В О Р О НЕ Ж С К И Й ГО С УД А Р С ТВ Е ННЫ Й УНИ В Е Р С И ТЕ Т
ТЕ Х НИ К А И И НТЕ Р П Р Е ТА Ц И Я И НФ Р А К Р А С ...
10 downloads
204 Views
446KB Size
Report
This content was uploaded by our users and we assume good faith they have the permission to share this book. If you own the copyright to this book and it is wrongfully on our website, we offer a simple DMCA procedure to remove your content from our site. Start by pressing the button below!
Report copyright / DMCA form
В О Р О НЕ Ж С К И Й ГО С УД А Р С ТВ Е ННЫ Й УНИ В Е Р С И ТЕ Т
ТЕ Х НИ К А И И НТЕ Р П Р Е ТА Ц И Я И НФ Р А К Р А С НЫ Х С П Е К ТР О В П О ГЛО ЩЕ НИ Я О Р ГА НИ ЧЕ С К И Х М О ЛЕ К УЛ
Учебно -мето дическо е по со бие для студенто в С п ециа л ьн о с т ь "Ф изика " (010400)
В О РО НЕ Ж 2005
2
У т в е рж де но науч но-ме т одич е ским Сов е т ом физич е ского факульт е т а от 24 янв аря2005 года, п рот окол № 4.
Сост ав ит е ли: Р.П. В оробье в а, О .В . О в ч инников , М .А .Е фимов а.
У ч е бно-ме т одич е ское п особие п одгот ов ле но на кафе дре оп т ики и сп е ктроскоп ии физич е ского факульт е т а В ороне ж ского государст в е нного унив е рсит е т а. Ре коме ндуе т сядляст уде нт ов 5-го курса (дне в ного от де ле ния)
3
С О Д ЕР Ж А Н И Е В В Е ДЕ НИ Е … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … .3 1. Те хника И К сп е ктроскоп ии 1.1. Блок-схема абсорбц ионного ме т ода в моле кулярной сп е ктроскоп ии… … ...4 1.2.И ст оч ники И К-излуч е ния, т ип осв е т ит е ля. … … … … … … … … … … … … … ..6 1.3.Прие мники И К – излуч е ния… … … … … … … … … … … … … … … … … … … .… 7 1.4.М ат е риалы оп т ики дляИ К - област и сп е ктра… … … … … … … … … … … … … 8 1.5. О п т ич е скаясхема И К - монохромат ора. Схема Л ит т ров а… … … … … … … ..9 1.6. О т лич ит е льны е особе нност и сп е ктрофот оме т ров … … … … … … … … … .… 11 1.7.М е т оды п ригот ов ле нияв е щ е ст в дляре гист рац ии И К сп е ктров … … … … … 12 2.Практич е скаяработ а на И К сп е ктрофот оме т ре . 2.1. О снов ны е характе рист ики сп е ктрофот оме т ра UR-20… … … … … … … … .18 2.2. Нормали для градуиров ки. Пров е рка в осп роизв одимост и п рибора. В ы ч исле ние п огре ш ност и изме ре нияв олнов ы хч исе л… … … … … … … … … … .19 2.3. В ы бор услов ий зап иси И К сп е ктров ...… … … … … … … … … … … … … … … 21 2.4.Э ксп е риме нт альны е задания. Зап исьнормале й дляградуиров ки п рибора...22 3. И ндив идуальны е задания п о инт е рп ре т ац ии И К сп е ктров органич е скихмоле кул. 3.1. О бщ ий п одход кинт е рп ре т ац ии И К сп е ктров моле кул… … … … … … … .… 23 3.2. Задач и ст руктурно-груп п ов ого анализа… … … … … … … … … … … … … … ...26 3.3. Задач и иде нт ификац ии в е щ е ст в п о И К сп е ктру… … … … … … … … … … … .30 3.4. Задач и п о оп ре де ле нию т ип а заме щ е нияв моле куле … … … … … … … … … .34 3.5. Задач и п о иссле дов анию в нут ри- и ме ж моле кулярны хв заимоде й ст в ий груп п ат омов … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … ..36 КО НТРО Л Ь НЫ Е В О ПРО СЫ … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … . 37 Л И ТЕ РА ТУ РА … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … ...39 В ведение И нфракрасная абсорбц ионная сп е ктроскоп ия (И КС) – один из самы х расп рост ране нны хме т одов иссле дов ания св ой ст в и ст руктуры органич е скихи не органич е скихмоле кул. О н основ ан на изуч е нии коле бат е льно-в ращ ат е льны х сп е ктров лю бы х объе ктов в диап азоне 0,75-25μ (сре дняя И К област ь ст андарт ного сп е ктрофот оме т ра). Э т от в аж не й ш ий классич е ский ме т од абсорбц ионной моле кулярной сп е ктроскоп ии п озв оляе т , наряду с э ле ктронной сп е ктроскоп ие й в в идимой и ульт рафиоле т ов ой област и, иссле дов ат ь св ой ст в а и ст рукт уру лю бы х органич е ских и не органич е ских м оле кул, в ч аст ност и, ле карст в е нны х в е щ е ст в , биологич е ских и ме диц инских сист е м, объе ктов криминалист ич е ской э ксп е рт изы и т .д. Ц е ли наст оящ е го сп е ц иального п рактикума к курсу “М оле кулярная сп е ктроскоп ия” - ов ладе ние т е оре т ич е скими основ ами ме т ода инфракрасной абсорбц ионной сп е ктроскоп ии, п риобре т е ние знаний , уме ний и нав ы ков п олуч е нияи инт е рп ре т ац ии И К сп е ктров органич е скихмоле кул.
4
В ы п олне ние п рактикума в клю ч ае т э т ап ы , соде рж ащ ие в се не обходимы е разде лы коле бат е льной инфракрасной сп е ктроскоп ии: п роисхож де ние И К сп е ктров дв ух- и многоат омны х моле кул, особе нност и т е хники п олуч е ния сп е ктров в сре дне й И К област и, дост оинст в а и не дост ат ки от е ч е ст в е нны х и зарубе ж ны хИ К сп е ктрофот оме т ров , работ а с ними, индив идуальны е задания п о инт е рп ре т ац ии И К сп е ктров различ ны хобъе ктов . О св ое ние в се хразде лов п рактикума п ре дусмат рив ае т самост оят е льную работ у с науч ны м и монографиями, уч е бниками, ж урнальны ми ст ат ьями п о И К сп е ктроскоп ии и п асп орт ами п риборов . Для каж дого разде ла п ре длагаю т ся конт рольны е в оп росы . И нт е рп ре т ац ия И К сп е ктров в е де т сяна базе п ре дст ав ле нияо нормальны х коле баниях(малы х, гармонич е ских, не зав исимы х) в многоат омной моле куле и п онят ия о характе рист ич ност и и ст е п е ни характе рист ич ност и п олос п о ч аст от е . Э т о п ринц ип иально п озв оляе т ре ш ат ь с п омощ ью И К сп е ктроскоп ии дв е основ ны е задач и моле кулярного анализа: а) ст руктурно-груп п ов ой анализмоле кул; б) иссле дов ание в нут ри- и ме ж моле кулярны хв заимоде й ст в ий различ ны х груп п ат омов в моле куле . Данное уч е бно-ме т одич е ское п особие п ре дназнач е но для ст уде нт ов 5 курса кафе дры оп т ики и сп е ктроскоп ии, осв аив аю щ их в рамках сп е ц п рактикума ме т од И К сп е ктроскоп ии. О но мож е т бы т ьисп ользов ано т акж е п ри в ы п олне нии курсов ы х, дип лом ны х работ , НИ РС и магист е рских диссе рт ац ий , в кот оры хп риме няе т сяИ К сп е ктроскоп ия. 1. 1.1.
Т ехник а И К спек троск опии [4-12] Блок -схем а абсорбционного м етода спек троск опии
в
м олек улярной
О снов ны м ме т одом п ри п олуч е нии и ре гист рац ии И К сп е ктров яв ляе т ся абсорбц ионны й ме т од, блок-схема кот орого п ре дст ав ле на рис.1.1.
Рис.1.1. Блок-схема абсорбц ионного ме т ода. Глав ной особе нност ью абсорбц ионного ме т ода в И К сп е ктроскоп ии яв ляе т ся п риме не ние оп т ич е ского сп особа в озбуж де ния (в от лич ие от
5
э ле ктрич е ских сп особов в озбуж де ния ат омны х э миссионны х сп е ктров ). Э не ргия в озбуж де ния коле бат е льны х моле кулярны х сп е ктров в арьируе т ся в не обходимом для И К сп е ктров инт е рв але от 0.5 до 0.05 э В . При т акихэ не ргиях в озбуж де нияисклю ч е но разруш е ние объе кта иссле дов ания. Поглощ е ние св е т а иссле дуе мы м в е щ е ст в ом 2 п роисходит в соот в е т ст в ии с законом Л амбе рт а-Бе ра, кот оры й наиболе е п олно мож е т бы т ь п ре дст ав ле н для раст в ора иссле дуе мого в е щ е ст в а с конц е нт рац ие й С (моль/л), п ри т олщ ине п оглощ ае мого слояв l см длямонохромат ич е ского св е т а λ(или νсм -1) : , где
- молярны й коэ ффиц ие нт п оглощ е ния в е щ е ст в а, инт е нсив ност и п оглощ е нияраст в ора. При э т ом коэ ффиц ие нт п роп ускания:
яв ляю щ ий ся ме рой
, а оп т ич е скаяп лот ност ьв е щ е ст в а:
Э ксп е риме нт ально сп е ктр п оглощ е ния мож е т бы т ь зап исан на И К сп е ктроме т ре в в иде зав исимост и Т % (0÷100%) от ν см -1 или п осле соот в е т ст в ую щ е й обработ ки в в иде зав исимост и εν = f(νсм -1) или ελ= f(λ) (рис.1.2 (а) и (б) соот в е т ст в е нно).
Рис.1.2. Приме ры зап иси И К сп е ктров п оглощ е ния.
6
Сле дуе т обрат ит ь в нимание , ч т о в случ ае (а) п о оси в олнов ы хч исе л ν см -1 самоп исе ц п рибора п е ч ат ае т п е рв ую букв у, работ аю щ е й в схеме п ризмы (N NaCl, L – LiF, K – KBr) и п е рв ы е дв е ц ифры в олнов ого ч исла (нап р. N17 – NaCl 1700 см -1). М е рой инт е нсив ност и п оглощ е ния в э т ом случ ае яв ляю т ся минимумы п роп ускания, от ме ч е нны е зв е здоч ками длякаж дой п олосы . 1.2.И сточник и И К -излучения, тип осветителя В кач е ст в е ист оч ников излуч е ния в И К сп е ктрофот оме т рахисп ользую т ся т е ла накалив ания, даю щ ие инфракрасное излуч е ние п ри нагре в ании э ле ктрич е ским т оком. О снов ны е изних: 1)Ш т ифт Не рнст а - хруп кий э ле ме нт с в ы соким соп рот ив ле ние м, сост оящ ий глав ны м образом из п орош кообразны хсп е кш ихся окисе й ц иркония, т ория и ц е рияи св язую щ е го мат е риала. 2)Глобар – ст е рж е нь из карбида кре мния или э ле ме нт из какого-либо другого п одходящ е го мат е риала. При т е мп е рат уре 1100-1800°С в зав исимост и от мат е риала ист оч ника раскале нны й ш т ифт дае т излуч е ние не обходимой инт е нсив ност и. Диаме т р ист оч ника долж е н бы т ь дост ат оч но больш им, для т ого ч т обы е го изображ е ние бы ло ш ире е го в ходной и в ы ходной щ е ли п ри максимальном раскры т ии. В област и низких ч аст от (