Инфрақызыл спектроскопия туралы түсінік

Жұмыс түрі: Реферат
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 9 бет
Таңдаулыға:

Инфрақызыл спектроскопия
Жоспары:
Кіріспе
1. Инфрақызыл спектроскопия туралы түсінік
2. Практикалық ИҚ-спектроскопиясы
Қорытынды
Пайдаланылған әдебиеттер

Кіріспе

Инфрақызыл спектроскопия (ИҚ-спектроскопиясы немесе діріл спектроскопиясы) -ның өзара әрекеттесуін өлшеу болып табылады инфрақызыл сәулеленуімен зат арқылы сіңіру, эмиссия, немесе шағылысу. Ол зерттеу және анықтау үшін қолданылады химиялық заттар немесе функционалдық топтар қатты, сұйық немесе газ тәрізді түрінде болады. Инфрақызыл спектроскопия әдісі немесе техникасы ан деп аталатын құралмен жүргізіледі инфрақызыл спектрометр (немесе спектрофотометр) шығарады инфрақызыл спектр. ИҚ-спектрін инфрақызыл сәуленің графигінде көруге болады сіңіру (немесе өткізгіштік) көлденең осьтің жиілігіне немесе толқын ұзындығына қарсы тік осінде. Типтік бірлік ИҚ спектрлерінде қолданылатын жиілік өзара сантиметр (кейде аталады толқын сандары), см белгісімен−1. IR толқын ұзындығының өлшем бірліктері әдетте берілген микрометрлер (бұрын микрон деп аталды), а-да толқын сандарымен байланысты мкм белгісі өзара жол. Осы техниканы қолданатын жалпы зертханалық құрал - бұл а Фурье инфрақызыл түрлендіреді (FTIR) спектрометр. Екі өлшемді ИҚ-ны да талқылануы мүмкін төменде.
Инфрақызыл бөлігі электромагниттік спектр әдетте үш аймаққа бөлінеді; The жақын -, ортасында және алыс инфрақызыл, олардың көрінетін спектрге қатынасы үшін аталған. IR-ге жақын жоғары энергия, шамамен 14000-4000 см−1 (0,7-2,5 мкм толқын ұзындығы) қоздыруы мүмкін овертон немесе аралас режимдер молекулалық тербелістер. Орташа инфрақызыл, шамамен 4000-400 см−1 (2,5-25 мкм) негізінен тербелістерді және соған байланысты зерттеу үшін қолданылады айналмалы - тербелмелі құрылым. Алыс инфрақызыл, шамамен 400-10 см−1 (25-1000 мкм) аз энергияға ие және оны пайдалануға болады айналмалы спектроскопия және төмен жиілікті тербелістер. Аймақ 2-130 см−1, шекаралас микротолқынды пеш аймақ болып саналады терахертс және молекулааралық тербелістерді зондтауы мүмкін. Бұл субаймақтардың атаулары мен жіктелімдері конвенциялар болып табылады және тек салыстырмалы молекулалық немесе электромагниттік қасиеттерге негізделген.

1. Инфрақызыл спектроскопия туралы түсінік
Инфрақызыл спектроскопия молекулалардың өзіне тән жиіліктерді сіңіретіндігін пайдаланады құрылым. Бұл сіңірулер орын алады резонанстық жиіліктер, яғни жұтылған сәулеленудің жиілігі тербеліс жиілігіне сәйкес келеді. Энергияларға молекуланың формасы әсер етеді потенциалды энергетикалық беттер, атомдардың массалары және олармен байланысты виброндық муфталар.
С-Н байланысының симметриялы созылуының 3D анимациясы брометан
Атап айтқанда, Оппенгеймерде туылған және гармоникалық жуықтау, яғни болған кезде молекулалық гамильтондық электрондыға сәйкес келеді негізгі күй жуықтауы мүмкін гармоникалық осциллятор тепе-теңдік аймағында молекулалық геометрия, резонанстық жиіліктер қалыпты режимдер жердің молекулалық электронды күйінің потенциалдық бетіне сәйкес келетін діріл. Резонанстық жиіліктер байланыс күші мен байланысты атомдардың массасы оның соңында. Осылайша, тербеліс жиілігі белгілі бір қалыпты қозғалыс режимімен және белгілі бір байланыс түрімен байланысты.
Діріл режимдерінің саны
Үлгідегі тербеліс режимі ИҚ белсенді болу үшін оны диполь моментінің өзгеруімен байланыстыру керек. Тұрақты диполь қажет емес, өйткені ереже тек диполь моментін өзгертуді қажет етеді.
Молекула әр түрлі жолмен дірілдей алады және оның әр жолы а деп аталады тербеліс режимі. N атомдары бар молекулалар үшін сызықтық молекулаларда 3N - 5 градус тербеліс режимдері болады, ал сызықты емес молекулаларда 3N - 6 градус тербеліс режимдері болады (оларды еркіндік діріл дәрежелері деп те атайды). Мысал ретінде H2O, сызықтық емес молекулада 3 x 3 - 6 = 3 дәрежелі тербеліс еркіндігі немесе режимдер болады.
Қарапайым диатомдық молекулалар тек бір байланыс және бір ғана тербеліс жолағы бар. Егер молекула симметриялы болса, мысалы. N2, диапазон ИҚ спектрінде байқалмайды, бірақ тек Раман спектрі. Асимметриялық диатомиялық молекулалар, мысалы. CO, ИҚ спектріне сіңеді. Неғұрлым күрделі молекулалардың көптеген байланыстары бар және олардың тербеліс спектрлері сәйкесінше күрделірек, яғни үлкен молекулалардың ИҚ-спектрлерінде көптеген шыңдары бар.
CH ішіндегі атомдар 2X2 әдетте кездесетін топ органикалық қосылыстар және Х кез-келген басқа атомды көрсете алатын жерде тоғыз түрлі жолмен дірілдей алады. Осы тербелістердің алтауы тек тербелістерді қамтиды CH2 бөлігі: екі созылу режимдер (ν): симметриялы (νс) және антисимметриялық (νсияқты); және төртеу иілу режимдер: қайшы (δ), тербеліс (ρ), шайқау (ω) және бұралу (τ), төменде көрсетілгендей. Қосымша екі X тобы бекітілмеген құрылымдардың режимдері азырақ болады, өйткені кейбір режимдер басқа бекітілген топтарға қатысты қатынастармен анықталады. Мысалы, суда тербеліс, теңселу және бұралу режимдері болмайды, өйткені Н атомдарының бұл қозғалыс түрлері оның ішіндегі тербелістерді емес, бүкіл молекуланың қарапайым айналуын білдіреді. Егер күрделі молекулалар болса, ұшақтан тыс (γ) тербеліс режимдері де болуы мүмкін
Бұл сандар шегінуof C молекуланың жалпы қозғалыстарын тепе-теңдікке келтіру үшін міндетті түрде қатысатын атомдар, тұтандырғыштың қозғалыстарынан әлдеқайда аз H атомдар
Ең қарапайым және ең маңызды немесе іргелі ИҚ жолақтары қалыпты режимдердің қозуынан, молекуланың ең қарапайым бұрмалануынан пайда болады негізгі күй бірге тербелмелі кванттық сан v = 0 біріншісіне қозған күй v = 1. тербеліс кванттық санымен тонды жолақтар байқалады. Овертонды диапазон негізгі күйден екінші қозған тербеліс күйіне (v = 2) тікелей өтуге әкелетін фотонның жұтылуынан пайда болады. Мұндай жолақ бірдей қалыпты режим үшін фундаментальды жолақтың энергиясынан шамамен екі есе көп пайда болады. Деп аталатын кейбір толқулар аралас режимдер, бір мезгілде бірнеше қалыпты режимнің қозуын қарастырады. Феномені Ферми резонансы екі режим энергиясы ұқсас болған кезде пайда болуы мүмкін; Ферми резонансы энергияның күтпеген өзгеруіне және жолақтардың қарқындылығына әкеледі.
2. Практикалық ИҚ-спектроскопиясы
Үлгінің инфрақызыл спектрі үлгі арқылы инфрақызыл сәуленің сәулесін өткізіп жазылады. ИҚ жиілігі байланыстың немесе байланыстардың тербеліс жиілігімен бірдей болғанда, сіңіру пайда болады. Өткізілген жарықты зерттеу әр жиілікте (немесе толқын ұзындығында) қанша энергия жұтылғанын анықтайды. Бұл өлшеуді a көмегімен толқын ұзындығы диапазонын сканерлеу арқылы алуға болады монохроматор. Сонымен қатар, толқын ұзындығының барлық диапазоны a көмегімен өлшенеді Фурье түрлендіруі құрал, содан кейін а өткізгіштік немесе сіңіру спектр арнайы процедураның көмегімен жасалады.
Бұл әдіс әдетте үлгілерді талдау үшін қолданылады ковалентті байланыстар. Қарапайым спектрлер ИҚ белсенді байланыстары аз және тазалық деңгейі жоғары үлгілерден алынады. Неғұрлым күрделі молекулалық құрылымдар сіңіру жолақтары мен спектрлердің күрделенуіне әкеледі.
Газ үлгілері
Газ тәріздес үлгілерге ұзыннан тұратын үлгі ұяшық қажет жол ұзындығы сұйылтудың орнын толтыру үшін. Үлгі жасушасының жол ұзындығы қызығушылық тудыратын қосылыстың концентрациясына байланысты. Түтікшенің екі жағында инфрақызыл мөлдір терезелермен жабдықталған, ұзындығы 5-тен 10 см-ге дейінгі қарапайым шыны түтікті бірнеше жүз мин дейін концентрацияда пайдалануға болады. Газ үлгінің ppm-ден едәуір төмен концентрациясын a көмегімен өлшеуге болады Ақ жасуша онда инфрақызыл сәуле газ арқылы жүретін айналармен басқарылады. Уайттың жасушалары 0,5 м-ден жүз метрге дейінгі оптикалық жол ұзындығымен қол жетімді.
Сұйық үлгілер
Сұйық үлгілерді тұздың екі табақшасының арасына қоюға болады (әдетте натрий хлоридісияқты басқа тұздар болса да, ас тұзы бромды калий немесе фторлы кальций қолданылады). Пластиналар инфрақызыл сәулеге мөлдір және спектрлерге ешқандай сызық енгізбейді.
Қатты үлгілер
Қатты сынамаларды әртүрлі тәсілдермен дайындауға болады. Кең таралған тәсілдердің бірі - үлгіні майлы глазурмен (әдетте минералды маймен) ұсату Нужол). Маллдың жұқа қабығы тұзды табақтарға жағылады және өлшенеді. Екінші әдіс - үлгінің мөлшерін арнайы тазартылған тұзбен ұнтақтау (әдетте бромды калий) ұсақ (ірі кристалдардан шашырау эффекттерін жою үшін). Содан кейін бұл ұнтақ қоспасы механикалық әдіспен басылады басыңыз спектрометр сәулесі өте алатын мөлдір түйіршік қалыптастыру. Үшінші әдіс - негізінен полимерлі материалдар үшін қолданылатын құйылған пленка техникасы. Сынаманы алдымен қолайлы, ерімейтін ерітіндіде ерітедігигроскопиялық еріткіш. Бұл ерітіндінің бір тамшысы жер бетіне түседі KBr немесе NaCl ұяшық. Содан кейін ерітінді құрғағанға дейін буланып, жасушада түзілген пленканы тікелей талдайды. Фильмнің қалың болмауын қамтамасыз ету үшін мұқият болу керек, ... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.