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

संकल्पना:

इलेक्ट्रॉनिक संक्रमणों के लिए आवश्यक ऊर्जा

• इलेक्ट्रॉनिक संक्रमण किसी परमाणु या अणु में विभिन्न ऊर्जा स्तरों या कक्षकों के बीच इलेक्ट्रॉनों की गति को संदर्भित करते हैं। इन संक्रमणों के लिए आवश्यक ऊर्जा संक्रमण के प्रकार और इसमें शामिल कक्षकों के बीच ऊर्जा अंतर पर निर्भर करती है।
• विभिन्न इलेक्ट्रॉनिक संक्रमणों के लिए आवश्यक ऊर्जा को इसमें शामिल कक्षकों की प्रकृति के आधार पर क्रमबद्ध किया जा सकता है:
  • σ → σ* (बंधित से प्रतिबंधित संक्रमण) के लिए सबसे अधिक ऊर्जा की आवश्यकता होती है क्योंकि बंधित और प्रतिबंधित कक्षकों के बीच का अंतर सबसे बड़ा होता है।
  • n → σ* (अबंधित से प्रतिबंधित संक्रमण) के लिए भी महत्वपूर्ण ऊर्जा की आवश्यकता होती है, लेकिन σ → σ* संक्रमण से थोड़ी कम।
  • π → π* (पाई से पाई प्रतिबंधित) और n → π* (अबंधित से पाई प्रतिबंधित) में मध्यवर्ती ऊर्जा आवश्यकताएँ होती हैं।
  • n → σ* (अबंधित से प्रतिबंधित संक्रमण) में आमतौर पर π → π* और n → π* संक्रमणों की तुलना में कम ऊर्जा की आवश्यकता होती है।

व्याख्या:

• इन संक्रमणों में से, आवश्यक ऊर्जा का क्रम इस प्रकार है:

  σ → σ* > n → σ* > π → π* > n → π*

• यह क्रम विभिन्न कक्षकों और उनके संगत संक्रमणों के बीच सापेक्ष ऊर्जा अंतर को दर्शाता है, जिसमें σ → σ* संक्रमणों में सबसे बड़ा ऊर्जा अंतर होता है, उसके बाद n → σ*, π → π*, और n → π* क्रमशः आवश्यक ऊर्जा के घटते क्रम में होते हैं।

इसलिए, सही उत्तर σ → σ* > n → σ* > π → π* > n → π* है।

संकल्पना:

कार्बोनिल यौगिकों में इलेक्ट्रॉनिक संक्रमण

• कार्बोनिल समूह (C=O) विभिन्न इलेक्ट्रॉनिक संक्रमणों से गुजरने के लिए जाना जाता है, जो UV-Vis स्पेक्ट्रोस्कोपी में इसके अवशोषण गुणों को समझने में महत्वपूर्ण हैं।
• ये संक्रमण कार्बोनिल समूह के बंधन और प्रतिबंधित कक्षकों में इलेक्ट्रॉनों को शामिल करने वाले आणविक कक्षकों के बीच होते हैं।

व्याख्या:

• कार्बोनिल यौगिकों के लिए सबसे सामान्य इलेक्ट्रॉनिक संक्रमण n → π* संक्रमण है, जहाँ ऑक्सीजन परमाणु से एकाकी युग्म इलेक्ट्रॉनों को C=O बंधन के प्रतिबंधित π* कक्षक में उत्तेजित किया जाता है।
• कार्बोनिल यौगिक π से π* (तीव्र और छोटी तरंगदैर्ध्य) और n से π* (कम तीव्र और लंबी तरंगदैर्ध्य) दोनों संक्रमण दिखाते हैं।

इसलिए, सही विकल्प 3 है।

संकल्पना

• जब कोई अणु प्रकाश को अवशोषित करता है, तो उसके इलेक्ट्रॉन उच्च ऊर्जा स्तरों पर संक्रमण करते हैं।
• अवशोषित प्रकाश की ऊर्जा सीधे उसकी तरंगदैर्ध्य से संबंधित होती है: छोटी तरंगदैर्ध्य उच्च ऊर्जा के अनुरूप होती है।
• लाल विस्थापन इंगित करता है कि अणु अब लंबी तरंगदैर्ध्य पर प्रकाश को अवशोषित करता है, जिसका अर्थ है कि इलेक्ट्रॉनिक स्तरों के बीच ऊर्जा अंतर कम हो गया है।
• ऊर्जा अंतर में यह कमी विभिन्न कारकों के कारण हो सकती है जैसे:
  • संयुग्मन में वृद्धि: अणुओं में विस्तारित संयुग्मन प्रणाली इलेक्ट्रॉनिक स्तरों के बीच ऊर्जा अंतर को कम करती है।
  • हाइड्रोजन बंधन: हाइड्रोजन बंधन उत्तेजित अवस्थाओं को स्थिर कर सकता है, प्रभावी रूप से उत्तेजित स्तर की ऊर्जा को कम कर सकता है और लाल विस्थापन का परिणाम दे सकता है।
  • विलायक प्रभाव: विलायक की ध्रुवता अणु के ऊर्जा स्तरों को प्रभावित कर सकती है, जिससे अवशोषण बैंड में बदलाव हो सकता है।

व्याख्या:

• लाल विस्थापन

  • UV-दृश्यमान स्पेक्ट्रोस्कोपी में, लाल विस्थापन दीर्घ तरंगदैर्ध्य की ओर अवशोषण बैंड के विस्थापन को संदर्भित करता है।

इसलिए, सही विकल्प 2 है।

अवधारणा:

UV-दृश्यमान स्पेक्ट्रोस्कोपी में, जिस तरंगदैर्ध्य पर एक अणु प्रकाश को अवशोषित करता है, वह इलेक्ट्रॉनिक संक्रमणों पर निर्भर करता है। निम्नलिखित संक्रमण आमतौर पर देखे जाते हैं:

• n → π* (गैर-बंधनकारी से प्रति-बंधनकारी पाई)
• n → σ* (गैर-बंधनकारी से प्रति-बंधनकारी सिग्मा)
• π → π* (पाई से प्रति-बंधनकारी पाई)
• σ → σ* (सिग्मा से प्रति-बंधनकारी सिग्मा)

अवशोषण बैंड (तरंगदैर्ध्य) की स्थिति पर विलायक ध्रुवता का प्रभाव इलेक्ट्रॉनिक संक्रमण के प्रकार के आधार पर भिन्न हो सकता है:

• n → π* और n → σ* संक्रमण: गैर-बंधनकारी इलेक्ट्रॉन (n) आमतौर पर विषम परमाणुओं (जैसे ऑक्सीजन, नाइट्रोजन, आदि) पर स्थानीयकृत होते हैं, और इन संक्रमणों में गैर-बंधनकारी इलेक्ट्रॉन शामिल होते हैं। विलायक की ध्रुवता बढ़ाने पर, गैर-बंधनकारी इलेक्ट्रॉनों की ऊर्जा को अक्सर प्रति-बंधनकारी कक्षकों की ऊर्जा से अधिक स्थिर किया जाता है। इसके परिणामस्वरूप उच्च ऊर्जा संक्रमण होता है, जो कम तरंगदैर्ध्य (हाइपोक्रोमिक शिफ्ट) की ओर एक बदलाव से मेल खाता है।
• π → π* संक्रमण: इन संक्रमणों में संयुग्मित प्रणालियों के भीतर विस्थानीकृत इलेक्ट्रॉन शामिल होते हैं। ध्रुवीय विलायकों में, उत्तेजित अवस्था (π*) आमतौर पर अनुकूल विलेय-विलायक अंतःक्रियाओं के कारण जमीनी अवस्था (π) की तुलना में अधिक स्थिर होती है। इसके परिणामस्वरूप कम ऊर्जा संक्रमण होता है, जो लंबी तरंगदैर्ध्य (बेथोक्रोमिक शिफ्ट) की ओर एक बदलाव से मेल खाता है।
• σ → σ* संक्रमण: ये संक्रमण आम तौर पर बहुत उच्च ऊर्जाओं पर होते हैं जो विलायक ध्रुवता से कम प्रभावित होते हैं।

व्याख्या:

एक α,β-असंतृप्त कार्बोनिल यौगिक के लिए, जिसमें एक संयुग्मित प्रणाली होती है, प्रासंगिक संक्रमण π → π* (संयुग्मित π-प्रणाली से) और n → π* (कार्बोनिल समूह के ऑक्सीजन पर गैर-बंधनकारी इलेक्ट्रॉनों से) हैं।

विलायक की ध्रुवता बढ़ाने पर:

• π → π*: उत्तेजित अवस्था (π*) जमीनी अवस्था (π) के सापेक्ष अधिक स्थिर होती है, जिसके परिणामस्वरूप बेथोक्रोमिक शिफ्ट (लंबी तरंगदैर्ध्य की ओर शिफ्ट) होता है।
• n → π*: गैर-बंधनकारी इलेक्ट्रॉन (n) π* कक्षक की तुलना में अधिक स्थिर होते हैं, जिसके परिणामस्वरूप हाइपोक्रोमिक शिफ्ट (छोटी तरंगदैर्ध्य की ओर शिफ्ट) होता है।

निष्कर्ष:

एक α,β-असंतृप्त कार्बोनिल यौगिक के लिए, विलायक की ध्रुवता बढ़ाने पर, वह संक्रमण जो लंबी तरंगदैर्ध्य की ओर विस्थापित होगा, वह π → π* है।

अवधारणा:

• पराबैंगनी स्पेक्ट्रोस्कोपी: अणुओं द्वारा पराबैंगनी प्रकाश के अवशोषण को मापने के लिए उपयोग की जाने वाली एक तकनीक, जो इलेक्ट्रॉनिक संक्रमणों के बारे में जानकारी प्रदान करती है।

• कार्यात्मक समूह: कार्बोनिल समूह, सुगंधित वलय और संयुग्मी तंत्र जैसे कुछ कार्यात्मक समूहों का पता उनके विशिष्ट UV अवशोषण शिखरों द्वारा लगाया जा सकता है।

• संयुग्मन: संयुग्मी तंत्र लंबी तरंग दैर्ध्य पर UV प्रकाश को अवशोषित करते हैं, और संयुग्मन की सीमा को अवशोषण स्पेक्ट्रम से अनुमान लगाया जा सकता है।

• सीमाएँ: UV स्पेक्ट्रोस्कोपी ऑप्टिकल आइसोमेरिज्म जैसे त्रिविम रासायनिक गुणों का पता लगाने के लिए प्रभावी नहीं है, जिसके लिए ध्रुवीकरणमापी या परिपत्र द्वि-वर्णता जैसी तकनीकों की आवश्यकता होती है।

व्याख्या:

UV अवशोषण स्पेक्ट्रा का उपयोग आणविक कक्षकों के बीच इलेक्ट्रॉनिक संक्रमणों की पहचान करने के लिए किया जाता है।

• संयुग्मी π-तंत्र वाले कार्यात्मक समूह विशिष्ट तरंग दैर्ध्य पर UV प्रकाश को अवशोषित करते हैं, जिससे कार्यात्मक समूहों और संयुग्मी तंत्रों का पता लगाना संभव होता है।

• ऑप्टिकल आइसोमेरिज्म में एक काइरल केंद्र के चारों ओर परमाणुओं की स्थानिक व्यवस्था शामिल होती है, जिसे UV स्पेक्ट्रोस्कोपी का पता नहीं लगा सकता है।

• ज्यामितीय आइसोमेरिज्म कभी-कभी UV अवशोषण शिखरों में बदलाव का कारण बन सकता है, लेकिन ये अंतर अक्सर सूक्ष्म होते हैं और आइसोमेरिज्म की पहचान के लिए निश्चित नहीं होते हैं।

निष्कर्ष:

UV अवशोषण स्पेक्ट्रा ऑप्टिकल आइसोमेरिज्म का प्रभावी ढंग से पता नहीं लगा सकते क्योंकि यह काइरल अणुओं की स्थानिक व्यवस्था के बजाय इलेक्ट्रॉनिक संक्रमणों पर केंद्रित है।

संप्रत्यय:

लैम्बर्ट का नियम:

• लैम्बर्ट का नियम कहता है कि मोटाई के साथ विकिरण की तीव्रता में कमी की दर विकिरण की तीव्रता के समानुपाती होती है।
• गणितीय रूप से, हम कह सकते हैं कि:

, जहाँ I = विकिरण की तीव्रता, l = पथ लंबाई

बीयर का नियम:

• बीयर का नियम कहता है कि विकिरण की तीव्रता में कमी की दर विलयन में ठोसों की सांद्रता के समानुपाती होती है। गणितीय रूप से,

, जहाँ C विलयन की सांद्रता है।

• उपरोक्त दो नियमों को मिलाकर, हमें अवशोषण 'A' मिलता है

= A = ϵ₀Cl, जहाँ ϵ₀ = मोलर विलोपन गुणांक

• मोलर विलोपन गुणांक को एक मोलर विलयन की मोटाई के व्युत्क्रम के रूप में परिभाषित किया जाता है जो प्रकाश की तीव्रता को उसके प्रारंभिक मान के दसवें भाग तक कम कर देता है। इसका मान विलेय की प्रकृति और प्रकाश की तरंग दैर्ध्य पर निर्भर करता है। इसकी इकाई lit/mol/cm है।
• जब प्रकाश को विलयन से गुजारा जाता है, तो उसका कुछ भाग अवशोषित हो जाता है और कुछ भाग पारगमित हो जाता है। पारगमन को T द्वारा दर्शाया जाता है और इसे इस प्रकार दिया जाता है:

पारगमन (T) = 10⁻ᴬ, जहाँ A = अवशोषण

• इसे इस प्रकार भी लिखा जा सकता है:

- log T = ϵ x c x l

गणना:

दिया गया है:

• मोलर विलोपन गुणांक = 15,000 L mol⁻¹ cm⁻¹
• पथ लंबाई = 1cm
• पारगमन = 20.5% = .205
• बीयर-लैम्बर्ट के नियम के अनुसार,

- log T = ϵ x c x l

या,

उपरोक्त समीकरण में दिए गए मानों को प्रतिस्थापित करने पर, हमें प्राप्त होता है:

इसलिए, विलयन की सांद्रता 'C' 4.59 x 10⁻⁵ है।

अवधारणा:

• पराबैंगनी स्पेक्ट्रोस्कोपी: अणुओं द्वारा पराबैंगनी प्रकाश के अवशोषण को मापने के लिए उपयोग की जाने वाली एक तकनीक, जो इलेक्ट्रॉनिक संक्रमणों के बारे में जानकारी प्रदान करती है।

• कार्यात्मक समूह: कार्बोनिल समूह, सुगंधित वलय और संयुग्मी तंत्र जैसे कुछ कार्यात्मक समूहों का पता उनके विशिष्ट UV अवशोषण शिखरों द्वारा लगाया जा सकता है।

• संयुग्मन: संयुग्मी तंत्र लंबी तरंग दैर्ध्य पर UV प्रकाश को अवशोषित करते हैं, और संयुग्मन की सीमा को अवशोषण स्पेक्ट्रम से अनुमान लगाया जा सकता है।

• सीमाएँ: UV स्पेक्ट्रोस्कोपी ऑप्टिकल आइसोमेरिज्म जैसे त्रिविम रासायनिक गुणों का पता लगाने के लिए प्रभावी नहीं है, जिसके लिए ध्रुवीकरणमापी या परिपत्र द्वि-वर्णता जैसी तकनीकों की आवश्यकता होती है।

व्याख्या:

UV अवशोषण स्पेक्ट्रा का उपयोग आणविक कक्षकों के बीच इलेक्ट्रॉनिक संक्रमणों की पहचान करने के लिए किया जाता है।

• संयुग्मी π-तंत्र वाले कार्यात्मक समूह विशिष्ट तरंग दैर्ध्य पर UV प्रकाश को अवशोषित करते हैं, जिससे कार्यात्मक समूहों और संयुग्मी तंत्रों का पता लगाना संभव होता है।

• ऑप्टिकल आइसोमेरिज्म में एक काइरल केंद्र के चारों ओर परमाणुओं की स्थानिक व्यवस्था शामिल होती है, जिसे UV स्पेक्ट्रोस्कोपी का पता नहीं लगा सकता है।

• ज्यामितीय आइसोमेरिज्म कभी-कभी UV अवशोषण शिखरों में बदलाव का कारण बन सकता है, लेकिन ये अंतर अक्सर सूक्ष्म होते हैं और आइसोमेरिज्म की पहचान के लिए निश्चित नहीं होते हैं।

निष्कर्ष:

UV अवशोषण स्पेक्ट्रा ऑप्टिकल आइसोमेरिज्म का प्रभावी ढंग से पता नहीं लगा सकते क्योंकि यह काइरल अणुओं की स्थानिक व्यवस्था के बजाय इलेक्ट्रॉनिक संक्रमणों पर केंद्रित है।

अवधारणा:-

पराबैंगनी-दृश्यमान स्पेक्ट्रोस्कोपी:

• आणविक स्पेक्ट्रोस्कोपी, जिसमें अणुओं के साथ पराबैंगनी (UV)-दृश्य विकिरण की अन्योन्य क्रिया का अध्ययन शामिल है।
• पराबैंगनी प्रकाश और दृश्य प्रकाश में एक भरे हुए कक्ष से दूसरे उच्च ऊर्जा वाले अपूर्ण कक्षक में इलेक्ट्रॉनों के इलेक्ट्रॉनिक संक्रमण का कारण बनने के लिए बिल्कुल सही ऊर्जा होती है जब एक अणु उचित तरंगदैर्ध्य के प्रकाश को अवशोषित करता है और एक इलेक्ट्रॉन को उच्च ऊर्जा आणविक कक्षक में बढ़ावा दिया जाता है, तब अणु उत्तेजित अवस्था में होता है।

इलेक्ट्रॉनिक संक्रमण:

• जब अणु पराबैंगनी-दृश्य क्षेत्र में विद्युत चुंबकीय विकिरण के अवशोषण से उत्तेजित हो रहा होता है तो उसके इलेक्ट्रॉनों को मूल अवस्था से उत्तेजित अवस्था में या आबंधन कक्षक से प्रति-आबंधन कक्षक में बढ़ावा दिया जाता है।

इलेक्ट्रॉनिक संक्रमण के प्रकार:

a) 𝜎 − 𝜎 * संक्रमण: आबंधन सिग्मा कक्षक (𝜎) से प्रति-आबंधन सिग्मा कक्षक (𝜎 *) तक एक इलेक्ट्रॉन का संक्रमण, 𝜎 − 𝜎 * संक्रमण द्वारा दर्शाया जाता है। उदाहरण - अल्केन्स क्योंकि अल्केन में सभी परमाणु सिग्मा बंधन के माध्यम से एक साथ बंधे रहते हैं।

b) 𝑛 - 𝜎 * और 𝑛 - 𝜋 * संक्रमण: गैर-बंधन आणविक (𝑛) कक्षक से प्रति-आबंधन सिग्मा कक्षक या प्रति-आबंधन पाई कक्षक (𝜋 *) में संक्रमण क्रमशः 𝑛 - 𝜎 * या 𝑛 - 𝜋 * द्वारा दर्शाया जाता है। इन संक्रमणों के लिए 𝜎 - 𝜎 * संक्रमण की तुलना में कम ऊर्जा की आवश्यकता होती है। उदाहरण - एल्काइल हैलाइड, एल्डिहाइड, कीटोन आदि।

c) 𝜋 − 𝜋 * संक्रमण: इस प्रकार का संक्रमण प्रायः पर असंतृप्त अणुओं जैसे एल्कीन, एल्काइन, एरोमैटिक्स, कार्बोनिल यौगिकों आदि में दिखाई देता है। इस संक्रमण के लिए 𝑛 − 𝜎 * संक्रमण की तुलना में कम ऊर्जा की आवश्यकता होती है। 

​

अवशोषण, तीव्रता विस्थापन और पराबैंगनी स्पेक्ट्रम:

a) वर्णोत्कर्षी विस्थापन: इसे अभिरक्त विस्थापन के रूप में भी जाना जाता है, इस स्थिति में अवशोषण लंबी तरंगदैर्ध्य (𝜆 अधिकतम) की ओर विस्थापित होता है।

b) वर्णापकर्षी विस्थापन: इसे 'नीले विस्थापन' के रूप में भी जाना जाता है, इस स्थिति में अवशोषण छोटी तरंगदैर्ध्य (𝜆 अधिकतम) की ओर विस्थापित होता है।

c) अतिवर्णकी विस्थापन: अवशोषण की तीव्रता अधिकतम (𝜀max) तक बढ़ जाती है।

d) अल्पवर्णी विस्थापन: अवशोषण की तीव्रता अधिकतम (𝜀max) तक कम हो जाती है।  

• अवशोषित प्रकाश की तरंगदैर्ध्य ऊर्जा अंतराल के बारे में जानकारी प्रदान करती है, जो कार्यात्मक समूह से संबंधित है।
• पराबैंगनी-स्पेक्ट्रोस्कोपी में कार्बनिक अणुओं के संभावित संक्रमण नीचे दर्शाए गए हैं:

• कार्बनिक यौगिकों का पराबैंगनी स्पेक्ट्रा प्रायः 200-700 nm से एकत्र किया जाता है।

स्पष्टीकरण:-

• नॉन-बॉन्डिंग ऑर्बिटल (n) में इलेक्ट्रॉन बॉन्डिंग ऑर्बिटल में इलेक्ट्रॉनों की तुलना में अधिक ऊर्जा वाले होते हैं।
• गैर-बंधन कक्षक (n) से रिक्त 𝜋 *  कक्षक में संक्रमण के लिए कम ऊर्जा की आवश्यकता होती है (E) बॉन्डिंग  𝜋  ऑर्बिटल से रिक्त 𝜋 * ऑर्बिटल में संक्रमण की तुलना में (">Δ" id="MathJax-Element-8-Frame" role="presentation" style=" position: relative;" tabindex="0">डीΔ" id="MathJax-Element-26-Frame" role="presentation" style=" position: relative;" tabindex="0">डीUnknown node type: font" id="MathJax-Element-46-Frame" role="presentation" style="position: relative;" tabindex="0">Unknown node type: fontUnknown node type: font <span style="vertical-align: inherit;"><span style="vertical-align: inherit;">डी</span></span>  और)
• अवशोषण अधिकतम () 275 nm संक्रमण के अनुरूप है।
• अवशोषण अधिकतम () के लिए संक्रमण लगभग 190 nm पर है।

निष्कर्ष:-

• इसलिए, अवशोषण पर अधिकतम  279 nm ( = 15) पराबैंगनी स्पेक्ट्रम में एसीटोन  संक्रमण के कारण होता है।

संप्रत्यय:

लैम्बर्ट का नियम:

• लैम्बर्ट का नियम कहता है कि मोटाई के साथ विकिरण की तीव्रता में कमी की दर विकिरण की तीव्रता के समानुपाती होती है।
• गणितीय रूप से, हम कह सकते हैं कि:

, जहाँ I = विकिरण की तीव्रता, l = पथ लंबाई

बीयर का नियम:

• बीयर का नियम कहता है कि विकिरण की तीव्रता में कमी की दर विलयन में ठोसों की सांद्रता के समानुपाती होती है। गणितीय रूप से,

, जहाँ C विलयन की सांद्रता है।

• उपरोक्त दो नियमों को मिलाकर, हमें अवशोषण 'A' मिलता है

= A = ϵ₀Cl, जहाँ ϵ₀ = मोलर विलोपन गुणांक

• मोलर विलोपन गुणांक को एक मोलर विलयन की मोटाई के व्युत्क्रम के रूप में परिभाषित किया जाता है जो प्रकाश की तीव्रता को उसके प्रारंभिक मान के दसवें भाग तक कम कर देता है। इसका मान विलेय की प्रकृति और प्रकाश की तरंग दैर्ध्य पर निर्भर करता है। इसकी इकाई lit/mol/cm है।
• जब प्रकाश को विलयन से गुजारा जाता है, तो उसका कुछ भाग अवशोषित हो जाता है और कुछ भाग पारगमित हो जाता है। पारगमन को T द्वारा दर्शाया जाता है और इसे इस प्रकार दिया जाता है:

पारगमन (T) = 10⁻ᴬ, जहाँ A = अवशोषण

• इसे इस प्रकार भी लिखा जा सकता है:

- log T = ϵ x c x l

गणना:

दिया गया है:

• मोलर विलोपन गुणांक = 15,000 L mol⁻¹ cm⁻¹
• पथ लंबाई = 1cm
• पारगमन = 20.5% = .205
• बीयर-लैम्बर्ट के नियम के अनुसार,

- log T = ϵ x c x l

या,

उपरोक्त समीकरण में दिए गए मानों को प्रतिस्थापित करने पर, हमें प्राप्त होता है:

इसलिए, विलयन की सांद्रता 'C' 4.59 x 10⁻⁵ है।

अवधारणा:

UV-दृश्यमान स्पेक्ट्रोस्कोपी में, जिस तरंगदैर्ध्य पर एक अणु प्रकाश को अवशोषित करता है, वह इलेक्ट्रॉनिक संक्रमणों पर निर्भर करता है। निम्नलिखित संक्रमण आमतौर पर देखे जाते हैं:

• n → π* (गैर-बंधनकारी से प्रति-बंधनकारी पाई)
• n → σ* (गैर-बंधनकारी से प्रति-बंधनकारी सिग्मा)
• π → π* (पाई से प्रति-बंधनकारी पाई)
• σ → σ* (सिग्मा से प्रति-बंधनकारी सिग्मा)

अवशोषण बैंड (तरंगदैर्ध्य) की स्थिति पर विलायक ध्रुवता का प्रभाव इलेक्ट्रॉनिक संक्रमण के प्रकार के आधार पर भिन्न हो सकता है:

• n → π* और n → σ* संक्रमण: गैर-बंधनकारी इलेक्ट्रॉन (n) आमतौर पर विषम परमाणुओं (जैसे ऑक्सीजन, नाइट्रोजन, आदि) पर स्थानीयकृत होते हैं, और इन संक्रमणों में गैर-बंधनकारी इलेक्ट्रॉन शामिल होते हैं। विलायक की ध्रुवता बढ़ाने पर, गैर-बंधनकारी इलेक्ट्रॉनों की ऊर्जा को अक्सर प्रति-बंधनकारी कक्षकों की ऊर्जा से अधिक स्थिर किया जाता है। इसके परिणामस्वरूप उच्च ऊर्जा संक्रमण होता है, जो कम तरंगदैर्ध्य (हाइपोक्रोमिक शिफ्ट) की ओर एक बदलाव से मेल खाता है।
• π → π* संक्रमण: इन संक्रमणों में संयुग्मित प्रणालियों के भीतर विस्थानीकृत इलेक्ट्रॉन शामिल होते हैं। ध्रुवीय विलायकों में, उत्तेजित अवस्था (π*) आमतौर पर अनुकूल विलेय-विलायक अंतःक्रियाओं के कारण जमीनी अवस्था (π) की तुलना में अधिक स्थिर होती है। इसके परिणामस्वरूप कम ऊर्जा संक्रमण होता है, जो लंबी तरंगदैर्ध्य (बेथोक्रोमिक शिफ्ट) की ओर एक बदलाव से मेल खाता है।
• σ → σ* संक्रमण: ये संक्रमण आम तौर पर बहुत उच्च ऊर्जाओं पर होते हैं जो विलायक ध्रुवता से कम प्रभावित होते हैं।

व्याख्या:

एक α,β-असंतृप्त कार्बोनिल यौगिक के लिए, जिसमें एक संयुग्मित प्रणाली होती है, प्रासंगिक संक्रमण π → π* (संयुग्मित π-प्रणाली से) और n → π* (कार्बोनिल समूह के ऑक्सीजन पर गैर-बंधनकारी इलेक्ट्रॉनों से) हैं।

विलायक की ध्रुवता बढ़ाने पर:

• π → π*: उत्तेजित अवस्था (π*) जमीनी अवस्था (π) के सापेक्ष अधिक स्थिर होती है, जिसके परिणामस्वरूप बेथोक्रोमिक शिफ्ट (लंबी तरंगदैर्ध्य की ओर शिफ्ट) होता है।
• n → π*: गैर-बंधनकारी इलेक्ट्रॉन (n) π* कक्षक की तुलना में अधिक स्थिर होते हैं, जिसके परिणामस्वरूप हाइपोक्रोमिक शिफ्ट (छोटी तरंगदैर्ध्य की ओर शिफ्ट) होता है।

निष्कर्ष:

एक α,β-असंतृप्त कार्बोनिल यौगिक के लिए, विलायक की ध्रुवता बढ़ाने पर, वह संक्रमण जो लंबी तरंगदैर्ध्य की ओर विस्थापित होगा, वह π → π* है।

अवधारणा:

• पराबैंगनी स्पेक्ट्रोस्कोपी: अणुओं द्वारा पराबैंगनी प्रकाश के अवशोषण को मापने के लिए उपयोग की जाने वाली एक तकनीक, जो इलेक्ट्रॉनिक संक्रमणों के बारे में जानकारी प्रदान करती है।

• कार्यात्मक समूह: कार्बोनिल समूह, सुगंधित वलय और संयुग्मी तंत्र जैसे कुछ कार्यात्मक समूहों का पता उनके विशिष्ट UV अवशोषण शिखरों द्वारा लगाया जा सकता है।

• संयुग्मन: संयुग्मी तंत्र लंबी तरंग दैर्ध्य पर UV प्रकाश को अवशोषित करते हैं, और संयुग्मन की सीमा को अवशोषण स्पेक्ट्रम से अनुमान लगाया जा सकता है।

• सीमाएँ: UV स्पेक्ट्रोस्कोपी ऑप्टिकल आइसोमेरिज्म जैसे त्रिविम रासायनिक गुणों का पता लगाने के लिए प्रभावी नहीं है, जिसके लिए ध्रुवीकरणमापी या परिपत्र द्वि-वर्णता जैसी तकनीकों की आवश्यकता होती है।

व्याख्या:

UV अवशोषण स्पेक्ट्रा का उपयोग आणविक कक्षकों के बीच इलेक्ट्रॉनिक संक्रमणों की पहचान करने के लिए किया जाता है।

• संयुग्मी π-तंत्र वाले कार्यात्मक समूह विशिष्ट तरंग दैर्ध्य पर UV प्रकाश को अवशोषित करते हैं, जिससे कार्यात्मक समूहों और संयुग्मी तंत्रों का पता लगाना संभव होता है।

• ऑप्टिकल आइसोमेरिज्म में एक काइरल केंद्र के चारों ओर परमाणुओं की स्थानिक व्यवस्था शामिल होती है, जिसे UV स्पेक्ट्रोस्कोपी का पता नहीं लगा सकता है।

• ज्यामितीय आइसोमेरिज्म कभी-कभी UV अवशोषण शिखरों में बदलाव का कारण बन सकता है, लेकिन ये अंतर अक्सर सूक्ष्म होते हैं और आइसोमेरिज्म की पहचान के लिए निश्चित नहीं होते हैं।

निष्कर्ष:

UV अवशोषण स्पेक्ट्रा ऑप्टिकल आइसोमेरिज्म का प्रभावी ढंग से पता नहीं लगा सकते क्योंकि यह काइरल अणुओं की स्थानिक व्यवस्था के बजाय इलेक्ट्रॉनिक संक्रमणों पर केंद्रित है।

अवधारणा:-

UV-दृश्यमान स्पेक्ट्रोस्कोपी:

• आणविक स्पेक्ट्रोस्कोपी जिसमें अणुओं के साथ पराबैंगनी (UV)-दृश्य विकिरण की अन्योन्य क्रिया का अध्ययन शामिल है।
• पराबैंगनी प्रकाश और दृश्य प्रकाश में एक भरे हुए कक्ष से दूसरे उच्च ऊर्जा वाले अपूर्ण कक्षक में इलेक्ट्रॉनों के इलेक्ट्रॉनिक संक्रमण का कारण बनने के लिए बिल्कुल सही ऊर्जा होती है, जब एक अणु उचित तरंगदैर्ध्य के प्रकाश को अवशोषित करता है और एक इलेक्ट्रॉन को उच्च ऊर्जा आणविक कक्षक में बढ़ावा दिया जाता है, तब अणु उत्तेजित अवस्था में होता है।

संरचना निर्धारण:

• ज्ञात संयुग्मित संरचनाओं के अनुभवजन्य अवलोकन से स्थानापन्न समूहों के प्रभाव को विश्वसनीय रूप से निर्धारित किया जा सकता है और नई प्रणालियों पर लागू किया जा सकता है। 
• इस परिमाणीकरण को वुडवर्ड-फ़िएसर नियम के रूप में जाना जाता है, जिसे हम तीन विशिष्ट वर्णमूल​कों पर लागू करेंगे:

1. संयुग्मित डाइन
2. संयुग्मित डाइनोन
3. ऐरोमैटिक तंत्र

संयुग्मित डाइन

• वुडवर्ड और फ़िएसर ने टरपीन और स्टेरायडल एल्केन्स का व्यापक अध्ययन किया और नोट किया कि समान प्रतिस्थापन और संरचनात्मक विशेषताएँ अनुमानित रूप से सबसे कम ऊर्जा π-π* इलेक्ट्रॉनिक संक्रमण के लिए तरंगदैर्ध्य की अनुभवजन्य भविष्यवाणी को जन्म देंगी।

एसाइक्लिक डाइन के लिए वुडवर्ड-फ़िएसर नियम:

• नियम प्रेक्षित अधिकतम वर्णमूल​कों के आधार मान से शुरू होते हैं:

  (एसाइक्लिक ब्यूटाडीन = 217 nm)

• समूह तालिकाओं से इस आधार मान में प्रतिस्थापकों का वृद्धिशील योगदान जोड़ा जाता है:

चक्रीय डाइन के लिए वुडवर्ड-फ़िएसर नियम:

​

स्पष्टीकरण:-

• होमो कुंडलाकार डाइन के लिए,

क्षारीय मान = 253
वलय अवशेष = +20
1 एक्सो द्वि बंध = +5
 = 253 + 20 + 5 nm 

= 278 nm (275 nm के करीब)

निष्कर्ष:-

• अतः दिए गए विकल्पों में से यौगिक निम्न प्रकार दिया जाता है,

संकल्पना:

इलेक्ट्रॉनिक संक्रमणों के लिए आवश्यक ऊर्जा

• इलेक्ट्रॉनिक संक्रमण किसी परमाणु या अणु में विभिन्न ऊर्जा स्तरों या कक्षकों के बीच इलेक्ट्रॉनों की गति को संदर्भित करते हैं। इन संक्रमणों के लिए आवश्यक ऊर्जा संक्रमण के प्रकार और इसमें शामिल कक्षकों के बीच ऊर्जा अंतर पर निर्भर करती है।
• विभिन्न इलेक्ट्रॉनिक संक्रमणों के लिए आवश्यक ऊर्जा को इसमें शामिल कक्षकों की प्रकृति के आधार पर क्रमबद्ध किया जा सकता है:
  • σ → σ* (बंधित से प्रतिबंधित संक्रमण) के लिए सबसे अधिक ऊर्जा की आवश्यकता होती है क्योंकि बंधित और प्रतिबंधित कक्षकों के बीच का अंतर सबसे बड़ा होता है।
  • n → σ* (अबंधित से प्रतिबंधित संक्रमण) के लिए भी महत्वपूर्ण ऊर्जा की आवश्यकता होती है, लेकिन σ → σ* संक्रमण से थोड़ी कम।
  • π → π* (पाई से पाई प्रतिबंधित) और n → π* (अबंधित से पाई प्रतिबंधित) में मध्यवर्ती ऊर्जा आवश्यकताएँ होती हैं।
  • n → σ* (अबंधित से प्रतिबंधित संक्रमण) में आमतौर पर π → π* और n → π* संक्रमणों की तुलना में कम ऊर्जा की आवश्यकता होती है।

व्याख्या:

• इन संक्रमणों में से, आवश्यक ऊर्जा का क्रम इस प्रकार है:

  σ → σ* > n → σ* > π → π* > n → π*

• यह क्रम विभिन्न कक्षकों और उनके संगत संक्रमणों के बीच सापेक्ष ऊर्जा अंतर को दर्शाता है, जिसमें σ → σ* संक्रमणों में सबसे बड़ा ऊर्जा अंतर होता है, उसके बाद n → σ*, π → π*, और n → π* क्रमशः आवश्यक ऊर्जा के घटते क्रम में होते हैं।

इसलिए, सही उत्तर σ → σ* > n → σ* > π → π* > n → π* है।

संकल्पना:

कार्बोनिल यौगिकों में इलेक्ट्रॉनिक संक्रमण

• कार्बोनिल समूह (C=O) विभिन्न इलेक्ट्रॉनिक संक्रमणों से गुजरने के लिए जाना जाता है, जो UV-Vis स्पेक्ट्रोस्कोपी में इसके अवशोषण गुणों को समझने में महत्वपूर्ण हैं।
• ये संक्रमण कार्बोनिल समूह के बंधन और प्रतिबंधित कक्षकों में इलेक्ट्रॉनों को शामिल करने वाले आणविक कक्षकों के बीच होते हैं।

व्याख्या:

• कार्बोनिल यौगिकों के लिए सबसे सामान्य इलेक्ट्रॉनिक संक्रमण n → π* संक्रमण है, जहाँ ऑक्सीजन परमाणु से एकाकी युग्म इलेक्ट्रॉनों को C=O बंधन के प्रतिबंधित π* कक्षक में उत्तेजित किया जाता है।
• कार्बोनिल यौगिक π से π* (तीव्र और छोटी तरंगदैर्ध्य) और n से π* (कम तीव्र और लंबी तरंगदैर्ध्य) दोनों संक्रमण दिखाते हैं।

इसलिए, सही विकल्प 3 है।

संकल्पना

• जब कोई अणु प्रकाश को अवशोषित करता है, तो उसके इलेक्ट्रॉन उच्च ऊर्जा स्तरों पर संक्रमण करते हैं।
• अवशोषित प्रकाश की ऊर्जा सीधे उसकी तरंगदैर्ध्य से संबंधित होती है: छोटी तरंगदैर्ध्य उच्च ऊर्जा के अनुरूप होती है।
• लाल विस्थापन इंगित करता है कि अणु अब लंबी तरंगदैर्ध्य पर प्रकाश को अवशोषित करता है, जिसका अर्थ है कि इलेक्ट्रॉनिक स्तरों के बीच ऊर्जा अंतर कम हो गया है।
• ऊर्जा अंतर में यह कमी विभिन्न कारकों के कारण हो सकती है जैसे:
  • संयुग्मन में वृद्धि: अणुओं में विस्तारित संयुग्मन प्रणाली इलेक्ट्रॉनिक स्तरों के बीच ऊर्जा अंतर को कम करती है।
  • हाइड्रोजन बंधन: हाइड्रोजन बंधन उत्तेजित अवस्थाओं को स्थिर कर सकता है, प्रभावी रूप से उत्तेजित स्तर की ऊर्जा को कम कर सकता है और लाल विस्थापन का परिणाम दे सकता है।
  • विलायक प्रभाव: विलायक की ध्रुवता अणु के ऊर्जा स्तरों को प्रभावित कर सकती है, जिससे अवशोषण बैंड में बदलाव हो सकता है।

व्याख्या:

• लाल विस्थापन

  • UV-दृश्यमान स्पेक्ट्रोस्कोपी में, लाल विस्थापन दीर्घ तरंगदैर्ध्य की ओर अवशोषण बैंड के विस्थापन को संदर्भित करता है।

इसलिए, सही विकल्प 2 है।