1. Происхождение спектров поглощения

Появление полос поглощения обусловлено дискретностью энергетических состояний поглощающих частиц и квантовой природой электромагнитного излучения. Интенсивно поглощаются кванты света, которые соответствуют энергии возбуждения частицы. При поглощении квантов света происходит увеличение внутренней энергии частицы, которая складывается из энергии вращения частицы как целого, энергии колебания атомов и дви­жения электронов:

, (5)

где Е_вр — вращательная, Е_кол—колебательная, Е_эл—электронная энергия.

Уравнение (5) должно включать также слагаемые энергии тонкой и сверхтонкой структуры, связанные с электронным и ядерным спином, поправку на приближенность аддитивной схемы и некоторые другие слагаемые, которыми в первом приближении можно пренебречь.

По энергии вращательное, колебательное и электронное движение различаются весьма существенно, причем Е_вр<<Е_кол<< Е_эл. Их числовые значения относятся примерно как 1 : 10² : 10³ Каждый вид внутренней энергии молекулы, как уже отмечалось, имеет квантовый характер и может быть охарактеризован определенным набором энергетических уровней или термов и соответствующих квантовых чисел

4. Основные узлы приборов абсорбционной спектроскопии

При всем многообразии схем и конструктивных особенностей приборов абсорбционной спектроскопии в каждом из них имеется несколько основных узлов, функции которых примерно одинаковы в разных приборах. Такими узлами являются: источник света, монохроматизатор света, кювета с исследуемым веществом, рецептор (приемник света).

К этим основным узлам следует добавить оптическую систему, состоящую из линз, призм и зеркал, которая служит для создания параллельного пучка света, при изменении направления и фокусиров­ки света, а также систему для уравнивания интенсивности свето­вых потоков (диафрагмы, оптические клинья и т д.).

В приборах абсорбционной спектроскопии свет от источника освещения проходит через монохроматизатор и падает на кювету с исследуемым веществом. Интенсивность монохроматического света, прошедшего через кювету, измеряется приемником света (рецептором). Практически обычно определяют отношение интенсивностей монохроматического света, прошедшего через исследуе­мый раствор и через растворитель или специально выбранный раствор сравнения.

5. Качественный анализ

Наибольший интерес с точки зрения качественного анализа представляют колебательные (вернее колебательно-вращатель­ные) спектры. Они весьма характерны, и в иностранной литературе их нередко называют fingerprint, т. е. отпечатки пальцев, имея в виду неповторимость инфракрасного спектра соединения.

Экспериментальные исследования колебательно-вращательных спектров показали, что полосы при некоторых частотах можно принеси в соответствие с колебаниями определенных групп ато­мов или отдельных атомов в молекуле. Такие частоты назвали характеристическими. Различные молекулы, содержащие одну и ту же связь или одну и ту же атомную группировку, будут давать в ИК-спектре полосы поглощения в области одной и той же характеристической частоты. Это и является основой качественно­го анализа по инфракрасным спектрам. Характеристические частоты дают возможность установить по спектру наличие определенных групп атомов в молекуле и тем самым позволяют судить о качественном составе вещества и строении молекул.

Отсутствие в инфракрасном спектре полосы, связанной с какой-то характеристической частотой, является обычным надежным до­казательством отсутствия определенной группы в молекуле. В то же время наличие полосы в некотором участке спектра представляет собой менее доказательное свидетельство, т. е оно еще не всегда или не полностью доказывает присутствие предполагаемой группы в молекуле.