- •Колебательная спектроскопия
- •Спектральные области и методики
- •Определение и особенности ИКС
- ••Инфракрасная спектроскопия является универсальным методом определения важных функциональных групп, а также структурных фрагментов
- •Происхождение инфракрасных спектров. Колебания атомов в молекуле
- ••Поглощение инфракрасного излучения веществом вызывает переходы между колебательными уровнями основного электронного состояния. При
- •Происхождение инфракрасных спектров. Колебания атомов в молекуле
- •Происхождение инфракрасных спектров. Колебания атомов в молекуле
- ••Колебательная спектральная линия из-за наложения вращательных переходов превращается в полосу, состоящую из множества
- ••Менее вероятным переходам на более высокие колебательные подуровни
- •Рис 1. Потенциальные кривые, уровни энергии и схематические спектры гармонического (1) и ангармонического
- •Происхождение инфракрасных спектров. Колебания атомов в молекуле
- •Схема энергетических уровней в молекуле, иллюстрирующая поглощение излучения
- •Правила отбора для ИК-спектроскопии
- ••Все колебания в молекуле можно разделить на два типа: валентные и деформационные. Если
- ••Молекулы, имеющие центр симметрии, лишены дипольного момента и не приобретают его в процессе
- ••Если при колебаниях молекулы изменяется угол между связями без изменения длины связей, то
- •Рис 3. Валентные и деформационные колебания метиленовой группы
- •Колебания и спектры многоатомных молекул
- •Колебания и спектры многоатомных молекул
- •Каждая полоса в ИК-спектре характеризуется следующими параметрами:
- •Рис 5. Схема ИК-спектрометра (UR-10, UR-20, ИКС-29 и др.)
- •Современный ИК-спектрометр
- •Источники излучения ИК-спектров
- •Подготовка образцов для снятия ИК-спектров
- •Пробы для ИК-спектров
- •Держатель таблеток
- •Пресс и матрица для приготовления
- •Кювета жидкостная разборная
- •Монохроматоры (монохроматизаторы)
- •Детекторы для ИК-спектров
- •Пример ИК-спектра органического вещества
- •Рис 7. Частоты колебаний связей между атомами
- •Условия идентификации веществ и расшифровки структуры
- •Условия идентификации веществ и расшифровки структуры
- •Рис 8. ИК-спектр н-гексана СН3(СН2)4СН3
- •Рис 10. ИК-спектр гексанола-2 СН3(CH2)3СН(ОН)СН3
- •Рис 11. ИК-спектр гексанона-2 СН3(CH2)3С(О)СН3
- •Рис 12. ИК-спектр толуола С6H5СН3
- •Преимущества метода ИК-спектроскопии
- ••Комбинационное рассеяние света
- ••Рассеяние, происходящее на флуктуациях плотности, называется молекулярным или рэлеевским, оно происходит без изменения
- •Спектроскопия комбинационного рассеяния
- •Основы метода
- ••Спектр рассеянного света содержит, кроме спектральных линий, характеризующих падающий на среду свет, дополнительные
- •Квантовая теория
- •Исследуемое вещество облучается световой волной с частотой, на которой данное вещество не поглощает,
- •При взаимодействии электромагнитного излучения с веществом происходит поляризация молекулы, ее деформация в поле
- •Из поляризованного состояния молекула возвращается не на первоначальный, а на какой-то другой энергетический
- •Обычно эти дополнительные комбинационные линии соответствуют изменениям во вращательном и колебательном движении атомов
- •В отличие от люминесценции, которая также представляет собой вторичное излучение с измененной частотой,
- •Спектры комбинационного рассеяния являются одним из случаев молекулярных спектров, в которых проявляется строение
- •Пример спектра КР
- •Основные блоки установки для снятия спектров КР
- •Схема установки со спектрометром ИСП-15
- •Современный КР-спектрометр (RMP-300)
- •Преимущества КР спектроскопии
- •Преимущества КР спектроскопии
Рис 10. ИК-спектр гексанола-2 СН3(CH2)3СН(ОН)СН3
41
Рис 11. ИК-спектр гексанона-2 СН3(CH2)3С(О)СН3
42
Рис 12. ИК-спектр толуола С6H5СН3
43
Преимущества метода ИК-спектроскопии
•Является молекулярно-специфичным, что позволяет получать информацию о функциональных группах в молекуле – их типе, взаимодействиях и ориентациях
•Является селективным по отношению к изомерам, благодаря «области отпечатков пальцев»
•Является методом количественного недеструктивного анализа, даже по отношению к неустойчивым соединениям. Позволяет определять содержание от 0.1% до 100%.
•Метод позволяет получать информацию о твердых, жидких и газообразных веществах, о поверхностях, о локальных областях и слоистых структурах
44
•Комбинационное рассеяние света
•При прохождении света через вещество рассеяние света отмечается только на неоднородностях среды, оно становится существенным, когда эти неоднородности по своим размерам приближаются к длине волны падающего света. Одним из видов неоднородностей в чистом веществе могут быть флуктуации плотности, возникающие вследствие теплового движения молекул.
45
•Рассеяние, происходящее на флуктуациях плотности, называется молекулярным или рэлеевским, оно происходит без изменения
частоты рассеянного света (по сравнению с падающим). Сущность же комбинационного рассеяния состоит в появлении в спектре рассеянного света новых частот, являющихся комбинациями частот падающего излучения и собственных частот молекулы (колебательных и вращательных). Эти новые частоты в спектре рассеяния (которые зависят от строения молекулы) и называются спектром
комбинационного рассеяния |
46 |
|
Спектроскопия комбинационного рассеяния
Рэлеевское рассеяние - рассеяние света без изменения длины волны на частицах, неоднородностях или других объектах.
Комбинационное рассеяние света (эффект Рамана) - рассеяние оптического излучения на молекулах вещества (твѐрдого, жидкого или газообразного), сопровождающееся изменением его частоты.
КРС было открыто Г. С. Ландсбергом и Л. И. Мандельштамом в 1928 г. при исследовании рассеяния света в кристаллах и одновременно Ч. В. Раманом и К. С. Кришнаном при исследовании рассеяния света в жидкостях. В зарубежной литературе комбинационное рассеяние света обычно называют эффектом Рамана.
47
Основы метода
• Исследуемое вещество облучается световой волной с частотой, на которой данное вещество не поглощает, т.е. квант света недостаточно велик, чтобы перевести молекулу в возбужденное электронное состояние.
• При взаимодействии электромагнитного излучения с веществом происходит поляризация молекулы, ее деформация в поле электромагнитной волны, когда электроны молекулы сдвигаются в одну сторону, а положительно заряженные ядра – в другую. Молекула приобретает энергию Е.
• Из поляризованного состояния молекула возвращается не на первоначальный, а на какой-то
другой энергетический уровень.
48
•Спектр рассеянного света содержит, кроме спектральных линий, характеризующих падающий на среду свет, дополнительные линии, симметрично расположенные с низкочастотной и высокочастотной сторон около спектральных линий первичного света (стоксовская и антистоксовская компоненты рассеяния).
•Обычно эти дополнительные комбинационные линии соответствуют изменениям во вращательном и колебательном движении атомов в молекуле или в кристаллической решетке.
•В отличие от люминесценции, которая также представляет собой вторичное излучение с измененной частотой, при комбинационном рассеянии света рассеивающая система не переходит в возбужденное состояние на конечные (хотя бы и малые) интервалы времени.
49
Квантовая теория
Объясняет не только сдвиги частот, но и разницу в интенсивностях различных пиков спектра рассеяния
50