IR Spectroscopy MCQ Quiz in हिन्दी - Objective Question with Answer for IR Spectroscopy - मुफ्त [PDF] डाउनलोड करें

संकल्पना:

वायुमंडलीय अणुओं द्वारा अवरक्त विकिरण का अवशोषण

• कुछ वायुमंडलीय अणुओं में अवरक्त विकिरण को अवशोषित करने की क्षमता होती है, जो कि दृश्य प्रकाश की तुलना में लंबी तरंगदैर्ध्य वाला एक प्रकार का विद्युत चुम्बकीय विकिरण है।
• ये अणु आम तौर पर वे होते हैं जो कंपन करते समय अपने द्विध्रुवीय आघूर्ण में परिवर्तन कर सकते हैं।

व्याख्या:

• H₂O वाष्प (जल वाष्प) अवरक्त विकिरण को अवशोषित कर सकता है क्योंकि इसमें एक स्थायी द्विध्रुवीय आघूर्ण होता है और यह कंपन संक्रमण से गुजर सकता है जो इसके द्विध्रुवीय आघूर्ण को बदलते हैं।
• O₂ (ऑक्सीजन) और N₂ (नाइट्रोजन) द्विपरमाण्विक अणु हैं जिनमें कोई स्थायी द्विध्रुवीय आघूर्ण नहीं है और वे अवरक्त विकिरण को प्रभावी ढंग से अवशोषित नहीं करते हैं।
• He (हीलियम) एक एकपरमाण्विक उत्कृष्ट गैस है और इसमें कोई कंपन मोड नहीं है जो अवरक्त विकिरण को अवशोषित कर सके।

इसलिए, वायुमंडलीय अणु जो अवरक्त विकिरण को अवशोषित करता है वह H₂O वाष्प है।

अवधारणा:

• कार्बोनिल IR अवशोषण: कार्बोनिल समूह (C=O) का इन्फ्रारेड (IR) स्पेक्ट्रम में एक विशिष्ट अवशोषण आवृत्ति होती है।

  • एल्डिहाइड के लिए, विशिष्ट कार्बोनिल स्ट्रेच लगभग 1720-1740 cm^-1 पर दिखाई देता है।

  • कीटोन्स के लिए, कार्बोनिल स्ट्रेच आमतौर पर लगभग 1705-1750 cm^-1 पर होता है।

• कार्बोनिल IR आवृत्ति को प्रभावित करने वाले कारक:

  • संयुग्मन: एक द्विक् आबंध या एरोमैटिक रिंग के साथ संयुग्मन कार्बोनिल स्ट्रेचिंग आवृत्ति को कम कर सकता है, इलेक्ट्रॉनों के विस्थानीकरण प्रदान करके, आमतौर पर इसे कम तरंग संख्या में स्थानांतरित करता है।

  • प्रतिस्थापन प्रभाव: इलेक्ट्रॉनगेटिव प्रतिस्थापन (जैसे हैलोजन) कार्बोनिल स्ट्रेचिंग आवृत्ति को बढ़ा सकते हैं, इलेक्ट्रॉन घनत्व को वापस लेने से, उच्च तरंग संख्या की ओर ले जाता है।

  • रिंग विकृति: चक्रीय संरचनाओं में रिंग विकृति भी कार्बोनिल स्ट्रेच को प्रभावित कर सकता है; छोटे रिंग आकार आम तौर पर बढ़े हुए रिंग विकृति के कारण आवृत्ति को उच्च तरंग संख्या में स्थानांतरित करते हैं।

व्याख्या:​

1730 cm^-1:

• यह आवृत्ति एल्डिहाइड कार्बोनिल अवशोषण के लिए विशिष्ट सीमा के भीतर है, जिसमें साइक्लोहेक्सेन कार्बोक्सएल्डिहाइड शामिल है, जो आमतौर पर लगभग 1720-1740 cm^-1 पर एक कार्बोनिल स्ट्रेच प्रदर्शित करता है।

निष्कर्ष:

साइक्लोहेक्सेन कार्बोक्सएल्डिहाइड में कार्बोनिल अवशोषण का सही आवृत्ति बदलाव है: 1730 cm^-1

संकल्पना:

अवरक्त (IR) स्पेक्ट्रोस्कोपी का उपयोग अणुओं के भीतर क्रियात्मक समूहों की पहचान करने के लिए किया जाता है, IR विकिरण के अवशोषण का विश्लेषण करके, जो आणविक कंपन का कारण बनता है। IR स्पेक्ट्रम में सबसे पहचानने योग्य और तीव्र अवशोषण बैंड में से एक कार्बोनिल समूह (C=O) तानन कंपन के कारण होता है। यहाँ कुछ मुख्य बिंदु दिए गए हैं कि कार्बोनिल समूह आमतौर पर एक तीव्र बैंड क्यों प्रदर्शित करता है:

• CO बंध का बल स्थिरांक: CO द्विबंध (बल स्थिरांक) का सामर्थ्य IR विकिरण को अवशोषित करने वाली आवृत्ति को प्रभावित करती है। हालाँकि, यह तीव्रता का प्राथमिक कारण नहीं है।
• द्विध्रुवीय आघूर्ण परिवर्तन: एक IR अवशोषण बैंड की तीव्रता मुख्य रूप से द्विध्रुवीय आघूर्ण में परिवर्तन से निर्धारित होती है जो कंपन के दौरान होता है। द्विध्रुवीय आघूर्ण में बड़ा परिवर्तन अधिक तीव्र अवशोषण बैंड का परिणाम देता है।
• विशिष्ट समूह पहचान: कार्बोनिल समूह अत्यधिक ध्रुवीय होते हैं, और तानन कंपन में द्विध्रुवीय आघूर्ण में एक महत्वपूर्ण परिवर्तन शामिल होता है, जिससे IR स्पेक्ट्रम में तीव्र अवशोषण बैंड बनते हैं।

व्याख्या:

कार्बोनिल समूह (C=O) के लिए, IR स्पेक्ट्रम में तीव्र बैंड मुख्य रूप से CO बंध के तानन कंपन के दौरान द्विध्रुवीय आघूर्ण में महत्वपूर्ण परिवर्तन के कारण होता है, निम्नलिखित कारणों से:

• बल स्थिरांक: जबकि CO बंध का बल स्थिरांक बड़ा है (एक प्रबल बंधन का संकेत देता है), यह गुण मुख्य रूप से अवशोषण की आवृत्ति को प्रभावित करता है न कि IR बैंड की तीव्रता को।
• द्विध्रुवीय आघूर्ण परिवर्तन: CO बंध अत्यधिक ध्रुवीय है क्योंकि ऑक्सीजन कार्बन की तुलना में अधिक विद्युतऋणात्मक है। CO बंध के तानन के दौरान, द्विध्रुवीय आघूर्ण में पर्याप्त परिवर्तन होता है। तानन कंपन के दौरान द्विध्रुवीय आघूर्ण में यह महत्वपूर्ण परिवर्तन IR विकिरण के साथ एक प्रबल संपर्क की ओर जाता है, जिसके परिणामस्वरूप एक तीव्र अवशोषण बैंड होता है।

निष्कर्ष:

IR स्पेक्ट्रम में कार्बोनिल समूह के लिए आमतौर पर देखा जाने वाला तीव्र बैंड CO बंध तानन के दौरान बड़े द्विध्रुवीय आघूर्ण परिवर्तन के कारण होता है। इसलिए, सही उत्तर विकल्प 4 है।

सही उत्तर 1755 cm⁻¹ है

व्याख्या:-

एक द्विपरमाणुक अणु की प्रसार आवृत्ति को हार्मोनिक ऑसिलेटर के सूत्र द्वारा अनुमानित किया जा सकता है:

$[\nu =\frac{1}{2\pi }\sqrt{\frac{k}{\mu }}]$

एक अणु का अपचयित द्रव्यमान इसकी कंपन आवृत्ति को प्रभावित करता है; भारी समस्थानिकों का अपचयित द्रव्यमान अधिक होने के कारण उनकी कंपन आवृत्ति कम होगी।

दिया गया है (${\nu }_{CO}=1800,{\text{cm}}^{-1}$ [Fe(CO)₄]²⁻ के लिए), हमसे ($\nu C^{13}{O}^{17}$) ($[Fe(C{O}_{17}{)}_4{]}^{2-}$) के लिए पूछा गया है।

सबसे पहले, आइए हम (CO) का और फिर ($C^{13}{O}^{17}$) का अपचयित द्रव्यमान परिकलित करें।

मान लीजिए कि (¹²C $\approx$ 12), (¹⁶O $\approx$ 16), (¹³C लगभग 13) और (¹⁷O लगभग 17) का परमाणु द्रव्यमान है।

(CO) के लिए: [${\mu }_{CO}=\frac{12\times 16}{12+16}=\frac{192}{28},\text{u}$

($C^{13}{O}^{17})$ के लिए: [ ${\mu }_{C^{13}{O}^{17}}=\frac{13\times 17}{13+17}=\frac{221}{30},\text{u}$ ]

अब, आवृत्तियों के अपचयित द्रव्यमान के वर्गमूल के प्रतिलोम आनुपातिकता का उपयोग करते हुए (चूँकि बल स्थिरांक (k) स्थिर रहता है), हमें प्राप्त होता है:

$\frac{{\nu }_{CO}}{{\nu }_{C^{13}{O}^{17}}}=\sqrt{\frac{{\mu }_{C^{13}{O}^{17}}}{{\mu }_{CO}}}$

दिए गए और परिकलित मानों को प्रतिस्थापित करते हुए: [ $\frac{1800}{{\nu }_{C^{13}{O}^{17}}}=\sqrt{\frac{221/30}{192/28}}$ ]

[ ${\nu }_{C^{13}{O}^{17}}=1800/\sqrt{\frac{221\times 28}{192\times 30}}$]

[ ${\nu }_{C^{13}{O}^{17}}\approx 1800/\sqrt{\frac{6188}{5760}}$]

[${\nu }_{C^{13}{O}^{17}}\approx 1800/\sqrt{1.074}$]

[${\nu }_{C^{13}{O}^{17}}\approx 1800/1.036\approx 1756.29,{\text{cm}}^{-1}$]

आपके विकल्पों में दिया गया निकटतम उत्तर 1755 cm⁻¹ है

निष्कर्ष:-

इसलिए, [Fe(CO)₄]²⁻ के लिए VCO 1800 cm⁻¹ है, तो [Fe(CO₁₇)₄]²⁻ के लिए vCO¹⁷ 1755 cm⁻¹ है

अवधारणा:

IR स्पेक्ट्रोस्कोपी में कंपन आवृत्ति

• IR स्पेक्ट्रोस्कोपी में, बंधों की कंपन आवृत्तियों को मापा जाता है।
• कंपन आवृत्ति (ν̅) बल स्थिरांक (k) और बंध में शामिल परमाणुओं के अपचयित द्रव्यमान (μ) पर निर्भर करती है।
• कंपन आवृत्ति निम्नलिखित व्यंजक द्वारा दी जाती है:
  • ν̅ = $\frac{1}{2\pi c}\sqrt{\frac{k}{\mu }}$
• जहाँ:
  • ν̅ cm^-1 में कंपन आवृत्ति है।
  • c प्रकाश की गति है।
  • k डाइन cm^-1 में बंध का बल स्थिरांक है।
  • μ बंध में परमाणुओं का अपचयित द्रव्यमान है।

व्याख्या:

IR स्पेक्ट्रम में एक बंध की प्रसारण कंपन आवृत्ति का मान $\overline{v}=\frac{1}{2\pi c}\sqrt{\frac{k}{\mu }}$ व्यंजक द्वारा दिया जाता है -

v̅ = cm-1 में कंपन आवृत्ति

c = प्रकाश का वेग

k = डाइन cm-1 में बल स्थिरांक

μ = परमाणु का अपचयित द्रव्यमान

इसलिए, सही उत्तर विकल्प 2 है।

अवधारणा:

• अवरक्त (IR) स्पेक्ट्रोस्कोपी एक अवशोषण विधि है जिसका उपयोग गुणात्मक और मात्रात्मक दोनों विश्लेषणों में व्यापक रूप से किया जाता है। स्पेक्ट्रम का अवरक्त क्षेत्र विद्युत चुम्बकीय विकिरण को शामिल करता है जो कार्बनिक अणुओं में सहसंयोजक आबंधों की कंपन और घूर्णी अवस्थाओं को बदल सकता है।
• कार्बोनिल समूह की अवरक्त प्रसार आवृत्ति इस प्रकार दी जाती है,

​$\upsilon =\frac{1}{2\pi }\sqrt{\frac{\mathrm{k}}{\mu }}$. जहाँ k बल स्थिरांक है और µ अपचयित द्रव्यमान है।

• कार्बोनिल प्रसार शिखर आम तौर पर 1900 और 1600 cm^-1 के बीच आते हैं।
• टर्मिनल कार्बोनिल समूह के लिए, प्रसार बैंड 2100-1850 cm⁻¹ पर दिखाई देता है ।​
• ब्रिजिंग कार्बोनिल समूहs 1600-1850 cm⁻¹ की सीमा में दिखाई देते हैं।

व्याख्या:

• दिया गया धातु संकुल 16 इलेक्ट्रॉनों को समाहित करता है।

• Ir (0) 9 इलेक्ट्रॉन, एक dppe(डायफेनिलफॉस्फिनो) संलग्नी 4 इलेक्ट्रॉन और CO दो इलेक्ट्रॉन योगदान करता है।
• CO गैस के साथ अभिक्रिया पर, दिया गया धातु संकुल CO के साथ अभिक्रिया करता है और उत्पाद A देता है। उत्पाद 18-इलेक्ट्रॉन नियम को संतुष्ट करता है।​
• उत्पाद A की संरचना है

​

• उत्पाद A में 2 टर्मिनल CO समूह और एक ब्रिजिंग CO समूह होता है।
• 1986 और 1935 में दो प्रबल आबंध उत्पाद A में टर्मिनल कार्बोनिल समूह को इंगित करते हैं।
• जबकि 1601 cm-1 पर बैंड, ब्रिजिंग कार्बोनिल समूह को इंगित करता है।
• नीचे दिया गया यौगिक नहीं बनता है, क्योंकि इसमें 3 टर्मिनल CO समूह होते हैं। लेकिन वर्णक्रमीय डेटा 2 टर्मिनल CO समूह और एक ब्रिजिंग CO समूह को निष्कर्ष निकालता है।

• नीचे दिया गया यौगिक नहीं बनता है, क्योंकि इसमें केवल 1 टर्मिनल CO समूह और एक ब्रिजिंग CO समूह होता है। लेकिन वर्णक्रमीय डेटा 2 टर्मिनल CO समूह और एक ब्रिजिंग CO समूह को निष्कर्ष निकालता है।

• नीचे दिया गया यौगिक भी नहीं बनता है, क्योंकि इसमें 3 टर्मिनल CO समूह होते हैं। लेकिन वर्णक्रमीय डेटा 2 टर्मिनल CO समूह और एक ब्रिजिंग CO समूह को निष्कर्ष निकालता है।

निष्कर्ष:

इसलिए, 'D' की सही संरचना है

​.

अवधारणा:

अवरक्त स्पेक्ट्रोस्कोपी:

• अवरक्त स्पेक्ट्रोस्कोपी (IR) एक अवशोषण विधि है जिसका व्यापक रूप से गुणात्मक और मात्रात्मक विश्लेषण दोनों में उपयोग किया जाता है। IR स्पेक्ट्रोस्कोपी अवशोषण, उत्सर्जन या परावर्तन द्वारा पदार्थ के साथ अवरक्त विकिरण की परस्पर क्रिया का मापन है। IR स्पेक्ट्रोस्कोपी का उपयोग कार्बनिक यौगिकों की पहचान के लिए किया जाता है।
• एक IR स्पेक्ट्रम एक ग्राफ है जो Y-अक्ष पर अवशोषित अवरक्त प्रकाश के विरुद्ध और X-अक्ष पर आवृत्ति या तरंग दैर्ध्य के साथ प्लॉट किया गया है।
• आबंध की IR प्रसार आवृत्ति का मान आबंध सामर्थ्य में वृद्धि के साथ बढ़ता है और प्रणाली के कम द्रव्यमान के साथ घटता है।
• आबंध की IR प्रसार आवृत्ति को इस प्रकार व्यक्त किया जा सकता है;

$\vartheta =\frac{1}{2\pi }\sqrt{\frac{k}{\mu }}$, जहाँ k बल स्थिरांक है और µ कम द्रव्यमान है।

व्याख्या:

• एक अणु की कार्बोनिल प्रसार आवृत्ति कार्बोनिल आबंध में %S लक्षण में वृद्धि के साथ बढ़ती है।
• यौगिकों A, B, और C में कार्बोनिल समूह (C=O) का कार्बन परमाणु क्रमशः sp², sp, और sp² संकरित है। यौगिकों A, B, और C में कार्बन परमाणु में %S लक्षण क्रमशः 33%, 50%, और 33% है।
• यौगिक B में सबसे अधिक कार्बोनिल प्रसार आवृत्ति है क्योंकि %S लक्षण सबसे अधिक है।
• यौगिक A में अधिक तनाव के कारण, यौगिक A में अधिक %S लक्षण मौजूद है। इस प्रकार यौगिक A में यौगिक C की तुलना में अधिक कार्बोनिल प्रसार आवृत्ति है।
• दिए गए यौगिकों के लिए कार्बोनिल प्रसार आवृत्ति का सही क्रम B > A > C है।

निष्कर्ष:

इसलिए, दिए गए यौगिकों के लिए कार्बोनिल प्रसार आवृत्ति का सही क्रम B > A > C है।

अवधारणा: -

अवरक्त स्पेक्ट्रोस्कोपी

• इसे अवरक्त स्पेक्ट्रोस्कोपी के रूप में भी जाना जाता है।
• यह अणु की अवरक्त प्रकाश के साथ अन्योन्यक्रिया के विश्लेषण को संदर्भित करता है।
• अवरक्त स्पेक्ट्रोस्कोपी का प्रमुख उपयोग कार्यात्मक समूहों का निर्धारण करना है, जो कार्बनिक और अकार्बनिक दोनों रसायन विज्ञान से संबंधित हैं।
• IR स्पेक्ट्रोस्कोपी सिद्धांत इस अवधारणा का उपयोग करता है कि अणु प्रकाश की विशिष्ट आवृत्तियों को अवशोषित करते हैं जो अणुओं की संगत संरचना की विशेषता होती हैं। ऊर्जाएँ आणविक सतहों के आकार, संबंधित कंपन युग्मन और परमाणुओं के संगत द्रव्यमान पर निर्भर करती हैं।
• सरल एल्डिहाइड और कीटोन्स के लिए, कार्बोनिल समूह के स्ट्रेचिंग कंपन में एक प्रबल अवरक्त अवशोषण 1710 और 1740 cm-1 के बीच होता है।

हमें हुक के नियम से पता है

$$\begin{gathered} \nu =\frac{1}{2\pi }\sqrt{\frac{k}{m_1{m}_2/(m_1+m_2)}}=\frac{1}{2\pi }\sqrt{\frac{k}{\mu }} \\ and,\overline{\nu }=c/v \\ \therefore \overline{\nu }=\frac{1}{2\pi c}\sqrt{\frac{k}{m_1{m}_2/(m_1+m_2)}}=\frac{1}{2\pi c}\sqrt{\frac{k}{\mu }} \end{gathered}$$

जहाँ m₁ और m₂ परमाणु के द्रव्यमान हैं, μ न्यूनीकृत द्रव्यमान है, और k बल स्थिरांक अर्थात बंध शक्ति का माप है।

इस प्रकार, हम कह सकते हैं: -

बंध की कंपन आवृत्ति बंध शक्ति के समानुपाती और न्यूनीकृत द्रव्यमान के व्युत्क्रमानुपाती होती है।

इसलिए, कोई भी कारक जो C=O स्ट्रेचिंग आवृत्ति में वृद्धि के साथ आबंध सामर्थ्य को बढ़ाएगा।

• इसलिए, कार्बोनिल समूह के आसपास मौजूद कोई भी ऋणात्मक समूह इसकी C=O स्ट्रेचिंग आवृत्ति को बढ़ा देगा।

व्याख्या: -

क्षेत्र प्रभाव: -

• यह पाया गया है कि दो समूह अक्सर अंतरिक्ष के माध्यम से अन्योन्यक्रिया द्वारा एक-दूसरे की कंपन आवृत्तियों को प्रभावित करते हैं।
• ये अन्योन्यक्रियाएँ प्रकृति में स्थिरवैद्युत के साथ-साथ हो सकती हैं।
• क्षेत्र प्रभाव का सबसे आम उदाहरण कार्बोनिल और हैलोजन समूहों के बीच अन्योन्यक्रिया है।
• α-क्लोरोकीटोन में, C=O स्ट्रेचिंग आवृत्ति अधिक होती है जब क्लोरो समूह अक्षीय रूप से तुलना में विषुवतीय होता है।
• इसके पीछे का कारण क्लोरीन के एकाकी युग्म इलेक्ट्रॉनों और कार्बोनिल समूह के ऑक्सीजन के बीच इलेक्ट्रॉनिक प्रतिकर्षण अन्योन्यक्रिया है, जो ऑक्सीजन के संकरण को बदल देता है और इसलिए C=O स्ट्रेचिंग आवृत्ति को बढ़ा देता है।

निष्कर्ष:

इस प्रकार, -Cl की विद्युतऋणात्मकता और क्षेत्र प्रभाव को ध्यान में रखते हुए आवृत्ति का क्रम होगा

​

इसलिए, सही विकल्प C है।

अवधारणा:

• कार्बोनिल IR अवशोषण: कार्बोनिल समूह (C=O) का इन्फ्रारेड (IR) स्पेक्ट्रम में एक विशिष्ट अवशोषण आवृत्ति होती है।

  • एल्डिहाइड के लिए, विशिष्ट कार्बोनिल स्ट्रेच लगभग 1720-1740 cm^-1 पर दिखाई देता है।

  • कीटोन्स के लिए, कार्बोनिल स्ट्रेच आमतौर पर लगभग 1705-1750 cm^-1 पर होता है।

• कार्बोनिल IR आवृत्ति को प्रभावित करने वाले कारक:

  • संयुग्मन: एक द्विक् आबंध या एरोमैटिक रिंग के साथ संयुग्मन कार्बोनिल स्ट्रेचिंग आवृत्ति को कम कर सकता है, इलेक्ट्रॉनों के विस्थानीकरण प्रदान करके, आमतौर पर इसे कम तरंग संख्या में स्थानांतरित करता है।

  • प्रतिस्थापन प्रभाव: इलेक्ट्रॉनगेटिव प्रतिस्थापन (जैसे हैलोजन) कार्बोनिल स्ट्रेचिंग आवृत्ति को बढ़ा सकते हैं, इलेक्ट्रॉन घनत्व को वापस लेने से, उच्च तरंग संख्या की ओर ले जाता है।

  • रिंग विकृति: चक्रीय संरचनाओं में रिंग विकृति भी कार्बोनिल स्ट्रेच को प्रभावित कर सकता है; छोटे रिंग आकार आम तौर पर बढ़े हुए रिंग विकृति के कारण आवृत्ति को उच्च तरंग संख्या में स्थानांतरित करते हैं।

व्याख्या:​

1730 cm^-1:

• यह आवृत्ति एल्डिहाइड कार्बोनिल अवशोषण के लिए विशिष्ट सीमा के भीतर है, जिसमें साइक्लोहेक्सेन कार्बोक्सएल्डिहाइड शामिल है, जो आमतौर पर लगभग 1720-1740 cm^-1 पर एक कार्बोनिल स्ट्रेच प्रदर्शित करता है।

निष्कर्ष:

साइक्लोहेक्सेन कार्बोक्सएल्डिहाइड में कार्बोनिल अवशोषण का सही आवृत्ति बदलाव है: 1730 cm^-1

अवधारणा:-

अवरक्त स्पेक्ट्रमिति:

• अवरक्त स्पेक्ट्रमिति (IR) एक अवशोषण विधि है जो गुणात्मक और मात्रात्मक दोनों विश्लेषणों में व्यापक रूप से उपयोग की जाती है। IR स्पेक्ट्रमिति अवशोषण, उत्सर्जन या प्रतिबिंब द्वारा पदार्थ के साथ अवरक्त विकिरण की अंत:क्रिया का माप है। IR स्पेक्ट्रमिति का उपयोग कार्बनिक यौगिकों की पहचान के लिए किया जाता है.
• एक IR स्पेक्ट्रम एक ग्राफ है जो Y-अक्ष पर अवशोषित अवरक्त प्रकाश के साथ और X-अक्ष पर आवृत्ति या तरंग दैर्ध्य के साथ आरेखित किया जाता है।
• बंध की IR विस्तारण आवृत्ति का मान बंध सामर्थ्य में वृद्धि के साथ बढ़ता है और तंत्र के कम द्रव्यमान के साथ घटता है।
• बंध की IR विस्तारण आवृत्ति को इस प्रकार व्यक्त किया जा सकता है ;

$\vartheta =\frac{1}{2\pi }\sqrt{\frac{k}{\mu }}$, जहाँ k बल स्थिरांक है और µ कम द्रव्यमान है।

व्याख्या:-

कथन-A

A. अवरक्त (IR) स्पेक्ट्रमिति का उपयोग आमतौर पर किसी यौगिक के बैंड अंतराल, बैंड संरचना या आवेश वाहक सांद्रता को निर्धारित करने के लिए नहीं किया जाता है। ये गुण अधिक सामान्यतः ठोस अवस्था भौतिकी, इलेक्ट्रॉनिक स्पेक्ट्रमिति और विद्युत माप जैसी तकनीकों का उपयोग करके अध्ययन किए जाते हैं।

इस प्रकार, कथन A गलत है।

कथन-B

B. IR स्पेक्ट्रमिति का उपयोग किसी यौगिक में कार्यात्मक समूहों की पहचान करने के लिए व्यापक रूप से किया जाता है। अणुओं में विभिन्न कार्यात्मक समूह IR क्षेत्र में विशिष्ट अवशोषण बैंड प्रदर्शित करते हैं, जिससे शोधकर्ता नमूने में विशिष्ट कार्यात्मक समूहों की उपस्थिति का अनुमान लगा सकते हैं।

इस प्रकार, कथन B सही है।

कथन-C

C. IR स्पेक्ट्रमिति का उपयोग वास्तव में अणुओं में विभिन्न विस्तारण और बेंडिंग मोड के कंपन को चिह्नित करने के लिए किया जाता है। जैसे ही अणु कंपन करते हैं, वे रासायनिक बंधों के विस्तारण और बेंडिंग के अनुरूप विशिष्ट अवरक्त आवृत्तियों को अवशोषित करते हैं। यह जानकारी आणविक संरचना की पहचान करने में सहायता करती है।

इस प्रकार, कथन C सही है।

कथन-D

D. विषम परमाणु द्विपरमाणुक अणु वास्तव में IR सक्रिय होते हैं। विषम परमाणु द्विपरमाणुक अणुओं में एक साथ बंधे अलग-अलग परमाणु होते हैं, और वे कंपन के दौरान अपने द्विध्रुवीय आघूर्ण में परिवर्तन प्रदर्शित करते हैं, जो उन्हें IR सक्रिय बनाता है। समपरमाणुक द्विपरमाणुक अणु (समान परमाणुओं वाले) यह व्यवहार नहीं दिखाते हैं और आमतौर पर IR-सक्रिय नहीं होते हैं।

इस प्रकार, कथन D सही है।

निष्कर्ष:-

इसलिए, सही कथन B, C और D हैं।

अवधारणा:

• IR स्पेक्ट्रम में CO बैंड की संख्या, समावयवों के निर्धारण में सहायक हो सकती है।
• CO-प्रसार बैंड की संख्या की भविष्यवाणी करने के लिए आमतौर पर समूह सिद्धांत लागू किया जाता है।
• इसका एक लोकप्रिय अनुप्रयोग धातु कार्बोनिल संकुलों के समावयवों का भेद है।

व्याख्या:

सेट (i): त्रिकोणीय द्विपिरामिडी समावयव

(A) अक्षीय‐Fe(CO)4L, C_3V बिंदु समूह से संबंधित है, यह IR स्पेक्ट्रोस्कोपी में 3 CO बैंड दर्शाता है।

(B) विषुवतीय‐Fe(CO)4L, C_2v बिंदु समूह से संबंधित है। इसलिए, यह IR में 4 CO बैंड देता है।

समूह (ii): अष्टफलकीय समावयव

(C) fac‐Mo(CO)3L₃ IR में 2 CO बैंड देता है।

(D) mer‐Mo(CO)3L₃ IR में 3 CO बैंड देता है।

निष्कर्ष:

दिए गए समावयवों के लिए IR में CO बैंड की संख्या है:

(A) 3

(B) 4

(C) 2

(D) 3

संकल्पना:

अवरक्त (IR) स्पेक्ट्रोस्कोपी का उपयोग अणुओं के भीतर क्रियात्मक समूहों की पहचान करने के लिए किया जाता है, IR विकिरण के अवशोषण का विश्लेषण करके, जो आणविक कंपन का कारण बनता है। IR स्पेक्ट्रम में सबसे पहचानने योग्य और तीव्र अवशोषण बैंड में से एक कार्बोनिल समूह (C=O) तानन कंपन के कारण होता है। यहाँ कुछ मुख्य बिंदु दिए गए हैं कि कार्बोनिल समूह आमतौर पर एक तीव्र बैंड क्यों प्रदर्शित करता है:

• CO बंध का बल स्थिरांक: CO द्विबंध (बल स्थिरांक) का सामर्थ्य IR विकिरण को अवशोषित करने वाली आवृत्ति को प्रभावित करती है। हालाँकि, यह तीव्रता का प्राथमिक कारण नहीं है।
• द्विध्रुवीय आघूर्ण परिवर्तन: एक IR अवशोषण बैंड की तीव्रता मुख्य रूप से द्विध्रुवीय आघूर्ण में परिवर्तन से निर्धारित होती है जो कंपन के दौरान होता है। द्विध्रुवीय आघूर्ण में बड़ा परिवर्तन अधिक तीव्र अवशोषण बैंड का परिणाम देता है।
• विशिष्ट समूह पहचान: कार्बोनिल समूह अत्यधिक ध्रुवीय होते हैं, और तानन कंपन में द्विध्रुवीय आघूर्ण में एक महत्वपूर्ण परिवर्तन शामिल होता है, जिससे IR स्पेक्ट्रम में तीव्र अवशोषण बैंड बनते हैं।

व्याख्या:

कार्बोनिल समूह (C=O) के लिए, IR स्पेक्ट्रम में तीव्र बैंड मुख्य रूप से CO बंध के तानन कंपन के दौरान द्विध्रुवीय आघूर्ण में महत्वपूर्ण परिवर्तन के कारण होता है, निम्नलिखित कारणों से:

• बल स्थिरांक: जबकि CO बंध का बल स्थिरांक बड़ा है (एक प्रबल बंधन का संकेत देता है), यह गुण मुख्य रूप से अवशोषण की आवृत्ति को प्रभावित करता है न कि IR बैंड की तीव्रता को।
• द्विध्रुवीय आघूर्ण परिवर्तन: CO बंध अत्यधिक ध्रुवीय है क्योंकि ऑक्सीजन कार्बन की तुलना में अधिक विद्युतऋणात्मक है। CO बंध के तानन के दौरान, द्विध्रुवीय आघूर्ण में पर्याप्त परिवर्तन होता है। तानन कंपन के दौरान द्विध्रुवीय आघूर्ण में यह महत्वपूर्ण परिवर्तन IR विकिरण के साथ एक प्रबल संपर्क की ओर जाता है, जिसके परिणामस्वरूप एक तीव्र अवशोषण बैंड होता है।

निष्कर्ष:

IR स्पेक्ट्रम में कार्बोनिल समूह के लिए आमतौर पर देखा जाने वाला तीव्र बैंड CO बंध तानन के दौरान बड़े द्विध्रुवीय आघूर्ण परिवर्तन के कारण होता है। इसलिए, सही उत्तर विकल्प 4 है।

अवधारणा:

• अवरक्त (IR) स्पेक्ट्रोस्कोपी एक अवशोषण विधि है जिसका उपयोग गुणात्मक और मात्रात्मक दोनों विश्लेषणों में व्यापक रूप से किया जाता है। स्पेक्ट्रम का अवरक्त क्षेत्र विद्युत चुम्बकीय विकिरण को शामिल करता है जो कार्बनिक अणुओं में सहसंयोजक आबंधों की कंपन और घूर्णी अवस्थाओं को बदल सकता है।
• कार्बोनिल समूह की अवरक्त प्रसार आवृत्ति इस प्रकार दी जाती है,

​$\upsilon =\frac{1}{2\pi }\sqrt{\frac{\mathrm{k}}{\mu }}$. जहाँ k बल स्थिरांक है और µ अपचयित द्रव्यमान है।

• कार्बोनिल प्रसार शिखर आम तौर पर 1900 और 1600 cm^-1 के बीच आते हैं।
• टर्मिनल कार्बोनिल समूह के लिए, प्रसार बैंड 2100-1850 cm⁻¹ पर दिखाई देता है ।​
• ब्रिजिंग कार्बोनिल समूहs 1600-1850 cm⁻¹ की सीमा में दिखाई देते हैं।

व्याख्या:

• दिया गया धातु संकुल 16 इलेक्ट्रॉनों को समाहित करता है।

• Ir (0) 9 इलेक्ट्रॉन, एक dppe(डायफेनिलफॉस्फिनो) संलग्नी 4 इलेक्ट्रॉन और CO दो इलेक्ट्रॉन योगदान करता है।
• CO गैस के साथ अभिक्रिया पर, दिया गया धातु संकुल CO के साथ अभिक्रिया करता है और उत्पाद A देता है। उत्पाद 18-इलेक्ट्रॉन नियम को संतुष्ट करता है।​
• उत्पाद A की संरचना है

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• उत्पाद A में 2 टर्मिनल CO समूह और एक ब्रिजिंग CO समूह होता है।
• 1986 और 1935 में दो प्रबल आबंध उत्पाद A में टर्मिनल कार्बोनिल समूह को इंगित करते हैं।
• जबकि 1601 cm-1 पर बैंड, ब्रिजिंग कार्बोनिल समूह को इंगित करता है।
• नीचे दिया गया यौगिक नहीं बनता है, क्योंकि इसमें 3 टर्मिनल CO समूह होते हैं। लेकिन वर्णक्रमीय डेटा 2 टर्मिनल CO समूह और एक ब्रिजिंग CO समूह को निष्कर्ष निकालता है।

• नीचे दिया गया यौगिक नहीं बनता है, क्योंकि इसमें केवल 1 टर्मिनल CO समूह और एक ब्रिजिंग CO समूह होता है। लेकिन वर्णक्रमीय डेटा 2 टर्मिनल CO समूह और एक ब्रिजिंग CO समूह को निष्कर्ष निकालता है।

• नीचे दिया गया यौगिक भी नहीं बनता है, क्योंकि इसमें 3 टर्मिनल CO समूह होते हैं। लेकिन वर्णक्रमीय डेटा 2 टर्मिनल CO समूह और एक ब्रिजिंग CO समूह को निष्कर्ष निकालता है।

निष्कर्ष:

इसलिए, 'D' की सही संरचना है

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