Исследование вещества метод колебательной спектроскопии



Дата07.02.2022
өлшемі2,18 Mb.
#91646
Байланысты:
217155.pptx
бжб 11 сынып, 251370.pptx

ИК- и КР-спектроскопия

Краткая история

1800 г. - У. Гершель при разложении солнечного света на спектр и определении температуры каждого из участков спектра обнаружил повышение температуры за «красным» краем спектра


Начало XX в. - изобретены приемники инфракрасного излучения и сконструирован первый ИК-спектрометр
1960-е г. - применение Фурье преобразования в ИК-спектроскопии

Поглощение излучения

Гармонические колебания

Колебание двухатомной молекулы приближенно рассматривается как гармонический осциллятор

Спектр состоит из одной полосы с частотой 0, которая зависит от силовой постоянной связи K и приведенной массы µ

  •  

Традиционный диапазон
400 – 4000 см-1
Область «отпечатков пальцев»
600 – 1500 см-1

Полная колебательная энергия

многоатомной молекулы

где

  •  

Колебательные спектры:

  • Инфракрасные спектры (ИК-спектроскопия) – спектры поглощения в инфракрасной области
  • Спектры комбинационного рассеяния (КР-спектроскопия): возникают при облучении вещества монохроматическим светом УФ- или видимого диапазона.
  • При воздействии светового потока  молекула поляризуется и рассеивают свет с частотой  и с частотами - частота нормальных колебаний

    1928 г. Мальденштам и Раман (1930 – Нобелевская премия)

  •  

ИК поглощение


Для проявления поглощения ИК излучения веществом необходимо наличие дипольного момента
Cl
H
m
N
N

Правила отбора для ИК активного колебания:

  • Частота излучения должна быть идентична частоте колебания
  • Дипольный момент молекулы должен меняться в течение колебания
  • Направление дипольного момента должен совпадать с направлением электромагнитной волны

ИК- спектроскопия

ИК- спектроскопия


Максимальное
поглощение
Поглощение имеется
Поглощение
отсутствует

КР-спектры:

  • активны нормальные колебания, при которых изменяется поляризуемость молекулы
  • наиболее интенсивные полосы присущи неполярным молекулам с ковалентными связями (H2, O2, Cl2)

Взаимодействие излучения с веществом


l
l*
l
Валентные и деформационные колебания

ИК- спектроскопия


Частоты валентных колебаний значительно выше, чем деформационных

Колебательная спектроскопия

ИК- и КР- спектроскопии дают полный набор колебательных частот

Взаимно дополняют друг друга

Для изучения водных растворов – КР-спектроскопия, так как вода интенсивно поглощает ИК-излучение, комбинационное рассеяние воды – весьма слабое

ИК спектроскопия


Монохроматор:
6, 8 – коллиматоры; 7 - дифракционная решетка; 14 – устройство управления

ИК Фурье- спектроскопия

Достоинства ИК Фурье спектроскопии:

  • Спектр регистрируется сразу во всем спектральном диапазоне
  • Регистрируется вся энергия, прошедшая через образец

ИК Фурье- спектроскопия


Интерферометр Майкельсона: зеркало делит пучок излучения на две части, одна из которых отражается от неподвижного зеркала, а вторая — от подвижного . Оба отражённых пучка - светоделительное зеркало, объединяются и направляются на детектор (фотоприёмник). Результат - интерферограмма. Для монохроматического света – косинусоиды, для полихроматического света -более сложная форма и содержит всю спектральную информацию. Преобразование Фурье – ИК-сп

ИК Фурье- спектроскопия

Пробоподготовка

  • Жидкости:
  • в виде тонких плёнок, расположенных между стёклами из материалов, пропускающих ИК-излучение

    Для органических веществ – KBr

    Для водных растворов – ZnSe, CaF2

  • Твёрдые вещества:
  • измельчение в мелкий порошок и диспергирование в матрице

    200-300 мг KBr смешивают с 1-2 мг образца, растирается и прессуется ручным гидравлическим прессом в таблетку.

    Перед использованием KBr можно прогревать до 40 °С для того, чтобы на нём не конденсировалась вода, которая даже в минимальном количестве проявляется в спектре в виде полос при 3450 и 1640 см−1

    KBr не поглощает в области выше 400 см−1

Методы регистрации ИК спектров:

  • Пропускание – газообразные, жидкие и твердые вещества
  • Нарушение полного внутреннего отражения (ATR) – жидкие и твердые вещества, гели, пасты, суспензии
  • Диффузное отражение – порошки
  • Отражение от поверхности – пленки, покрытия

Нарушенное полное внутреннее отражение (ATR)

Метод основан на отражении пучка на границе раздела двух фаз. Излучение на небольшую глубину проникает в фазу образца, где частично поглощается. Явление повторяется, в результате получается некое подобие спектра поглощения

Характеристические частоты


ИК- спектр поглощения газовой фазы формальдегида
Н2С=О

ИК - микроспектроскопия



Достарыңызбен бөлісу:




©engime.org 2024
әкімшілігінің қараңыз

    Басты бет