
- •* Справочннй материал для расшифровки ик спектров приведен на с. 317-322.
- •Ріис. 176. Область спектра 3000-- 2800 см-1:
- •Вьібор оптимальних условий записи спектра
- •§ 62. Количественньїй анализ по ик спектрам поглощения
- •Причини, связанньїе с физико-химическими свойствами проби.
- •Рассмотрим простейший случай, когда в смеси всего два погло- щающих компонента с перекрьівающимися полосами поглощения.
К
основним условиям, определяющим качество
записи спектра,
относятся:
толщина
поглощающего слоя;
ширина
входной и вьіходной щелей;
скорость
сканирования спектра;
усиление
аналитического сигнала. •
Толщина
поглощающего слоя. Толщина слоя наряду
с концен-
трацией поглощающего
вещества в пробе определяет
интенсивность
излучения данной
длиньї волньї, прошедшего через пробу,
а следо-
вательно,
абсорбционность Л = и пропускание
Ф( Фо
При
очень большой толщине поглощающего
слоя близкие поло-
си поглощения в
спектре сливаются в одну широкую, а
максимуми
интенсивности полос
«срезаются»
(рис.
178). Позтому оказнвается а°/о
невозможним
ни определение по-
ложення максимумов
полос, ни
определение соответствующих
им
значений А
и т.
При
малой толщине слоя по-
лоси поглощения
могут вказать-
ся настолько слабими,
что их не-
возможно будет различить
на фо-
не флуктуаций интенсивности.
Внбор
толщини поглощающе-
го слоя — одна
из самих ответст-
венннх задач как
для качествен-
ного, так и для
количественного
анализа. Для
первичного озна-
комления со спектром
вещества
рекомендуется так подобрать
тол-
щину поглощающего слоя, что-
бн
пропускание на^ самих интенсивньїх
полосах поглощения било
5—10%. В
дальнейшем полезно снимать спектр
проби несколько
раз с разной толщиной
слоя: при малой толщине слоя
определять
положення н интенсивность
наиболее интенсивньїх полос, а при
большой
толщине слоя виявить наиболее слабие
полоси. Если в
спектрофотометре
имеется приспособление для растяжения
спектра
по оси интенсивностей, то
вместо изменения толщини поглощаю-
щего
слоя можно записьівать спектри проби
с разной степенью
растяжения.
Если
оказивается, что даже при самой малой
толщине слоя, например при толщине
раздавленной капли жидкости или пасти,
по- глощение все же слишком велико,
следует уменьшить концентр ацию
поглощающего вещества в пробе добавлением
соответствующего растворителя или
вазелинового масла.
Если
же, наоборот, раздавленная капля жидкости
или пасти
Рис.
178.
Участок спектра органиче- ского
соединения, снятьш при раз- личной
толщине поглощающего слоя: /—большая
толщина; 2
— малая
11*
315Вьібор оптимальних условий записи спектра
|
Ітпх |
|
|
1 т |
|
|
1 А? 1 1 1 |
і ^ 1 { [ 1 ( 1 |
|
|
V ОПТ |
воспроизводимьіе
сигнальї.
При очень широких
щелях
снижается разрешающая
способность.
Близкие поло-
сьі поглощения
сливаются.
Из-за немонохроматичности
■излучения,
падающего на
приемник, максимуми полос
заметно
сннжаются (рис.
179,6).
Оптимальную
. ширину
щелей подбирают
зкспери-
ментально. Для зтого с раз-
ной
шириной входной и вьіходной щелей
записнвают участок спект-
ра,
включающий узкую интенсивную полосу.
Во всех спектрах из-
меряют величиньї
А
или х
в максимуме зтой полоси и строят гра-
фик
зависимости А—т
от шириньї щелей монохроматора.
Оптималь-
ная ширина соответствуеі
точке перегиба на зтом графике
(рис.
180,а).
Скорость сканирования спектра. Желательно
записнвать спек-
три за короткое время,
т. е. с большой скоростью сканирования.
Но
из-за
значительной инерционности приемников
ИК излучения при-
емно-усилительное
устройство спектрофотометра не
«успевает» сле-
Рис.
180. Зависимость интенсивности в максимуме
исследуемой полосьі от спект- ральной
ширини щели монохроматора (а)
и
скорости сканирования (б)
316
дить
за изменением интенсивности. Полоси
поглощения становят- ся более широкими,
их максимуми снижаются. Может произойти
смещение полос. Некоторне полоси не
вьіписнваются совсем (см. рис. 179, в).
Зкспериментальний
вибор скорости сканирования аналогичен
вибору ширини щели. При оптимальной
ширине щелей и опреде- ленном усилении
несколько раз записивают участок
спектра с уз- кой интенсивной полосой,
меняя каждий раз скорость сканирования.
В максимуме вьібранной полоси измеряют
абсорбционность во всех записанних
спектрах и строят график ее зависимости
от скорости сканирования (рис. 180, б).
Оптимальная скорость сканирования
соответствует точке перегиба на кривой.
Усиление
аналитического сигнала. При
большом усилении появ- ляются «шуми»,
на фоне которнх можно не заметить слабне
полоси поглощения. При очень малом
усилении происходит задержка пера, в
спектре появляются «ступеньки», которие
ошибочно можно принять за неразрешенние
полоси поглощения (см. рис. 179, г).
Чтобн
получить качественньїй спектр, несущий
надежную информа- цию о составе вещества
и структуре его молекул, необходимо
подо- брать оптимальние условия снятия
спектра. Значительно облегча- ется
работа на современних ИК спектрофотометрах
високого клас- са, в которих по одному
заданному условию ЗВМ подбирает все
©стальние.
Справочньїй
материал для
расшифровки
ИК
спектров
На
основании многочисленних експериментальних
данних со- ставлени различние диаграмми,
таблици, атласи, картотеки, в которих
можно найти частоти характеристических
полос, сведения о их интенсивности и
другие данньїе, полезньїе для расшифровки
спектров.
Корреляционньїе
диаграммьі (рис.
181 и 182). Такие диаграмми используют для
предварительного отнесения полос
поглощения. На диаграммах примерно
указани пределн частот, в которих погло-
щают определенньїе группи атомов, дани
примернне интенсивности полос. На
рис. 181 приведена одна из разновидностей
корреля- ционньїх диаграмм, содержащая
только положение полос поглощения
кислородсодержащих групп атомов. В ней
принятьі следующие сокращения: у
— валентньїе колебания; б — деформационнне
колебания; «с.» — сильная полоса;
«ср.» — полоса средней интенсивности;
«сл.» — слабая полоса; «пер.» — полоса
переменной интенсивности. Аналогичнне
диаграмми єсть и для других поглощающих
групп. Существуют корреляционньїе
диаграмми и других типов, где одновременно
приводится положение полос всех
поглощающих групп атомов. Простейшая
из таких диаграмм изображена на рис.
182.
По
корреляционной диаграмме можно очень
бистро сделать предположение о
принадлежности полоси поглощения той
или иной группе. Например, в спектре
появилась сильная полоса поглощения
Зі
7
1740
см~*. Обе диаграммьі позволяют предположить,
что зта полоса относится к валентньїм
колебаниям группьі С = 0, других каких-
либо вьіводов о составе соединения, в
которое входит зта группа, сделать по
диаграммам нельзя. Для зтого нужньї
более детальньїе справочние материальї.
Таблицьі.
Существуют разнообразнне таблидьі,
помогающие в расшифровке ИК спектрсш.
Имеются, например, таблидьі, подоб-
Деформационньїе
колебания
N—Н;
О—Н; С—Н
Валентньїе
колебания
=с—н=с—н с=с=с
С=К
N—Н С—Н с_н С=С
О—Н С=С С=0
С—С; С—О; С—N
,
1 І 1 1 І 1 ^ 1 І
3400 3100 2800 2500 2200 1900 1600 1300 1000
ш,
см-1
Рис.
182. Простейшая корреляционная диаграмма
ньіе
корреляционньїм диаграммам, по которьім
можно сделать лишь грубне отнесения
полос поглощения, например, табл. 24.
Таблицьі
характеристических частот дают более
точньїе значе:
ния волновьіх чисел. В табл. 25 включеньї
только те сведения, кото- рне бьіли
использованьї в рассмотренньїх вьіше
примерах расшиф- ровки ИК спектров.
Аналогичньїе таблицьі имеются для всех
клас- сов химических соединений и всех
функциональньїх групп.
Атласи.
В настоящее время полученьї спектри
очень многих ор- ганических и неорганических
соединений. Однако до сих пор они
недостаточно систематизированьї. Часто
нужньїе данньїе приходит- ся искать в
оригинальной литературе. Ведется
большая работа по систематизации
спектров, составляются атласн, картотеки,
подби- раются наиболее удобньїе системи
спектров. Существует множест- во
различньїх атласов и других справочньїх
материалов, в которьіх приведеньї
спектральньїе кривьіе веществ, указаньї
частотьі основних полос поглощения,
даньї некоторьіе физические константи
— температури плавлення, кипения,
плотность; указанн условия ре- тистрации
спектра и подготовки проби. Некоторьіе
атласн изданн в виде отдельних книг,
другие —■ в виде карточек. Есть атласи,
включающие материальї только одного
какого-либо класса химических
соединений, есть атласи более полине,
где все спектри рас- положеньї либо в
алфавитном порядке названий химических
ве- ідеств, либо по классам химических
соединений. С помощью атласов
319
Наблюдаемая в спектре полоса поглощения, см * |
Предполагаемое отнесение лолосьі (по корреляционной диагра.мме) |
_ 0 Отнесение лолосьі (по таблице характеристических частот) |
|
|
|