Определение методов ИК-спектроскопии некоторых органических соединений и продуктов их горения

В современном мире происходит большое число пожаров, для которых зачастую трудно сразу и уверенно сказать, что явилось причиной пожара. Для определения веществ и материалов, которые выступили возможными инициаторами пожара, прибегают к помощи испытательных пожарных лабораторий, в которых с помощью современного оборудования и специальных методов анализа веществ можно установить вероятные причины пожара.

Независимо от решения частных вопросов, любой метод анализа, в особенности в случае прикладных задач, должен соответствовать требованию получения необходимой информации в возможно более короткий срок и наименьшими затратами. Кроме этого, выводы, сделанные на основании этой информации, должны быть полными и однозначными.

Инициатором горения зачастую могут являться легковоспламеняемые (ЛВЖ) и горючие (ГЖ) жидкости, характерными представителями которых являются органические вещества. Для установления особенностей химического состава ЛВЖ и ГЖ, на основе которых производится их выявление и идентификация, рекомендуются базовые аналитические методы: инфракрасная спектроскопия (ИКС), флуоресцентная спектроскопия (ФлС), газовая или жидкостная хроматография (ГЖХ). Среди вышеперечисленных методов, ИКС не является широко применяемым методом определения веществ и материалов в лабораториях ИПЛ, но тем не менее, вероятно самый экспрессный и информативный метод.

На ряду с установлением специфики углеводородной молекулы метод ИКС позволяет выявлять наличие неуглеводородных компонентов в составе анализируемых ЛВЖ и ГЖ, а также диагностировать их по полосам поглощения соответствующих функциональных групп.

Целью проведенной работы является идентификация некоторых органических соединений методом ИКС.

В работе рассмотрены следующие объекты:

  • 1. масло льняное, растительная смесь для салатов (СТО 58616579-001-2009);
  • 2. масло подсолнечное (ГОСТ 1129-2013);
  • 3. керосин, марка ТС-1 (ГОСТ 10227-86 с изм. 1-3);
  • 4. бензин, марка АИ-98;
  • 5. дизельное топливо евро II.

Регистрация ИК-спектров проводилась в диапазоне 650-4000 см-1 с разрешением 4 см-1, с использованием ИК-Фурье спектрометра «ИнфраЛЮМ ФТ-08» и приставки НПВО, оснащенной кристаллом - анализатором ZnSe-Для улучшения соотношения сигнал - шум осуществлялось накопление спектров в количестве 93 шт с последующим их усреднением.

Для исследования готовились образцы ткани («Бязь») размером 300*300 мм, которые пропитывались рассматриваемыми жидкостями в пропорции 2/1 по массе. После чего ткань подвергалась воздействию открытого огня и последующему тушению водой.

После термического воздействия часть образца измельчалось и помещалось в колбу, для экстракции ЛВЖ или ГЖ. В качестве экстрагента использовано 70 мл тетрахлорметана. После 10 минут экстрагирования экстракт отфильтровывался и проводился его спектральный анализ.

На рисунке 1 представлено сопоставление спектров поглощения керосина КС-1 и бензина Аи-98, которые могут быть рассмотрены как характерные, в той или иной степени, для всех исследуемых образцов. Можно отметить две спектральные области, отвечающие колебаниям связи С-Н в функциональных группах -СНЗ и -СН2- [1,2]: область 1 - деформационные колебания, а область 2 - валентные, соответственно. Эти колебания характерны для всех образцов, что является свидетельством того, что все они закономерно относятся к углеводородам. Кроме этого на спектрах видны другие полосы поглощения, которые отвечают специфичным колебаниям и являются индивидуальными признаками каждого исследуемого вещества. Именно наличие этих особенностей позволяет идентифицировать каждое вещество по отдельности в объектах экспертного анализа, изъятых с места возгорания.

Сопоставление ИК - спектров поглощения керосина КС-1 и бензина Аи-98

Рис. 1. Сопоставление ИК - спектров поглощения керосина КС-1 и бензина Аи-98

На рисунке 2 представлено сопоставление спектров поглощения экстрактов образцов обработанных керосином КС-1 и бензином АИ-98 после воздействия на них открытого огня.

Можно отметить отсутствие в спектре полос поглощения, которые можно было бы отнести к ткани или продуктам ее термической деструкции. Это гарантирует однозначность идентификации ЛВЖ или ГЖ в экстрактах образцов экспертного анализа. Для экстракта керосина характерно наличие тех же самых полос что и для исходного образца, что подтверждает целесообразность использования метода экстракции для определения следов нефтепродуктов на различных веществах и материалах, изъятых с места пожара.

ИК-спектры поглощения экстрактов образцов обработанных керосином КС-1 и бензином АИ-98

Рис. 2. ИК-спектры поглощения экстрактов образцов обработанных керосином КС-1 и бензином АИ-98

после воздействия на них открытого огня

На основании проведенных экспериментальных исследований показана возможность определения органических соединений. Выявлены спектральные особенности, позволяющие выявлять и идентифицировать отдельные вещества в объектах с места возгорания. Для рекомендации к внедрению данного метода необходимо: расширение спектральной базы; модификация метода для идентификации многокомпонентных смесей.

Литература

  • 1. Плиев Т.Н. Молекулярная спектроскопия. В 5-ти т. - Владикавказ: «Иристон», 2001.Т. 5 - 2002,- 596 с.
  • 2. Тарасевич Б.Н. ИК спектры основных классов органических соединений. Справочные материалы.- Москва: МГУ.- 2012. - 54 с.
 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >