ИК-СПЕКТРОСКОПИЯ

ИК-спектроскопию широко применяют для идентификации органических и неорганических соединений. Переходы между колебательными уровнями энергии отражают разность уровней энергии осциллятора, которые определяются формулой

где л = 0, 1, 2,...

Переходы осуществляются между соседними уровнями энергии, отличающимися значениями колебательного квантового числа п на + 1. Переходы с изменением п на +2 также иногда наблюдаются, но их интенсивность гораздо меньше. При нормальных температурах переход происходит, как правило, с основного колебательного уровня на первый возбужденный. Поэтому каждой частоте колебания молекул обычно соответствует одна линия. В качестве примера на рис.7.9 приведен спектр ИК-поглощения молекул воды в газовой фазе. Из рис. 7.9 видно, что в спектре присутствуют только две линии поглощения — 1700 и 3700 см-1, а не три, как это следовало из теории. Это объясняется тем, что два валентных колебания дают очень близкие частоты в области 3700 см-1, которые налагаются друг на друга, и их трудно различить. Третья частота деформационного колебания находится в области 1700 см-1. Как и следовало ожидать, частота деформационного колебания существенно ниже частот валентных колебаний.

Из рис. 7.9 также видно, что колебательные полосы на 1700 и 3700 м-1 состоят из множества отдельных линий. Это связано с тем, что каждый колебательный уровень энергии представляет собой совокупность вращательных уровней, и при переходах между колебательными уровнями происходят также переходы и между различными вращательными уровнями энергии.

Спектр ИК-поглощения молекул воды в газовой фазе

Рис. 7.9. Спектр ИК-поглощения молекул воды в газовой фазе

Молекулы с большим числом атомов имеют больше колебательных частот, и их спектры ИК-поглощения выглядят гораздо сложнее. В химической практике спектры ИК нередко регистрируют при пропускании света через твердые смеси, например с КВг, приготовленных в виде таблеток или в растворах. Вращательная структура в твердых и жидких образцах, как правило, не проявляется. На рис. 7.10 приведен ИК-спектр антрацена, зарегистрированный для раствора этого соединения в неполярной жидкости. Видно большое число полос на частотах вблизи 1000 см-1. Эта область спектра обычно служит для идентификации веществ, так как несмотря на сложную структуру спектра, молекулы обладают различающимися спектрами в этой части спектрального диапазона, чего нельзя часто сказать об области выше 1500 см-1.

ИК-спектр поглощения антрацена в растворе СС1

Рис. 7.10. ИК-спектр поглощения антрацена в растворе СС14

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >