С

Рис. 12.8. Вплив нагрівання на ІЧ

Спектри каолініту:

а - вихідний каолініт; б - каолініт при = 750 ⁰С; в - каолініт при = 1000 ⁰С; г - аморфний

кладніша справа із розпізнаванням магнетиту і монтморилоніту. Магнетит в цій області має широкі смуги поглинання слабкої інтенсивності і кількість його в базальтах складає від 3 до 5 мас %. Така кількість недостатня для ідентифікації смуг магнетиту. Найбільш характерною для монтморилоніту (5) є низькочастотна область, де спостерігаються дві достатньо вузькі смуги поглинання при 460 і 520 см^-1. Якщо порівняти спектр монтморилоніту із спектрами базальтів, то можна помітити, що на кривій (2) чітко проявляється смуга при 520 см^-1. Цей спектр відповідає базальту, в склад якого входить 20 мас. % монтморилоніту. В інших зразках базальтів останній або відсутній, або його значно менше, оскільки індивідуальної смуги поглинання в їх спектрах не спостерігається.

Необхідно відмітити, що не завжди метод порівняння із спектрами індивідуальних сполук і мінералів дає позитивний результат. В цьому випадку виникають певні труднощі.

Збільшення кількості компонентів у складній речовині приводить до значного ускладнення його спектру. З'являються смуги, супроводжуючи коливання різних хімічних груп, присутніх у різних сполуках. Для них часто спостерігаються коливання з близькими по значеннях частотами, що приводить до накладання смуг. Крім того, у складній речовині може відбуватись взаємодія між складовими, що також відображається на вигляді спектру.

Метод інфрачервоної спектроскопії застосовується не тільки для якісного аналізу мінералів, але і для вивчення процесів дегідратації і дегідроксилування деяких глинистих мінералів. Так, наприклад, термограма природного каолініту відображає два значних теплових ефекти: ендотермічний з максимумом при 590⁰ С і екзотермічний при 975⁰ С. Перший ефект обумовлений видаленням конституційної води. Другий - утворенням нової кристалічної речовини із продуктів розпаду каолініту. Спектри каолініту вихідного і нагрітого до 750 і 1000 ⁰С (рис. 12.8) дуже різко відрізняються один від одного. Смуги поглинання в області 3700 см^-1 , а також при 910 см^-1 повністю відсутні в спектрах нагрітих каолінітів. З цього можна зробити висновок, що дані смуги поглинання пов'язані із структурою алюмогідратного шару в каолініті, який в першу чергу зазнав руйнування при нагріванні. Видалення гідроксильних груп із гіббситового шару приводить до корінної перебудови кристалічної структури каолініту.

12.5. Питання самоконтролю

1. Суть методу інфрачервоної спектроскопії та його застосування.

2. Пояснення утворення двох типів коливань зв’язаних атомів – валентних і деформаційних та їх позначення.

3. Що слід розуміти під характеристичними частотами груп атомів та характеристичними смугами поглинання?

4. Способи зображення інфрачервоних спектрів.

5. Призначення спектрометра та опис його схеми.

6. Штифт Нернста і глобар як джерела інфрачервоного випромінювання.

7. Два типа монохроматорів та їх оптичні характеристики. Приймачі випромінювання.

8. Методи приготування досліджуваних зразків.

9. Пояснити оптико-механічну схему приладу UR - 20.

10. Ідентифікація смуг поглинання інфрачервоного спектру невідомої речовини.

11. Ідентифікація смуг поглинання та приклад вивчення мінерального складу базальтів.

12. Ідентифікація смуг поглинання та приклад вивчення дегідратації каолініту.

Література

1. Горшков В.С., Тимашев В.В., Савельев В.Г. Методы физико-химического анализа вяжущих веществ. - М.: Высш. школа, 1981. -335с.

2. Хмельницкий Р.А, Современные методы исследования агрономических обьектов, - М.: Высш. школа, 1981. -256с.

3. Гончаров Г.Н., 3орина М.Л., Сухаржевский С.М. Спектроскопические методы в геохимии.-Л.: ЛГУ, 1982. -292с.

4. Мчедлов-Петросян О.П. Химия неорганических строительных материалов. - М.: Стройиздат, 1988. -304с.

5. Гурецкий Й.Я. й др. Практикум по физико-химическим методам анализа. -М.: Химия, 1987. -248с.

6. Кеслер Й. Методы инфракрасной спектроскопии в неорганическом анализе. - М.: Мир, 1969. -286с.

7. Новиков Г.И. Физические методы неорганической химии. - Минск: Высш. школа, 1975.-260с.

8. Беллами Л. Инфракрасные спектры сложных молекул. - М.: ИЛ, 1963,-590с.

9. Беллами Л. Новые данные по ИК-спектрам. -М.: Мир, 1971. -318с.

10. Наканиси К. Инфракрасные спектры и строение органических соединений,-М.: Мир, 1965.-210с.

11. Накамото К. Инфракрасные спектры неорганических и координационных соединений. - Мир, 1966. -411с.

12. Лоусон К. Инфракрасные спектры поглощения неорганических веществ,- М.: Мир, 1964. -297с.

13. Григорьев А.И. Введение в колебательную спектроскопию неорганических соединений.-МГУ, 1977. -84с.

14. Попов Г.С. й др. Инфракрасные спектры поглощения полимеров и вспомогательннх веществ. - Л.: Химия, 1969.-356с.

15. Вечкасов И.А. й др. Приборы и методы анализа в ближней инфракрасной области. - М.: Химия, 1977. -280с.