63.Типичный вид ик - спектра сложного органического вещества. Основные характеристики ик - спектров.

ИК-спектры принято представлять в виде графической зависимости пропускания излучения Т, выраженного в %, от волнового числа v , выраженного в см^-1. Эти спектры более сложны, чем элект­ронные спектры, т. к. в ИК-области проявляется большое число колебаний молекулы. Как правило, ИК-спектр соединения - это набор большого числа полос, которые часто перекрываются одна другой.

Основные характеристики ИК-спектра:

-число полос поглощения;

• их положение, определяемое частотой или длиной волны в максимуме поглощения;

• ширина и форма полос;

• величина коэф. пропускания (поглощения) в максимуме в %.

Эти параметры спектров определяются химическим составом и структурой молекул поглощающего вещества, а также зависят от агре­гатного состояния вещества, температуры, давления, природы растворителя и др. условий. Анализ такого спектра и отнесение тех или иных полос поглощения к соответствующим валентным и деформационным колебаниям молекул связаны с большими трудностями.

64.Подготовка образцов в ик - спектроскопии.

Пробы вещества, анализируемого ИК-спектроскопией, могут находиться в газообразном, жидком, суспендированном состоянии в специальных кюветах, прозрачных для ИК излучения, или в твердом виде - в таблетках, в виде пленок. Для большинства газообразных образцов необходимы специальные кюветы с длинными путями поглощения. Во многих случаях предпочтительно приготовление образцов в виде растворов. Это предпочтение обусловлено высокой воспроизводимостью получаемых спектров, возможностью простого проведения количественного анализа.

Для получения ИК-спектра раствора необходимо использовать те из растворителей, которые имеют окна прозрачности в области нахождения основных полос поглощения исследуемого вещества. Необходимо, чтобы образец был достаточно растворим для получения требуемой концентрации, а растворитель - химически инертным по отношению к образцу.

Обычно для снятия спектра в области 625-4000 см^-1 используют ССl₄, в области 1330-4000 см^-1 - С₂Сl₄, CS₂ в области 625-1330 см^-1. Растворителей, совершенно не влияющих на растворенное вещ-во, не существует, но указанные неполярные растворители дают минимальный эффект взаимодействия. Кроме указанных растворителей, в ИК-спектроскопии применяются трихлоруглерод, диоксан, метанол, пиридин, нитрометан, диметилформамид. Растворяющее действие этих вещ-в обусловлено их полярной природой, что приводит к сильному ИК-поглощению и взаимодействию с растворенным веществом.

При приготовлении растворов необходимо следить, чтобы и исследуемое вещество, и растворитель не содержали влаги, т. к. наличие влаги может привести к искажению спектра и помутнению ИК-прозрачных окон используемых кювет.

Большинство веществ дает качественные спектры диапазона 625-4000 см^-1 при конц. 0,1 г/мл в кювете толщиной 0,1 мм. Такие интенсивно поглощающие вещества как фтор- или кремнийорганические соединения, разбавляют до концентрации 0,02 г/мл.

Очень важно стандартизировать растворители и условия разбавления, т. к. спектры при разбавлении или изменении растворителя могут существенно изменяться.

Одним из простейших методов приготовления образцов является метод жидкой пленки. Он применим к нелетучим, нереакционноспособным образцам жидкостей, не растворимых в растворителях, прозрачных в ИК-области. Капля исследуемого вещества наносится между двумя солевыми пластинками, которые сжимаются. Спектры, полученные таким способом, не очень воспроизводимы.

При исследовании полимеров, растворимых в летучих растворителях, пленки можно получить испарением растворителя. Тонкий слой раствора полимера наносят на окно кюветы, солевую пластинку, быстро высушивают. Полученные таким способом спектры обычно свободны от мешающего влияния растворителей.

Часто образцы пленкообразующих полимеров готовят нанесением раствора полимера на подложку, затем сушат полимер, снимают пленку с подложки и снимают спектр пленки.

Образцы твердых веществ, не растворимых в пригодных для ИК-спектроскопии растворителях, готовят в виде суспензий в вазелиновом масле или КВг. Вазелиновое масло (высококипящая фракция нефти, содержащая насыщенные углеводороды со средним составом С₂₅) широко используется в ИК-спектроскопии. Его недостаток — сильное поглощение в области валентных и деформационных колебаний СН—связей (2800-3000 и 1350-1500 см^-1). Это затруднение можно преодолеть, используя хлорированные и фторированные масла. При подготовке суспензии важно добиться, чтобы размер растертых частиц исследуемого вещества был меньше длины волны ИК-излучения. Для этого 10-20 мкг вещества растирают в агатовой ступке, после чего добавляют каплю вазелинового масла и продолжают растирание до получения однородной массы. Полупрозрачная паста наносится на солевое окно с помощью шпателя и раздавливается вторым окном. Качество получаемого спектра очень сильно зависит от качества приготовления суспензии.

Метод взвесей в КВг, называемый методом прессования таблеток, состоит в тщательном перемешивании тонкоизмельченного образца с порошком КВг или другого галогенида щелочного металла с последующим прессованием смеси в пресс-форме, в результате чего получается прозрачная или полупрозрачная таблетка. Преимущества метода прессования таблеток следующие:

— отсутствие большинства метающих полос поглощения;

— возможность контроля за концентрацией образца;

— удобство хранения образцов.

При приготовлении таблеток с КВг могут использоваться те же методы измельчении, что и для приготовления суспензий в вазелиновом масле. Те же требования предъявляются и к размеру частиц. Наилучшие результаты получают при тщательном отдельном растирании образца и последующем смешении его (без растирания) с порошком КВr.

Недостатки метода прессования таблеток связаны с возможным изменением кристаллической структуры и состава образца.

Спектры твердых веществ, обладающих полиморфизмом, будут различаться в зависимости от степени размола и величины давления.

Спектры фенолов и органических кислот будут различаться в зависимости от степени их адсорбции на частицах КВг или других галогенидов щелочных металлов.

Наиболее целесообразно применять метод прессования таблеток с КВг для получения ИК-спектров образцов, которые

— нерастворимы в обычных ИК растворителях;

— аморфны или имеют устойчивую кристаллическую структуру;

—не содержат ионов, способных к обмену.