3. Структурный анализ по спектрам комбинационного рассеивания

Спектры комбинационного рассеивания позволяют получить дополнительные данные о колебательных состояниях в молекуле, которые вместе с данными ИК спектров поглощения устанавливают структурные элементы молекул.

Особенности получения спектров комбинационного рассеивания (по сравнению с получением ИК спектров):

1. Вещества в газообразном состоянии легче изучать по ИК спектрам (если газы дают эти спектры). Однако молекулы типа H₂, N₂, не имеющие дипольных моментов, не дают ИК спектры, и могут быть исследованы только при помощи спектров комбинационного рассеивания.

2. Окрашенные и мутные вещества неблагоприятны для получения спектров комбинационного рассеивания, следовательно изучаются только с помощью ИК спектров.

3. Спектры комбинационного рассеивания могут давать частоты в интервале 0..4000 см^-1. Отсюда следует легкодоступность исследованию молекулы с колебаниями, лежащими ниже 250 см^-1. В ИК области наблюдение таких колебаний затруднено.

4. Водные растворы могут быть вполне изучены при помощи спектров комбинационного рассеивания, так как исследование в ИК области сильно мешает спектр поглощения воды.

2.4. Общие схемы проведения спектрального анализа

2 .4.1. Эмиссионный спектральный анализ

2.4.а – схема эмиссионного спектрального анализа

2.4.б – схема абсорбционного спектрального анализа

1 – источник света, 2 – осветительная линза, 3 – кювета для анализируемой пробы, 4 – спектральный аппарат, 5 – регистрация спектра, 6 – определение λ спектральных линий или полос, 7 – качественный анализ пробы с помощью атласов и таблиц, 8 – определение интенсивностей линий или полос, 9 – количесвенный анализ пробы по градировочному графику.

Для того, чтобы вещество излучало свет необходимо передать дополнительную энергию и перевести атомы и молекулы в возбуждённое состояние. Возвращаясь в исходное состояние они отдают избыточную энергию в виде света.

При эмиссионном анализе анализируемая проба переводится в газообразное состояние путём испарения. Испарение и возбуждение осуществляется в источнике света, в качестве которых используют различные типы электрического разряда в газах: дугу, искру. Для получения разряда служат генераторы. Излучение света складывается из излучения атомов газов, присутствующих в пробе. Для анализа необходимо выделить излучение любого элемента. Это осуществляется с помощью спектральных аппаратов, в которых лучи с разными длинами волн разделяются и получаются спектры. Свет, разложенный в спектр можно рассматривать визуально или зарегистрировать с помощью фотопластинки. При качественном анализе необходимо определить, к излучению какого элемента относится та или иная линия. Для этого нужно найти λ линии по её положению в спектре, а затем с помощью таблиц определить её принадлежность тому или иному элементу. Для рассмотрения увеличенного изображения спектра на фотопластинке и определения длины волны служат спектропроекторы, измерительные микроскопы. Интенсивность спектральных линий растёт с увеличением концентрации элементов в пробе. Так, для проведения количественного анализа надо найти интенсивность одной спектральной линии определяемого элемента. Интенсивность линии измеряют по её почернению на фотографии спектра – спектрограмме. Величину почернения определяют на микрофотометрах. Связь между интенсивностью линий в спектре и концентрацией элементов в анализируемой пробе устанавливают с помощью эталонов, т.е. образцом с точно известным химическим составом. Эту связь обычно выражают в виде градуированных графиков.

В настоящее время вся система регистрации и анализа модифицирована в одной общей компьютеризированной системе – анализаторе спектров.