ИК-спектроскопия. Электромагнитный спектр

1. ИК-спектроскопия

электромагнитный спектр
0,01 нм
1 нм
100 нм
400-700 нм
1 мм – 1 см
1 м – 1 км
Инфракрасное излучение — электромагнитное излучение, занимающее
спектральную область между красным концом видимого света (с длиной волны
λ = 0,74 мкм) и микроволновым излучением (λ ~ 1—2 мм).
Сейчас весь диапазон инфракрасного излучения делят на три составляющих:
коротковолновая область: λ = 0,74—2,5 мкм;
средневолновая область: λ = 2,5—50 мкм;
длинноволновая область: λ = 50—2000 мкм;

2. Теоретические основы инфракрасной спектроскопии

f k r
f
A
B
A
re
B
Потенциальная энергия
∆r
re
Vгарм.
r
а
б
Модель молекулы АВ, состоящей из двух атомов (шариков),
соединенных упругой химической связью (пружиной), имеющей
равновесное расстояние re (а). Система АВ в состоянии смещения на
расстояние Δr (б); появление при этом возвращающей силы f.
V
υ 3
hν0
hν0
re
а
Колебательная энергия
гармонического осциллятора
гарм.
кол.
E
1
h 0
2
1
0
2
υ 2
hν0
1
k r 2
2
υ 1
υ 0
r
ν0
б
Кривая потенциальной энергии и уровни
колебательной энергии
гармонического осциллятора (а).
Схематический колебательный спектр
гармонического осциллятора (б).
k
M

3.

Vангарм. D 1 e
Потенциальная энергия
ангармонического осциллятора
Колебательная энергия
ангармонического осциллятора
a r 2
a 2 0
M
2D
2 2
h
0
1
1
гарм.
Eкол. h 0
2 4D
2
V
D
υ=3
υ=2
υ=1
υ=0
Второй обертон
hν2
Первый обертон
hν1
Основной переход
hν
r
re
а
ν
ν1
б
ν2

4.

Характеристичным по частоте является нормальное колебание атомной
группировки, частота которого сохраняется постоянной для ряда структурно
родственных молекул, содержащих данную группировку.
νсимм.
Валентное симметричное
колебание
а
νасимм.
Валентное асимметричное
колебание
б
δ
Деформационные
колебания
в

5. Принципиальная схема

x
Принципиальная схема
6
1
6
5
3
4
Оптическая схема Фурье-спектрометра:
1 – неподвижное зеркало интерферометра; 2 – подвижное зеркало; 3 – светоделительная пластина; 4 – источник
излучения; 5 – исследуемый образец; 6 – детектор излучения.
Преобразование Фурье
Благодаря преобразованию Фурье, возможно одновременно подавать излучение на образец различной частоты
I ( )
I ( x) cos(2 x )dx

6.

Аппаратное оформление
Характеристика
Рабочий спектральный диапазон
Расширение спектрального диапазона
Отображаемый спектральный
диапазон
Точность
Разрешение
Оптическая схема
Кюветное отделение
Отношение сигнал/шум
Детектор
Источник излучения
Покрытие зеркал
Скорости интерферометра
Быстрое сканирование
Интерфейс с компьютером
Значения, для прибора FT/IR-6100
от 7,800 до 350 см-1
от 15,000 до 20 см-1
от 15,000 до 0 см-1
в пределах ±0.01 см-1
0.5 см-1
Однолучевая
Размер: 200 мм × 260 мм × 185 мм
42000:1
DLATGS (дополнтельно MCT, Si, InSb, InGaAs,
PAS)
Высокоинтенсивный керамический
(галогеновая лампа, охлаждаемая ртутная
лампа)
Al
от 0.5 до 8 мм/сек
дополнительно, 20 Гц
USB

7. ИК-спектр полистирола

8.

3900,00
3400,00
2900,00
2400,00
1900,00
волновые числа, см-1
3644,34колебания OH группы когда водородная связь отсутствует
3606,84колебания OH группы когда водородная связь отсутствует
2967,75CH3 ассиметричные
2662,67POOH валентные колебания
2412,38PH валентные колебания
2289,2PH валентные колебания
2023,8
1898,66COOH
1737,93RRC=O
1568,61карбоксилат
1461,45CH2 симетричные
1367,04CH3 ассиметричные
1243,67область отпечатков пальцев С-F
1150,05область отпечатков пальцев POOH
1081,58отпечатки пальцев CO или C-Cl
1024,14отпечатки пальцев CO или C-Cl
916,13С=С-H
854,92ароматические атом водорода
772ароматические атом водорода
722,99ароматические атом водорода
641,92ароматические атом водорода
606,65ароматические атом водорода
494,96
1400,00
900,00
валентные колебания в CH2 связях
или NH NH2
или NH NH2
или NH NH2
P-O-Alkyl
P-O-Alkyl
или- - - P=O
или фенолы
или фенолы
0,45
0,40
0,35
0,30
0,25
0,20
0,15
0,10
0,05
0,00
400,00
или COOH
или COOH
или COOH
OCOCH3 COCH3
или- - - P=O
PO-Aryl
пропускание
Суперконцентрат модификатора «РА 10»