ИК-спектроскопия

Колебательная спектроскопия
• Это
неразрушающий метод
• Метод обеспечивает точные измерения, не требующие
внешней калибровки
• Можно увеличить скорость, получая сканирование каждую
секунду
• Можно увеличить чувствительность – быстрые
сканирования суммируются, чтобы уменьшить долю
случайных шумов
• Спектрометр имеет большое оптическое пропускание
• Прибор механически прост, имеется только одна подвижная
часть.
6

7.

8.

9.

10.

11.

12.

13.

14.

15.

16.

Колебательная спектроскопия
ИК-спектроскопия. Физические основы.
Гармонический осцилятор.
E
r
Ev = hν(v+1/2)
ν – частота колебания
v – колебательное квантовое число
(0, 1, 2, …) ∆v = ±1
1
2 c
m1 m2
m1 m2
k
приведенная масса
k(C≡C) > k(C=C) > k (C–C)
m1
m2
16

17.

Колебательная спектроскопия
ИК-спектроскопия. Физические основы.
Реальная система. Двухатомный газ.
E
∆v = ±1, ±2, …
∆j = ±1
r
jкон=jнач-1
jкон=jнач+1
j=3
j=2
v=1
2-й обертон
E
j=1
j=0
1-й обертон
R-ветвь
P-ветвь
1
j=3
1
2
2
j=2
3
3
4
Q-ветвь
4
w
P-ветвь
w
R-ветвь
j=1
j=0
n
основная полоса поглощения
фундаментальная частота
17
v=0

18.

Колебательная спектроскопия
ИК-спектроскопия. Многоатомная молекула.
Вырождение. Интенсивность сигнала.
n
E ( 1 , 2 , 3 ,..., n , ) hc wek ( k
k 1
dk
)
2
n=3N-6(5)
N – число атомов в
молекуле
k – колебательное
квантовое число
ωk – колебательная
постоянная (хар-ка
колебания)
dk – степень вырождения
колебательного состояния
18

19.

Колебательная спектроскопия
ИК-спектроскопия. Спектры газов.
Извлекаемая информация:
•Диаграмма энергетических уровней
•Энергия диссоциации связи
•Константа жесткости связи
•Длина связи
•Момент инерции молекулы (2-х атом.)
19

20.

Колебательная спектроскопия
ИК-спектроскопия. Спектры конденсированных состояний.
ИК спектры газообразной и
жидкой воды
20

21.

22.

23.

24.

25.

26.

Колебательная спектроскопия
ИК-спектроскопия. Колебания.
Правило отбора:
Проявляются колебания, приводящие к
изменению дипольного момента молекулы.
Валентное
симметричное
(ν(s))
Валентное
антисимметричное
(ν(аs), ν(а))
Деформационное
симметричное
( (s))
Деформационное
антисимметричное
( (аs))
26