Техника измерения

Автоматический инфракрасный спектрофотометр и его принципиальная схема приведена на рис. 1 и 2.

Рис.2 Принципиальная схема спектрофотометра UR 20

Для наблюдения спектров поглощения или испускания необходимы следующие основные элементы:

1. Источник излучения;

2. Кювета с образцом

3. Приспособление для установления параметров спектра;

4. Устройство с помощью которого измеряется интенсивность излучения, прошедшего через образец.

5. регистрирующее устройство.

Для получения ИК-спектров образец помещают на пути одного из лучей двухлучевого ИК-спектрофотометра и измеряют зависимость относительной интенсивности проходящего (и, следовательно, поглощающего) света от длины волны (или волнового числа). Обычным источником инфракрасного излучения служит штифт Нернста, представляющий собой стержень из сплавов окислов циркония, иттрия, эрбия, нагреваемые до 1500^ОС. Для получения монохроматического света используют призмы или дифракционные решетки; последние обладают большей разрешающей способностью. Для изготовления кювет или стекол, применяемые при снятии ИК-спектров используют галогениды металлов (NaCl, KBr). Для этих целей не годится кварц или стекло, они сильно поглощают по всей области ИК-спектра.

Наиболее часто используемым для снятия спектра прибором является спектрофотометр ИК-20. Луч света, подаваемый из источника, попеременно проходит через призму с веществом и кювету сравнения. После этого пучок попадает на монохроматор и расщепляется на спектральные линии. Если имеется разность между пучком, прошедшим через кювету сравнения и пучком, пропущенным через призму с веществом, то это поглощение регистрируется и подается на самописец.

Образец, для которого снимается ИК-спектр должен быть сухим, иначе он растворит кювету и кроме того оно очень сильно поглощает в области 3000-3700 см^-1, т.е. эта область становится закрытой для определения.

Жидкое соединение снимают в тонком слое, помещая его между двумя пластинами из NaCl, KCl или KBr.

Для снятия твердого вещества его либо прессуют в таблетки, разбавив добавлением галогенида какого-либо щелочного металла, обычно на 1 мг вещества берут 100-200 мг галогенида. Смешивают компоненты таблетки, тщательно растворяют, высушивают и прессуют при нагревании и высоком давлении (не мене 1800 атм.). При этом получается прозрачный диск примерно 10 мм в диаметре и 1-2 мм толщиной. Т.е. фактически получают твердый раствор вещества в KBr или другом галогениде.

Для изучения твердых веществ также используют и другой метод, а именно смачивают его небольшим количеством вазелинового масла и растирают в нем, получаю суспензию в вазелиновом масле (нуйоле). Нуйол закрывает полосу поглощения валентных колебаний С-Н связей в области 3030-2860 см^-1.

Иногда бывает необходимо снять спектры вещества в растворе. Так как любой растворитель поглощает в той или иной области спектра для устранения этих полос на пути лучи сравнения помещают в кювету точно такого же размера, наполненную таким же объемом растворителя, взятого для растворения исследуемого вещества.

Наиболее удобны для снятия ИК спектров в подобных условиях растворители, содержащие как можно меньше полос в ИК-спектре (CCl₄, CS₂, CHCl₃). Четырех хлористый углерод имеет поглощение только в области 834-700 см^-1, CS₂ – 1600-1400 см^-1. Обычно в растворителе ИК-спектры снимают тогда, когда нужно убрать какие-либо взаимодействия между молекулами исследуемого вещества (например, определить, есть или нет водородная связь). Например, спектры поглощения свободных (неассоциированных) растворов спиртов характеризуются узкими полосами переменной интенсивности при 3610 см^-1 (валентные колебания О-Н), при наличии водородной связи полоса поглощения гидроксильной группы уширена и смещена (3300 см^-1). Поэтому, чтобы получить истинное значение ОН-связи, необходимо снимать спектр спирта в инертном растворителе. Другим примером может служить уксусная кислота, имеющая в жидком состоянии полосу поглощения при 1718 см^-1 (валентные колебания С=О), а в газообразном состоянии – 1733 и 1786 см^-1. Эти полосы соответствуют присутствию димера и мономера, а в жидкой фазе присутствует только димер.