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
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: |
