2. WYNIKI OBLICZEŃ TEORETYCZNYCH DLA ACETONU.
Liczba teoretycznych drgań normalnych dla nieliniowej cząsteczki acetonu wynosi 24 (3N-6, gdzie N oznacza liczbę atomów w danej cząsteczce)
TABELA 1. Wyniki badań w podczerwieni dla acetonu zestawione z danymi literaturowymi.
TABELA 2. Wyniki badań ramanowskich dla acetonu zestawione z danymi literaturowymi.
Rys. Widmo w podczerwieni oraz widmo Ramana otrzymane dla acetonu przy użyciu programu Gaussina 03 i zwizualizowane z zastosowaniem programu GaussView 03
Rys. Widmo w podczerwieni oraz widmo Ramana otrzymane drogą eksperymentalną dla acetonu[4].
Można zaobserwować niemal pełną zgodność danych eksperymentalnych z obliczonymi wartościami teoretycznymi dla spektroskopii w podczerwieni i Ramana. Jedyne dwa odstępstwa są widoczne w analizie drgań oscylacyjnych z rejonu daktyloskopowego. Eksperymentatorzy opisali drganie nożycowe CCH przy częstości 896 cm-1,podczas gdy z analizy drgań teoretycznych wynika, że w tym zakresie obserwowane są dwa drgania: 897,618 i 894,637 cm-1. Faktem jest, że zarówno charakterystyka przeprowadzona metodami komputerowymi jak i określona doświadczalnie definiują je jako drgania deformacyjne zginające. Najprawdopodobniej różnice w szczegółowym określeniu rodzaju drgania w tym przypadku wynikają z trudności w analizie wizualizacji. Przy tak wysokich częstościach energia niezbędna do wzbudzenia tych oscylatorów wanharmonicznych nie jest zbyt duża, szczególnie w przypadku drgań powodujących deformację cząsteczki takich jak skręcające i wahadłowe zaobserwowane w obliczeniach komputerowych. Przypisanie konkretnych pasm odbywa się przez obserwację wektora wychylenia z położenia równowagi. Właśnie ze względu na niską energię fali obserwowane jest nie jedno drganie charakterystyczne dla danej grupy funkcyjnej, lecz nakładające się słabe drgania innych elementów szkieletu cząsteczki, co znacznie utrudnia miarodajną analizę. Trudności sprawia też identyfikacja poszczególnych, pojedynczych oscylatorów, których drganie składa się na pasma kombinacyjne widoczne za pomocą animacji multimedialnych. Drgania są wielokierunkowe, jednak należy zastrzec w tym przypadku, że ewidentnie nie są to typowe drgania charakterystyczne dla pasm kombinacyjnych z wektorowym sumowaniem ruchu konkretnych atomów danego wiązania. Z tego powodu w tym przypadku dane literaturowe należy uznać za akceptowalne i wiarygodne.Drugą z rozbieżności jest odmienna teoretyczna charakterystyka doświadczalnych drgań skręcającym grupy CH3 przy częstości 105 cm-1. W tej sytuacji wytłumaczeniem jest pomyłka badaczy opisujących widmo. Wizualizacja przedstawia bezdyskusyjnie drganie wahadłowe grupy CH. Błąd w przypisaniu drgań przy tak długiej fali z zakresu dalekiej podczerwieni nie jest rzadkością i wynika raczej z niejednorodnej i mało wyodrębnionej charakterystyki widma absorpcyjnego z nakładającymi się pasmami walencyjnymi niż z niedoświadczenia czy niewiedzy badaczy.
Aceton, jak każdy keton, ulega tautomerii keto-enolowej:
Z tego powodu na przedstawionych widmach widoczny jest szeroki sygnał od drgań rozciągających grupy OH. Wyniki komputerowe nie wykazały obecności takiego drgania, ponieważ zastosowana technika obliczeniowa nie uwzględnia przegrupowań i drgań innych niż podstawowe. Dodatkowo, ze względu na symetrię cząsteczki acetonu obserwowana jest degeneracja niektórych poziomów energetycznych. Skutkuje to zmniejszeniem ilości obserwowanych pasm na widmach doświadczalnych. Drgania nieaktywne lub bardzo słabo dostrzegalne na widmach IR są jednak widoczne na widmach Ramana właśnie ze względu na tę symetrię, gdzie ich intensywność jest o wiele wyższa.
Zastosowany faktor skalujący pozwolił na lepsze dopasowanie danych eksperymentalnych do teoretycznych. Co prawda nienaturalnie zaniżył wartości dla dolnego zakresu wartości, jednak korekcja danych dla pozostałych częstotliwości jest satysfakcjonująca.
