Экология СПРАВОЧНИК

Ифракрасная область спектра была открыта около 1800 г. английским астрономом Уильямом Гершелем, который обнаружил, что термометр, помещенный за красным краем солнечного спектра, показывает заметное повышение температуры. Однако понадобилось свыше ста лет, прежде чем американский физик Кобленц опубликовал в 1905 г. обширный обзор ИК-спектров моногих классов органических и неорганических соединений и рассмотрел соответствие между спектрами и структурой. Широкое признание больших возможностей применения ИК-спектроскопии для решения структурных и аналитических задач в органической химии пришло только в начале 40-х годов. В это время были созданы автоматические регистрирующие приборы (первый из ИК-спектрометров был собран в Мичиганском университете, США, в 1937 г.), которые применяли в работе над некоторыми важными проблемами военного времени, такими, как анализ авиационных топлив, синтетических резин и волокон, выяснение структуры пенициллина [2, 4].[ ...]

Вскоре появились относительно недорогие, но достаточно хорошие коммерческие приборы, производство которых сильно выросло после 1950 г., и в настоящее время вряд ли найдутся лаборатории, работающие с органическими веществами и не имеющие ИК-спектрометров. Схема спектрофотометра высокого разрешения с дифракционной решеткой представлена на рис. 111.26.[ ...]

Свет от источника (керамический стержень, раскаленный проходящим по нему электрическим током) разделяется поровну зеркалами, расположенными определенным образом, на два луча, один из которых проходит через кювету с образцом Б, а другой через пустую кювету, или кювету сравнения, И.. Затем лучи сводятся с помощью вращающегося полукруглого зеркала, приводимого в движение моторчиком Мз, и полученный таким образом единый луч представляет собой чередование (с частотой 11 гц) луча, проходящего через образец, и луча сравнения [2].[ ...]

Спектральный диапазон ИК-спектрометров составляет обычно 200—4000 см-1 (разрешение полос до 0,001 см-1)- Качественный анализ на основе ИК-спектров возможен (в отличие от УФ-спектров) благодаря их высокой индивидуальности и существованию характеристических колебаний некоторых атомных групп, например, СНз, CN, NO2 и др. (табл. 111.12). Это наиболее важные колебания в ИК-спектрах (3700—1500 см-1), называемые областью функциональных групп [2].[ ...]

Идентификация неизвестного вещества по его ИК-спектру заключается в сопоставлении его спектра с эталонным, приведенным в атласе. Учитывая, что колебательные спектры, зарегистрированные на различных спектрометрах или в различных условиях, могут отличаться между собой, важнейшим условием сравнения спектров является стандартизация условий их регистрации. Информационно-поисковые системы, созданные на базе современной электронно-вычислительной техники, помогают отыскать нужный спектр в атласе.[ ...]

Совпадение спектральной кривой исследуемого вещества со спектральной кривой эталона свидетельствует об идентичности двух веществ. Отсутствие в спектре исследуемого вещества полос, наблюдаемых в спектре образца сравнения, однозначно указывает на то, что эти вещества различны. Присутствие в спектре исследуемого вещества большего числа полос по сравнению со спектром эталона может быть объяснено как загрязнением исследуемого вещества, так и различием обоих веществ [7].[ ...]

При идентификации молекул органических веществ особое внимание уделяют области спектра 1300—600 см-1. В эту область попадают полосы, отвечающие колебаниям одинарных связей С—С, С—И, С—О, а также многие деформационные колебания. В результате сильного взаимодействия этих колебаний отнесение полос к отдельным связям невозможно, однако весь набор полос в этой области спектра является характеристикой ядерно-го остова (скелета) молекулы в целом. Эту область называют областью отпечатков пальцев. По колебательным спектрам в этой . области можно идентифицировать даже изомеры (см. табл. 111.12). По этим спектрам (область «отпечатков пальцев»), используемым для идентификации соединений, обычно проводят качественный анализ смесей органических соединений и индивидуальных веществ. Однако надежность такой идентификации при анализе смесей не очень велика, так как многие функциональные группы (см. табл. 111.12) характерны для разных веществ, что приводит к перекрыванию полос поглощения, затрудняющему идентификацию [4].[ ...]

Наиболее надежные результаты можно получить с помощью ИКС лишь при исследовании индивидуальных химических соединений, например, выделенных из смеси загрязняющих веществ с помощью адсорбции, экстракции или хроматографическим способом. На комбинации подобных приемов (вьщеление и ИК-анализ) основан один из самых эффективных способов идентификации (см. главу V).[ ...]

Существует экспрессная методика определения нефтепродуктов по их ИК-спектрам (СН2 и СН3 — группы), которой широко пользуются в Европе. В России отдают предпочтение газохроматографической методике (она недавно утверждена в качестве стандартной при определении нефтепродуктов в природных и сточных водах). Отечественная методика по всем показателям значительно превосходит европейскую, так как позволяет (метод «отпечатков пальцев») не только определять количество нефтепродуктов, но и безошибочно устанавливать их тип (марка бензина или дизельного топлива, керосин, смазки, масла, мазуты и др.), что дает возможность установить источник загрязнения воды или почвы нефтепродуктами (подробнее об этом см. главу I).[ ...]

Рисунки к данной главе:

Схема инфракрасного двухлучевого спектрофотометра с дифракционной решеткой [2]. Mi — мотор, перемещающий оптический клин и перо самописца; М2 — мотор, вращающий решетку и барабан самописца; Мз — мотор, вращающий зеркальный прерыватель света; S — кювета с образцом; R — сравнительная кювета; F — оптический фильтр, поглощающий полностью всю ту область частот, которая является результатом дифракции более высоких порядков и которая при отсутствии фильтра накладывалась бы на измеряемую частоту.

ИК-спектры летучих продуктов деструкции сополимеров стирола - АБС-2501-К (а), МСН (б) и СФН-34 (в)

Типичная ИК-спектрограмма нефтепродуктов в морской воде, а, Ь — базисная линия; И — высота опорного пика (полосы поглощения).

Блок-схема фурье-спектрометра [7]

Вернуться к оглавлению