-1}$. استنتج هويته. قمتان تباعدهما وحدتان وارتفاعاهما متساويان تقريبًا هما $1:1$ لـ ذرة برومين واحدة (من $^{79}\text{Br}$ و$^{81}\text{Br}$)؛ كان الكلور سينتج نسبة $3:1$ بدلاً من ذلك. أزل البرومين من الأيون الجزيئي: $108 - 79 = 29$، وهو ما يتوافق مع片段 $\text{C}_2\text{H}_5$. يستبعد غياب القمة العريضة قرب $3300\ \text{cm}^{-1}$ وجود $\text{O-H}$، لذا لا يوجد مجموعة كحول. المركب هو بروموإيثان، $\text{C}_2\text{H}_5\text{Br}$. اقرأ $[M+2]$ النسبة بدلاً من مجرد ملاحظة القمم: $1:1$ يعني برومين، و$3:1$ يعني كلور.
Follow a molecule through ionisation, separation and detection. · تابع جزيءًا خلال التأين، والفصل، والكشف.
| English | العربية |
|---|---|
| infrared spectroscopy/ˌɪnfrəˈred spekˈtrɒskəpi/ | طيف الأشعة تحت الحمراء |
| functional group/ˈfʌŋkʃənl ɡruːp/ | المجموعة الوظيفية |
| absorption/əbˈsɔːpʃn/ | امتصاص |
| wavenumber/ˈweɪvnʌmbə/ | رقم الموجة |
| mass spectrometry/mæs spekˈtrɒmətri/ | مطيافية الكتلة |
| mass-to-charge ratio/mæs tə tʃɑːdʒ ˈreɪʃɪəʊ/ | نسبة الشحنة إلى الكتلة |
| isotope/ˈaɪsətəʊp/ | النظائر |
| isotopic abundance/ˌaɪsəˈtɒpɪk əˈbʌndəns/ | الوفرة النظيرية |
| relative atomic mass/ˈrelətɪv əˈtɒmɪk mæs/ | الكتلة الذرية النسبية |
| molecular ion/məˈlekjʊlə ˈaɪɒn/ | أيون الجزيء |
| molecular ion peak/məˈlekjʊlə ˈaɪɒn piːk/ | ذروة أيون الجزيء |
| fragmentation/ˌfræɡmənˈteɪʃn/ | التفتت |
| fragment/ˈfræɡmənt/ | قطعة /片段 |
Work through it step by step, with instant-check exercises. · ا-working عليه خطوة بخطوة، مع تمارين تحقق فوري.
Past Papers · أوراق الامتحانات السابقة
Loading subjects… · جار تحميل المواضيع…