Органикалық қосылыстарды зерттеу әдістері

Органикалық қосылыстарды зерттеу  әдістері

    Органикалық қосылыстарды зерттеу үшін ең алдымен химик реакциялық қоспадан немесе табиғи көзден таза күйіндегі жеке затты бөліп алуы және оның тазалығын бағалауы қажет.                                                                             Органикалық қосылыстарды жеке бөлу және тазалау үшін әдетте қайтадан кристалдауды, айдауды, шаймалауды (экстракцияны), хроматографияны және басқа әдістерді пайдаланады. Ал оның сап, яғни аса таза екендігін бағалау үшін  физикалық  тұрақтыларын балқу немесе қайнау температурасын, хроматографиялық  тұрақтыларын, сыну көрсеткіштерін және т.б анықтайды. Органикалық қосылыстарды жеке бөлу, тазалау  және тек сол қосылыс екендігін дәлелдеу әдістерінің мазмұндалуы органикалық химияға арналған қолданбалық практикалық  зертханалық және машықтану құралдарынан келтірілген.

   Затты химиялық  таза күйінде алған соң оның  құрылымын тұрақтандырады, яғни  молекула құрамына енетін атомдардың  табиғаты мен санын олардың   байланысу ретімен дәйектілігін, кеңістіктегі орналасуы мен олардың  арасындағы химиялық байланыстардың  түрін  анықтайды.

   Органикалық қосылыстардың құрылымын тұрақтандырудың негізгі екі амалы белгілі. Егер жаңадан алынып, зерттелінетін зат бұрын алынып, зерттелінетін болса, онда оның құрылымын дәлелдеу үшін физикалық тұрақтылары мен спектральдық сипаттамаларын анықтап, оларды әдебиеттен белгілі деректермен салыстырады. Ал егерде органикалық қосылыс бірінші рет алынған болса, әуелі оның құрамына сапалық және сандық тұрғыдан элементтік анализ жүргізеді, яғни оның қандай элементтер және қандай сандық мөлшерде енетіндігін айқындайды. Сосын заттың молекулалық массасын анықтайды. Бұл мақсатқа жету үшін криоскопиялық (қатаю температурасының төмендеуі бойынша), эбулиоскопиялық(қайнау температурасының жоғарылауы бойынша) әдістерді қолданады, бұл әдістерді  физикалық химияда қарастырады. Қазіргі кезде молекулалық массаны анықтау үшін масс спектометрия әдісін кеңінен пайдаланады.

     Молекулалық  масса және элементтік талдау  деректерінің негізінде заттың  молекулалық формасын тағайындайды. Соңында, көміртек құрылым қаңқасын, функционалдық топтардың табиғатымен  орналасу жағдайын анықтап, молекуланың  белгілі бөліктерін және кеңістіктегі  физикалық әдістерді пайдаланады.  Алынған мәліметтердің негізінде  құрылымдық немесе стереохимиялық формуланы тұжырымдап, шығарады.

Химиялық әдістер

   Органикалық қосыластардың  құрылысын анықтау үшін химиялық әдістерді қолданылуы, молекуланың көміртектік қаңқа құрылымын анықтауға, функцианалды топтарды, қанықпаған байланыстарды табуға мүмкіндік беретін сапалық реакцияларды пайдалануға негіз-делген. Мысалы, қосылыста альдегтдтік топтың бар екендігін  «күміс- айна»  реакциясымен табады, қос байланысты бромдық судың  түссізденуі бойынша анықтайды. Кейде жеке екендігін айқындау үшін молекуланың көміртектік қаңқасын бұзады. Немесе түрлі туындыларын алып, белгілі заттармен салыстырып анықтайды. Бұл реакциялардың бәрі де органикалық қосыластарды реакцияласу қабілеттігін сипаттайтыны белгілі.

Физикалық әдістер

 Соңғы жылдары органикалық  қосыластардың құрылысын зерттеу  үшін химиялық әдістерермен қатар физикалық әдістерді пайдаланады.  Кейбір жағдайларда заттың құрылымын дәлелдеген кезде аспаптық әдістер шешуі рөл атқарады.  Көбінесе физикалық әдістер көмегімен алынған құрылым жайлы кейбір ақпараттарды химиялық әдістер бере бермейді. Мысалы тек физикалық әдістер көмегімен ғана молекуладағы атомдардың арасындағы арақашықтығы мен бұрышын, олардың кеңістіктегі өзара араласуын, молекула ішіндегі  молекулааралық  әрекеттесуды анықтауға болады. 

 Органикалық қосыластардың  құрылысын зерттейтін маңызды  физика-лық әдістерге  спектральдық  жатады. Инфрақызыл спектроскопия  (ИКС), Комбинациялы шашырату спектроскопия   (КРС) ультракүлгінді  (УФ) спектроскопия   және көрінетін аймақтағы спектр  ядролы магнитттік резонанс  (ЯМР)  спектроскопия  масс-спектрометрия және дифракциялық әдістер (рентгенграфия, электронграфия, нейтронграфия). Әрбір жекеленген әдістердің мүмкіндіктері  шектеулі және бірден құрылымдық міндетті шеше алмайды. Сондықтан да құрылымды зерттеу үшін физикалық әдістердің жиынтығын қолданады. Мұндай амалды пайдаланған кезде ядролық мағниттік, резонансты, инфрақызыл, ультракүлгін спектроскопияларды және масс спектрометрияны бірге пайдаланған ең жақсы нәтиже береді.

        Спектральдық  әдістердің негізіне белгілі  диапозондағы аралықтағы электормагниттік  спектрдің электромагниттік шығаруын  органикалық молекулалардың жұту  қасиеті алынған. Электормагниттік

толқын шығаруды өзара  байланысты болатын бірнеше өлшемдермен  сипаттауға болады. Е энергиямен,  альфа толқын ұзындығымен, алфа жиілікпен немсе I толқындық санымен:

  Энергия мен жиіліктің,  немесе толқындық санның арасында  тура тәуелділік болады, ал энергия  мен толқынның ұзындығында кері, щығару энергиясы жоғарлаған сайын, соғұрлым толқын ұзындығы кіші, жиілік пен толқындық саны үлкен.

   Әдетте шығару  энергиясы электровольтта жиілік  герцпен немесе мегагерцте толқын  ұзындығы нанометрде толқындық  сан кері сантиметрде беріледі.

    Электормагниттік  толқын шығару толқын ұзындығына  тәуелділікте бірнеше аймақтарға  бөлінеді: рентгендікке, ультракүлгіндікке  көренетінге , инфрақызылға  микротолқындығы және радиожиілікке.

Электромагниттік шығаруды молекуланың жұтуы квантпен жүреді. Осы кезде молекула өзінің энергетикалық  күйінен ұоздырылған күйіне ауысады. Органикалық молкулалардың шығарылғандармен таңдап әрекеттесетінін ескерген жөн. Молекула екі күйде болады: 1. Негізгі күй оның энергиясы Е, екінші күй қоздырылған күй оның энергиясы Е2. Енді осы молекула бірінші күйден екінші күйге ауысқанда кері болған жағдайда Е=Е2-Е1=hv. E=hv квант дейді. Молекула электромагниттік шығарудың тек сол квантын энергиясы E=hv тең болатын ғана жұтады.

________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

  .