ßçûê ÈÊ-ñïåêòðîâ
1
© 2002 ÎÎÎ «Áðóêåð Îïòèê»
Âòîðîå ïåðåðàáîòàííîå èçäàíèå
Òåêñòû, ðèñóíêè è ïðîãðàììû áûëè î÷åíü òùàòåëüíî ïðîâåðåíû. Òåì íå
ìåíåå, ìû íå ìîæåì âçÿòü íà ñåáÿ íè þðèäè÷åñêîé, íè êàêîé-ëèáî ìàòåðèàëüíîé îòâåòñòâåííîñòè çà âîçìîæíûå îñòàâøèåñÿ îøèáî÷íûå ñâåäåíèÿ è
èõ ïîñëåäñòâèÿ.
Äàííàÿ ïóáëèêàöèÿ çàùèùåíà çàêîíîì îá àâòîðñêèõ ïðàâàõ. Âñå ïðàâà èçäàòåëüñòâà ñîõðàíÿþòñÿ. Íè îäíà ÷àñòü ýòîé êíèãè íå ìîæåò áûòü êàêèìëèáî îáðàçîì ñêîïèðîâàíà, êîíâåðòèðîâàíà èëè âîñïðîèçâåäåíà áåç íàøåãî
ïèñüìåííîãî ðàçðåøåíèÿ. Òàêæå çàïðåùåíî ïóáëè÷íîå âîñïðîèçâåäåíèå,
òðàíñëÿöèÿ ïî ðàäèî, òåëåâèäåíèþ è ïóáëèêàöèÿ â ýëåêòðîííûõ ñðåäñòâàõ
ìàññîâîé èíôîðìàöèè.
Óïîìèíàåìûå â äàííîé êíèãå ïðîãðàììíîå è àïïàðàòíîå îáåñïå÷åíèÿ â áîëüøèíñòâå ñëó÷àåâ òàêæå ÿâëÿþòñÿ çàðåãèñòðèðîâàííûìè òîâàðíûìè çíàêàìè è òàêæå çàùèùåíû çàêîíîì.
Ñïåêòðû – ýòî ÿçûê, íà êîòîðîì ìîëåêóëû ðàçãîâàðèâàþò ñ íàìè.
Åãî ìîæíî ïîíÿòü, èçó÷èâ âçàèìîäåéñòâèå ìîëåêóë
ñ ýëåêòðîìàãíèòíûì èçëó÷åíèåì (ñâåòîì).
Äàííàÿ êíèãà äîëæíà ïîñëóæèòü ðóêîâîäñòâîì ê ïîíèìàíèþ
ýòîãî ÿçûêà.
2
ßçûê ÈÊ-ñïåêòðîâ
ÎÃËÀÂËÅÍÈÅ
Îãëàâëåíèå ............................................................................................3
ÃËÀÂÀ 1.
Ââåäåíèå ............................................................................ 4
ÃËÀÂÀ 2.
Òåõíèêà ðåãèñòðàöèè ÈÊ-ôóðüå ñïåêòðîâ ...................... 8
ÃËÀÂÀ 3.
Ïîäãîòîâêà îáðàçöîâ ........................................................ 12
ÃËÀÂÀ 4.
Ôèçè÷åñêèå îñíîâû ........................................................... 14
ÃËÀÂÀ 5.
Êîëè÷åñòâåííûé ñïåêòðàëüíûé àíàëèç .......................... 18
ÃËÀÂÀ 6.
Êà÷åñòâåííàÿ èíòåðïðåòàöèÿ ñïåêòðîâ .......................... 20
Àëêàíû .................................................................................... 21
Àëêåíû .................................................................................... 27
Àðîìàòè÷åñêîå êîëüöî .......................................................... 30
Òðîéíûå ñâÿçè è êóìóëèðîâàííûå äâîéíûå ñâÿçè .......... 33
Ãàëîãåíñîäåðæàùèå ñîåäèíåíèÿ ....................................... 37
Ñïèðòû è ôåíîëû ................................................................. 39
Ïðîñòûå ýôèðû ..................................................................... 41
Àìèíû ..................................................................................... 43
Íèòðîñîåäèíåíèÿ .................................................................. 45
Êåòîíû .................................................................................... 47
Àëüäåãèäû .............................................................................. 49
Êàðáîíîâûå êèñëîòû ............................................................. 51
Êàðáîêñèëàòû ........................................................................ 53
Àíãèäðèäû êàðáîíîâûõ êèñëîò ............................................ 55
Ñëîæíûå ýôèðû .................................................................... 57
Ëàêòîíû .................................................................................. 59
Àìèäû .................................................................................... 61
Ëàêòàìû ................................................................................. 64
ÃËÀÂÀ 7.
Ñïåêòðû-óïðàæíåíèÿ ........................................................ 66
ÃËÀÂÀ 8.
Âîïðîñû ïî ÈÊ-ñïåêòðîñêîïèè ........................................ 78
ÃËÀÂÀ 9.
Èíòåðïðåòàöèÿ ñïåêòðîâ-óïðàæíåíèé ........................... 80
ÃËÀÂÀ 10.
Îòâåòû íà âîïðîñû ïî ÈÊ-ñïåêòðîñêîïèè ..................... 84
Ïðåäìåòíûé óêàçàòåëü .......................................................................... 87
ßçûê ÈÊ-ñïåêòðîâ
3
Ãëàâà
1
Ââåäåíèå
Èñòîêè èíôðàêðàñíîé ñïåêòðîñêîïèè âîñõîäÿò ê 1800 ãîäó, ê òîìó
âðåìåíè, êîãäà Âèëüÿì Ãåðøåëü îòêðûë èíôðàêðàñíûé äèàïàçîí
ýëåêòðîìàãíèòíîãî èçëó÷åíèÿ. Èíòåðåñ ê ÈÊ-ñïåêòðîñêîïèè ðåçêî
âîçðîñ ïîñëå òîãî êàê Âèëüÿì Â. Êîáëåíö â ñâîèõ ðàáîòàõ, ïåðâàÿ èç
êîòîðûõ âûøëà â 1905 ãîäó, îïóáëèêîâàë ðåçóëüòàòû èññëåäîâàíèÿ
ÈÊ-ñïåêòðîâ ñîòåí îðãàíè÷åñêèõ è íåîðãàíè÷åñêèõ âåùåñòâ.  1937
ãîäó ïîÿâèëñÿ ïåðâûé àâòîìàòè÷åñêèé ðåãèñòðèðóþùèé ÈÊ-ñïåêòðîìåòð, ÷òî áûëî çàñëóãîé Ý. Ëåðåðà èç Ëþäâèãñõàôåíà-íà-Ðåéíå. Ñ
òåõ ïîð êîëåáàòåëüíàÿ ñïåêòðîñêîïèÿ ñòàëà âàæíûì èíñòðóìåíòîì äëÿ èññëåäîâàíèé è òåõíè÷åñêèõ íóæä. Îäíàêî â êîíöå 1960–ûõ
ïîÿâèëèñü îïàñåíèÿ, ÷òî â îáëàñòè îïðåäåëåíèÿ ñòðóêòóðû âåùåñòâ
ÈÊ-ñïåêòðîñêîïèÿ ìîæåò áûòü âûòåñíåíà ßÌÐ – è ìàññ-ñïåêòðîìåòðèåé, à â îáëàñòè êîëè÷åñòâåííîãî àíàëèçà – è ãàçîâîé è æèäêîñòíîé
õðîìàòîãðàôèåé.
Îäíàêî, ïîÿâëåíèå â íà÷àëå 1970-ûõ ãîäîâ èíôðàêðàñíûõ ñïåêòðîìåòðîâ ñ ôóðüå-ïðåîáðàçîâàíèåì (ñîêðàùåííî ÈÊ-ôóðüå ñïåêòðîìåòðîâ) îçíàìåíîâàëî ýïîõó âîçðîæäåíèÿ ÈÊ-ñïåêòðîìåòðèè.
Ïîñëå ïîÿâëåíèÿ àíàëèòè÷åñêèõ ïðèáîðîâ (êîíåö 1970-õ ãîäîâ) è
ñåðâèñíûõ ïðèáîðîâ (ñ ñåðåäèíû 1980-õ ãîäîâ) ñåãîäíÿ ïî äîñòóïíûì öåíàì ïðåäëàãàþòñÿ ïðåâîñõîäíûå ÈÊ-ôóðüå ïðèáîðû, êîòîðûå
â ñêîðîì âðåìåíè ìîãóò îêîí÷àòåëüíî âûòåñíèòü êëàññè÷åñêèå äèñïåðñèîííûå ÈÊ-ñïåêòðîìåòðû.
Áëàãîäàðÿ ñâîèì îñíîâîïîëàãàþùèì ïðåèìóùåñòâàì, òàêèì êàê âûèãðûø â ìíîãîêàíàëüíîñòè (ìóëüòèïëåêñíîñòè) (âûèãðûø Ôåëæåòòà) è âûèãðûø â ïðîïóñêíîé ñïîñîáíîñòè (âûèãðûø Æàêèíî) òåõíèêà ÈÊ-ôóðüå-ñïåêòðîñêîïèè äåëàåò âîçìîæíûì èçó÷åíèå òàêèõ ñëîæíûõ ïðîá, êîòîðûå çà÷àñòóþ íå ìîãóò áûòü èññëåäîâàíû ñ ïîìîùüþ
äðóãèõ èíñòðóìåíòàëüíûõ ìåòîäîâ.
4
ßçûê ÈÊ-ñïåêòðîâ
ÈÊ-ñïåêòðîñêîïèÿ îñíîâàíà íà ïîãëîùåíèè èíôðàêðàñíîãî èçëó÷åíèÿ
ìîëåêóëàìè èçó÷àåìîãî âåùåñòâà. Ïðè ïîãëîùåíèè èíôðàêðàñíîãî
èçëó÷åíèÿ ïðîèñõîäèò âîçáóæäåíèå êîëåáàíèé è âðàùåíèé ìîëåêóë.
Èç Òàáëèöû 1 âèäíî, ÷òî èíôðàêðàñíûé äèàïàçîí â ýëåêòðîìàãíèòíîì ñïåêòðå íåïîñðåäñòâåííî ãðàíè÷èò ñ äèàïàçîíîì âèäèìîãî èçëó÷åíèÿ ñî ñòîðîíû áîëåå äëèííûõ âîëí. Ìîëåêóëÿðíûå êîëåáàíèÿ
íàáëþäàþòñÿ ïðè ïîãëîùåíèè èíôðàêðàñíîãî èçëó÷åíèÿ â òàê íàçûâàåìîì «Èíôðàêðàñíîì ñïåêòðå».
Òàáëèöà 1: Êëàññèôèêàöèÿ ýëåêòðîìàãíèòíûõ ñïåêòðîâ
Ñïåêòðàëüíûé
äèàïàçîí
γ – Èçëó÷åíèå
Ðåíòãåíîâñêîå
èçëó÷åíèå (x-rays)
Âàêóóìíûéóëüòðàôèîëåòîâûé
Óëüòðàôèîëåòîâûé
(ÓÔ)
Âèäèìûé
Áëèæíèé
èíôðàêðàñíûé
(ÁÈÊ)
Ñðåäíèé
èíôðàêðàñíûé
(ÈÊ)
Äàëüíèé
èíôðàêðàñíûé
(ÄÈÊ)
Ìèêðîâîëíîâûé
(ÌÂ)
Ðàäèî÷àñòîòíûé
Äëèíà âîëíû
(λ)
Ìåíåå
0,1 ? (0,01 íì)
0,1 – 10 ?
(0,01 – 1 íì)
Âîëíîâîå
÷èñëî(ν )
Âîçäåéñòâèå íà
ìîëåêóëó
Âîçáóæäåíèå ÿäåð àòîìîâ
èëè èîíèçàöèÿ
Âîçáóæäåíèå âíóòðåííèõ
ýëåêòðîíîâ èëè èîíèçàöèÿ
100 – 190 íì
Âîçáóæäåíèå ýëåêòðîíîâ
190 – 400 íì
Âîçáóæäåíèå ýëåêòðîíîâ
400 – 800 íì
Âîçáóæäåíèå ýëåêòðîíîâ
0,8 – 2,5 ìêì
12500 –
-1
4000 ñì
Âîçáóæäåíèå
ìîëåêóëÿðíûõ êîëåáàíèé
2,5 – 25 ìêì
4000 –
-1
400 ñì
Âîçáóæäåíèå
ìîëåêóëÿðíûõ êîëåáàíèé
25 – 500 ìêì
400 – 20 ñì
500 ìêì –
30 ñì
Áîëåå 0,1 ì
-1
Âîçáóæäåíèå
ìîëåêóëÿðíûõ êîëåáàíèé
è âðàùåíèé
Âîçáóæäåíèå
ìîëåêóëÿðíûõ âðàùåíèé
Èçìåíåíèå
ýíåðãåòè÷åñêîãî
ñîñòîÿíèÿ ñïèíîâ ÿäåð è
ýëåêòðîíîâ
(ÿäåðíûé ìàãíèòíûé
ðåçîíàíñ, ýëåêòðîííûé
ïàðàìàãíèòíûé ðåçîíàíñ)
Ïîëîæåíèå ïîëîñ ïîãëîùåíèÿ â ÈÊ-ñïåêòðå ìîæåò áûòü âûðàæåíî â
åäèíèöàõ äëèí âîëí ïîãëîùàåìîãî ñâåòà (â ìêì), ñðåäè êîòîðûõ íàèßçûê ÈÊ-ñïåêòðîâ
5
áîëåå âàæíûå äëÿ îïðåäåëåíèÿ ñòðóêòóðû îðãàíè÷åñêèõ ìîëåêóë
íàõîäÿòñÿ â îáëàñòè ìåæäó 2,5 è 25 ìêì.
Îäíàêî, íà ñåãîäíÿøíèé äåíü ïðèíÿòî èçìåðÿòü ïîêàçàíèÿ ïðèáîðîâ
â åäèíèöàõ îáðàòíûõ äëèíå âîëíû, òàê íàçûâàåìûõ âîëíîâûõ ÷èñëàõ ν (ñì-1). Âîëíîâîå ÷èñëî íàãëÿäíî îòîáðàæàåò êîëè÷åñòâî äëèí
âîëí, óêëàäûâàþùèõñÿ â îäíîì ñàíòèìåòðå:
Âîëíîâîå ÷èñëî: ν = 1/ λ (â ñì-1)
Äëÿ ïåðåõîäà îò äëèí âîëí (â ìêì) ê âîëíîâûì ÷èñëàì èñïîëüçóþò
ñîîòíîøåíèå:
Âîëíîâîå ÷èñëî: ν = 104 / äëèíà âîëíû λ (ìêì)
Ïðåèìóùåñòâîì âîëíîâûõ ÷èñåë ÿâëÿåòñÿ òî, ÷òî îíè ïðÿìî ïðîïîðöèîíàëüíû ÷àñòîòå ν ïîãëîùàåìîãî èçëó÷åíèÿ è, òåì ñàìûì, ýíåðãèè.
Äèàïàçîí îñíîâíûõ êîëåáàíèé ìîëåêóë, òàê íàçûâàåìûé «ñðåäíèé
èíôðàêðàñíûé» (÷àùå îáîçíà÷àåìûé, êàê ïðîñòî «èíôðàêðàñíûé»),
ëåæèò ìåæäó âîëíîâûìè ÷èñëàìè îò 4000 äî 400 ñì-1, â òî âðåìÿ êàê
äèàïàçîí îáåðòîíîâ è êîìáèíàöèîííûõ òîíîâ, òàê íàçûâàåìûé «áëèæíèé èíôðàêðàñíûé», ïðîñòèðàåòñÿ ìåæäó 12500 è 4000 ñì-1.
Ìíîãèå ôóíêöèîíàëüíûå ãðóïïû îðãàíè÷åñêèõ ìîëåêóë îáëàäàþò õàðàêòåðèñòè÷åñêèìè êîëåáàíèÿìè, êîòîðûì ñîîòâåòñòâóþò ïîëîñû ïîãëîùåíèÿ â îïðåäåëåííûõ îáëàñòÿõ ÈÊ-ñïåêòðîâ. Ýòè ìîëåêóëÿðíûå
êîëåáàíèÿ ñîñðåäîòî÷åíû íà îïðåäåëåííîé ôóíêöèîíàëüíîé ãðóïïå
è íå ðàñïðîñòðàíÿþòñÿ íà îñòàëüíûå ÷àñòè ìîëåêóëû, ïîýòîìó òàêèå
ôóíêöèîíàëüíûå ãðóïïû ìîãóò áûòü èäåíòèôèöèðîâàíû íà îñíîâàíèè èõ ïîëîñ ïîãëîùåíèÿ. Ýòîò ôàêò, âìåñòå ñ íåñëîæíîé òåõíèêîé
ðåãèñòðàöèè, äåëàåò ÈÊ-ñïåêòðîñêîïèþ ñàìûì ïðîñòûì, áûñòðûì è,
çà÷àñòóþ, ñàìûì äîñòîâåðíûì ñðåäñòâîì îïðåäåëåíèÿ ê êàêîìó êëàññó ñîåäèíåíèé îòíîñèòñÿ äàííîå âåùåñòâî. ÈÊ-ñïåêòðû ïîçâîëÿþò óñòàíîâèòü, íàïðèìåð, íàëè÷èå èëè îòñóòñòâèå êàðáîíèëüíîé ôóíêöèè, ãèäðîêñèëüíûõ ãðóïï, àìèíîãðóïïû, äâîéíûõ ñâÿçåé, àðîìàòè÷åñêèõ ñîåäèíåíèé è ìíîãèõ äðóãèõ ôóíêöèîíàëüíûõ ãðóïï. Îïðåäåëåíèå ïîëîæåíèÿ è èíòåíñèâíîñòè ïîëîñû ïîãëîùåíèÿ, à òàêæå ó÷åò
äðóãèõ îáëàñòåé ñïåêòðà, ÷àñòî äà¸ò âîçìîæíîñòü ïðîâåñòè áîëåå
äåòàëüíîå îïðåäåëåíèå îáíàðóæåííûõ ñòðóêòóðíûõ ãðóïï. Òàê, íàïðèìåð, âîçìîæíî ðàçëè÷èòü êåòîí, êàðáîíîâóþ êèñëîòó, ñëîæíûé ýôèð
è àëüäåãèä èëè ïåðâè÷íûé, âòîðè÷íûé è òðåòè÷íûé ñïèðòû.
6
ßçûê ÈÊ-ñïåêòðîâ
Ïîëîæåíèå è èíòåíñèâíîñòü ïîëîñû ïîãëîùåíèÿ èíäèâèäóàëüíîãî
âåùåñòâà èñêëþ÷èòåëüíî ñïåöèôè÷íû. Ýòî ïîçâîëÿåò – ïî àíàëîãèè
ñ îòïå÷àòêàìè ïàëüöåâ ó ÷åëîâåêà – èäåíòèôèöèðîâàòü ñîåäèíåíèÿ
íà îñíîâå èõ âûñîêî õàðàêòåðèñòè÷íûõ ÈÊ-ñïåêòðîâ. Ñåãîäíÿ äëÿ ýòèõ
öåëåé â ðàñïîðÿæåíèè èññëåäîâàòåëåé åñòü ìíîãî÷èñëåííûå îáðàçöû ñïåêòðîâ â êàòàëîãàõ è öèôðîâûõ ñïåêòðàëüíûõ áèáëèîòåêàõ, ÷òî
çà÷àñòóþ äàåò âîçìîæíîñòü îäíîçíà÷íî óñòàíîâèòü ñòðîåíèå ñîåäèíåíèÿ ïî îäíîìó ëèøü ÈÊ-ñïåêòðó.
Òàêèì îáðàçîì, âîçìîæíîñòè ÈÊ-ñïåêòðîñêîïèè ïîçâîëÿþò îïðåäåëÿòü ïðèñóòñòâóþùèå â ìîëåêóëå ôóíêöèîíàëüíûõ ãðóïïû è óñòàíàâëèâàòü ñòðîåíèå èíäèâèäóàëüíûõ ñîåäèíåíèé.
Ïðèìåíåíèÿ ñîâðåìåííîé ÈÊ-ôóðüå ñïåêòðîñêîïèè îõâàòûâàþò êàê
îáû÷íóþ èäåíòèôèêàöèþ è àíàëèç ÷èñòîòû (êîíòðîëü êà÷åñòâà)
òàê è êîëè÷åñòâåííûé àíàëèç, êîíòðîëü ïðîòåêàíèÿ ïðîöåññîâ
è, êîíå÷íî æå, óñòàíîâëåíèå ñòðóêòóðû.
 êà÷åñòâå êíèãè äëÿ äàëüíåéøåãî èçó÷åíèÿ, ïðåæäå âñåãî ïî èíòåðïðåòàöèè ÈÊ-ñïåêòðîâ, ìîæíî ïîñîâåòîâàòü ïðåêðàñíî çàðåêîìåíäîâàâøóþ ñåáÿ âñåîáúåìëþùóþ ðàáîòó Êîëòóïà, Äýëàéà è Âèáåðëåÿ
(N.B. Colthup, L.H. Daly, S.E.Wiberley: Introduction to Infrared and Raman
Spectroscopy, 3rd ed., Academic Press, San Diego 1990).
ßçûê ÈÊ-ñïåêòðîâ
7
Ãëàâà
2
Òåõíèêà ðåãèñòðàöèè ÈÊ-ôóðüå ñïåêòðîâ
Èíòåðôåðîìåòð ÿâëÿåòñÿ îñíîâíîé äåòàëüþ îïòèêè ÈÊ-Ôóðüå ñïåêòðîìåòðà. Ðèñóíîê 1à âîñïðîèçâîäèò ñõåìó èäåàëèçèðîâàííîãî èíòåðôåðîìåòðà Ìàéêåëüñîíà, êîòîðûé ëåæèò â îñíîâå áîëüøèíñòâà èíòåðôåðîìåòðîâ, ïðèìåíÿåìûõ â ÈÊ-ôóðüå-ñïåêåòðîìåòðàõ. Øèðîêîïîëîñíîå èíôðàêðàñíîå èçëó÷åíèå èñïóñêàåòñÿ òåïëîâûì èñòî÷íèêîì S, òàêèì êàê, íàïðèìåð, ãëîáàð, è ïîïàäàåò íà ïîëóïðîçðà÷íîå
çåðêàëî (ñâåòîäåëèòåëü) BS, êîòîðîå â èäåàëüíîì ñëó÷àå îäíó ïîëîâèíó ïàäàþùåãî íà íåãî èçëó÷åíèÿ ïðîïóñêàåò, à äðóãóþ îòðàæàåò.
Îòðàæåííàÿ ÷àñòü ïðîõîäèò ðàññòîÿíèå L äî æåñòêî çàêðåïëåííîãî
çåðêàëà M1, ãäå ñíîâà îòðàæàåòñÿ è, ïðîéäÿ ñóììàðíîå ðàññòîÿíèå
2L, âî âòîðîé ðàç ïîïàäàåò íà ñâåòîäåëèòåëü. Àíàëîãè÷íîå ïðåîáðàçîâàíèå ïðîèñõîäèò ñ ïðîøåäøåé ñêâîçü ñâåòîäåëèòåëü ÷àñòüþ èçëó÷åíèÿ. Îäíàêî çåðêàëî Ì2 èíòåðôåðîìåòðà íå ÿâëÿåòñÿ æåñòêî çàêðåïëåííûì, à ñ âûñîêîé òî÷íîñòüþ ïåðåìåùàåòñÿ âäîëü îïòè÷åñêîé
îñè îò ïîçèöèè L íà ðàññòîÿíèå x òóäà è îáðàòíî. Ñóììàðíûé ïðîéäåííûé ñâåòîì ïóòü â ýòîì ñëó÷àå ðàâåí 2(L+x). Ñëåäîâàòåëüíî, ïðè
âòîðè÷íîì ïîïàäàíèè îáåèõ ïîëîâèí ïîòîêà íà ñâåòîäåëèòåëü ïðîéäåííûé èìè ïóòü ðàçëè÷àåòñÿ íà âåëè÷èíó ðàâíóþ 2x. Åñëè äëÿ äàííîé äëèíû âîëíû λb âåëè÷èíà 2õ â òî÷íîñòè êðàòíà å¸ äëèíå, òî ïðîèñõîäèò êîíñòðóêòèâíàÿ èíòåðôåðåíöèÿ, òî åñòü èíòåíñèâíîñòü
èçëó÷åíèÿ íà âûõîäå èç èíòåðôåðîìåòðà áóäåò èìåòü ìàêñèìàëüíóþ
èíòåíñèâíîñòü, ðàâíóþ ñóììå èíòåíñèâíîñòåé èçëó÷åíèÿ â äâóõ ïó÷êàõ. Äëÿ âñåõ äðóãèõ äëèí âîëí, èñõîäÿùèõ èç øèðîêîïîëîñíîãî ÈÊèñòî÷íèêà, ïðîèñõîäèò äåñòðóêòèâíàÿ èíòåðôåðåíöèÿ. Èíòåíñèâíîñòü èçëó÷åíèÿ íà âûõîäå èíòåðôåðîìåòðà áóäåò ìåíüøå ñóììû
èíòåíñèâíîñòåé äâóõ îòäåëüíûõ ëó÷åé, ò.å. ïðîèñõîäèò îñëàáëåíèå
äåòåêòèðóåìîãî ñèãíàëà. Ïðè ýòîì ñèãíàë, êàê ðåçóëüòàò òàêîé äåñòðóêòèâíîé èíòåðôåðåíöèè, áóäåò ðàâåí íóëþ äëÿ äàííîé äëèíû âîëíû, åñëè ðàçíîñòü õîäà 2õ òî÷íî ðàâíà íå÷åòíîìó êîëè÷åñòâó ïîëîâèí äëèí âîëí. Ïîñêîëüêó øèðîêîïîëîñíîå èçëó÷åíèå («áåëûé ñâåò»)
8
ßçûê ÈÊ-ñïåêòðîâ
ñîäåðæèò èçëó÷åíèå ñ ðàçíûìè äëèíàìè âîëí, òî ñóììàðíàÿ èíòåíñèâíîñòü èçëó÷åíèÿ íà âûõîäå èíòåðôåðîìåòðà îïðåäåëÿåòñÿ ñóììîé èíòåíñèâíîñòåé, ïîëó÷àþùèõñÿ ïðè èíòåðôåðåíöèè äëÿ êàæäîé
èç äëèí âîëí. Êàæäîìó ïîëîæåíèþ ïîäâèæíîãî çåðêàëà Ì2 ñîîòâåòñòâóåò ñâîÿ èíòåíñèâíîñòü äåòåêòèðóåìîãî ñèãíàëà, à çàâèñèìîñòü
èíòåíñèâíîñòè èçëó÷åíèÿ îò âåëè÷èíû ðàçíîñòè õîäà íàçûâàåòñÿ èíòåðôåðîãðàììîé. Åñëè ïîòîê èçëó÷åíèÿ, ìîäóëèðóåìûé ïðè äâèæåíèè çåðêàëà, êðîìå èíòåðôåðîìåòðà ïðîõîäèò åùå ñêâîçü îáðàçåö P,
òî íà èíòåíñèâíîñòü ñèãíàëà, ïîïàäàþùåãî íà äåòåêòîð D, áóäåò âëèÿòü òàêæå åãî ïîãëîùåíèå îáðàçöîì. Òàêèì îáðàçîì, èíòåðôåðîãðàììà, ðåãèñòðèðóåìàÿ äåòåêòîðîì, ïðåäñòàâëÿåò ñîáîé çàâèñèìîñòü
èíòåíñèâíîñòè l(x) ÈÊ-èçëó÷åíèÿ îò âåëè÷èíû îòêëîíåíèÿ ïîäâèæíîãî çåðêàëà M2 îò ïîçèöèè L (ñìîòðè Ðèñóíîê 1b).
Ïîñëå òîãî, êàê â êîìïüþòåðå ýòà èíòåðôåðîãðàììà ïðåòåðïåâàåò
ìàòåìàòè÷åñêîå ïðåîáðàçîâàíèå, íàçûâàåìîå ïðåîáðàçîâàíèåì
Ôóðüå, ïîëó÷àåòñÿ, òàê íàçûâàåìûé îäíîêàíàëüíûé (îäíîëó÷åâîé)
ñïåêòð EP, ïðåäñòàâëÿþùèé ñîáîé çàâèñèìîñòü èíòåíñèâíîñòè l (ν )
îò âîëíîâîãî ÷èñëà (ν ) (ñìîòðè Ðèñóíîê 1ñ). Îòíîøåíèå äâóõ îäíîêàíàëüíûõ ñïåêòðîâ, îäèí èç êîòîðûõ çàïèñàí â ïðèñóòñòâèè ïðîáû
Ð (ñïåêòð îáðàçöà), à äðóãîé â å¸ îòñóòñòâèå (ñïåêòð ñðàâíåíèÿ
èëè ñïåêòð ôîíà) ïðåäñòàâëÿåò ñîáîé ñïåêòð ïîãëîùåíèÿ, àíàëîãè÷íûé ïîëó÷àåìîìó íà òðàäèöèîííûõ äèñïåðñèîííûõ ïðèáîðàõ ñ
ïðèçìîé èëè äèôðàêöèîííîé ðåøåòêîé (ñìîòðè Ðèñóíîê 1d).
Ïî ñðàâíåíèþ ñ äèñïåðñèîííûìè ÈÊ-ñïåêòðîìåòðàìè, ÈÊ-ôóðüå-ñïåêòðîìåòðû èìåþò ñëåäóþùèå îñíîâíûå ïðåèìóùåñòâà:
 òðàäèöèîííîì ñïåêòðîìåòðå ñïåêòð çàïèñûâàåòñÿ øàã çà øàãîì
ïðè ïîñòåïåííîé ïåðåñòðîéêå ìîíîõðîìàòîðà íà îäíî çà äðóãèì âîëíîâûå ÷èñëà.  çàâèñèìîñòè îò âûáîðà ñïåêòðàëüíîãî ðàçðåøåíèÿ
ëèøü î÷åíü íåçíà÷èòåëüíàÿ ÷àñòü èçëó÷åíèÿ, â ñðåäíåì ìåíåå 0.1%
èçëó÷åíèÿ, âõîäÿùåãî â ìîíîõðîìàòîð, ïîïàäàåò íà ÈÊ-äåòåêòîð. Â
ôóðüå-ñïåêòðîìåòðå, íàïðîòèâ, íà äåòåêòîð ïîïàäàåò èçëó÷åíèå,
ñîäåðæàùåå îäíîâðåìåííî âñå èçëó÷àåìûå ÈÊ-èñòî÷íèêîì ÷àñòîòû, ò.å. âî âðåìÿ ðåãèñòðàöèè âåñü ñïåêòðàëüíûé äèàïàçîí ïîñòîÿííî âíîñèò ñâîé âêëàä â èíòåíñèâíîñòü ñèãíàëà. Áëàãîäàðÿ ýòîìó øóì
äåòåêòîðà êàê áû ðàñïðåäåëÿåòñÿ íà âñå áåç èñêëþ÷åíèÿ äëèíû âîëí,
÷òî â ðåçóëüòàòå äàåò î÷åâèäíîå óëó÷øåíèå ñîîòíîøåíèÿ ñèãíàë/
øóì. Ýòîò ýôôåêò â ÈÊ-ôóðüå-ñïåêòðîñêîïèè íàçûâàþò âûèãðûøåì
â ìóëüòèïëåêñíîñòè èëè âûèãðûøåì Ôåëæåòòà. Êðèòåðèé Ðýëåÿ
ñâÿçûâàåò âåëè÷èíó ñïåêòðàëüíîãî ðàçðåøåíèÿ R è âåëè÷èíó õîäà
ßçûê ÈÊ-ñïåêòðîâ
9
çåðêàëà x ñîîòíîøåíèåì: R = 1/2x (ñì-1). Ýòî, ê ïðèìåðó, îçíà÷àåò,
÷òî äëÿ ïîëó÷åíèÿ ðàçðåøåíèÿ â 2 ñì-1 ïîäâèæíîå çåðêàëî äîëæíî
áûòü îòêëîíåíî íà âåëè÷èíó îêîëî 0,25 ñì. Ïîýòîìó â ÈÊ-ôóðüå ñïåêòðîñêîïèè âðåìÿ ðåãèñòðàöèè – ýòî òî âðåìÿ, êîòîðîå çàòðà÷èâàåòñÿ
íà ïåðåìåùåíèå çåðêàëà Ì2 íà ðàññòîÿíèå õ, íåîáõîäèìîå äëÿ äîñòèæåíèÿ æåëàåìîãî ðàçðåøåíèÿ R. Òàê êàê çåðêàëî ìîæåò äâèãàòüñÿ
î÷åíü áûñòðî, òî íà ôóðüå-ñïåêòðîìåòðå ñïåêòðû ìîãóò áûòü ïîëó÷åíû çà äîëþ ñåêóíäû, òîãäà êàê ó îáû÷íûõ ñïåêòðîìåòðîâ ýòî âðåìÿ èñ÷èñëÿåòñÿ ìèíóòàìè.
Äðóãîå ïðåèìóùåñòâî ñëåäóåò èç ôàêòà, ÷òî êðóãëàÿ äèàôðàãìà, êîòîðàÿ ïðèìåíÿåòñÿ â ÈÊ-ôóðüå ñïåêòðîìåòðàõ, âñëåäñòâèå ñâîåé
áîëüøîé ïëîùàäè, äàåò âîçìîæíîñòü êàê ìèíèìóì â 6 ðàç óâåëè÷èòü
êîëè÷åñòâî ñâåòà, ïðîõîäÿùåå ÷åðåç ïðèáîð, ïî ñðàâíåíèþ ñ äèñïåðñèîííûìè ïðèáîðàìè, ãäå ñâåò ïðîõîäèò ÷åðåç óçêóþ ùåëü. Ýòî
ïðåèìóùåñòâî íàçâàíî âûèãðûøåì Æàêèíî èëè âûèãðûøåì â
ïðîïóñêíîé ñïîñîáíîñòè.
Òî÷íîñòü èçìåðåíèÿ âîëíîâûõ ÷èñåë â ôóðüå-ñïåêòðàõ íàïðÿìóþ
ñâÿçàíà ñ òî÷íîñòüþ îïðåäåëåíèÿ ïîçèöèè ïîäâèæíîãî çåðêàëà èíòåðôåðîìåòðà. Ñ ïîìîùüþ ãåëèé-íåîíîâûõ ëàçåðíûõ èíòåðôåðîãðàìì ïîçèöèÿ çåðêàëà ìîæåò áûòü îïðåäåëåíà ñ òî÷íîñòüþ ëó÷øå
0,005 ìêì. Ýòî ïîçâîëÿåò èçìåðÿòü âîëíîâîå ÷èñëî ñïåêòðàëüíûõ
ëèíèé â ÈÊ-ôóðüå ñïåêòðàõ ñ ÷ðåçâû÷àéíî âûñîêîé òî÷íîñòüþ,
êîòîðàÿ ïî îöåíêàì ñîñòàâëÿåò íå ìåíåå 0,01 ñì-1. Ýòî ïðåèìóùåñòâî ôóðüå-ñïåêòðîìåòðîâ íàçûâàþò âûèãðûøåì Êîíà. Îíî ïîçâîëÿåò ëåãêî îáíàðóæèòü äàæå íåçíà÷èòåëüíûå ðàçëè÷èÿ ïðè ñðàâíåíèè äâóõ ñïåêòðîâ. Äðóãèì ñëåäñòâèåì ÿâëÿåòñÿ õîðîøåå ñîâïàäåíèå äàííûõ, ïîëó÷åííûõ ñ ïîìîùüþ ðàçíûõ ôóðüå-ñïåêòðîìåòðîâ.
Ìåòîä ÈÊ-ôóðüå-ñïåêòðîñêîïèè ðàñøèðÿåò êëàññè÷åñêèå îáëàñòè
ïðèìåíåíèÿ ÈÊ-ñïåêòðîñêîïèè îñîáåííî òàì, ãäå íåîáõîäèìû èññëåäîâàíèÿ ïðè íåáëàãîïðèÿòíûõ ýíåðãåòè÷åñêèõ óñëîâèÿõ (ñèëüíîå
ïîãëîùåíèå), èëè ïðè íèçêèõ êîíöåíòðàöèÿõ.
Áëàãîäàðÿ òåõíèêå ÈÊ-ôóðüå-ñïåêòðîñêîïèè íà ñåãîäíÿøíèé äåíü
ñòàëè äîñòóïíû, äëÿ ïîâñåäíåâíûõ íóæä ðàçëè÷íûå ìåòîäû ñïåêòðîñêîïèè îòðàæåíèÿ êàê, íàïðèìåð, íàðóøåííîå ïîëíîå âíóòðåííåå
îòðàæåíèå (ÍÏÂÎ) è äèôôóçíîå îòðàæåíèå, ìíîãî÷èñëåííûå ðîäñòâåííûå òåõíèêè, òàêèå êàê ÈÊ-ìèêðîñêîïèÿ, ïðåæäå âñåãî â áëèæíåì ÈÊ-äèàïàçîíå, èñïîëüçîâàíèå âîëîêîííîé îïòèêè. Ïðåèìóùåñòâà
ôóðüå-ñïåêòðîñêîïèè äàþò óíèêàëüíóþ âîçìîæíîñòü ïðîâîäèòü èçìåðåíèÿ â õîäå áûñòðûõ ðåàêöèé è ïðîöåññîâ.
10
ßçûê ÈÊ-ñïåêòðîâ
Компьютерное фурье
преобразование
Отношение однолучевых
ИКспектров ( EP и ER)
Ðèñóíîê 1:
à) Ñõåìà èíòåðôåðîìåòðà Ìàéêåëüñîíà: S èñòî÷íèê èçëó÷åíèÿ,
BS ñâåòîäåëèòåëü, M1 æåñòêî çàêðåïëåííîå çåðêàëî, Ì2 ïîäâèæíîå çåðêàëî, õ îòêëîíåíèå çåðêàëà, L ñìîòðè â òåêñòå, P îáðàçåö, D äåòåêòîð, À óñèëèòåëü
b) Ñèãíàë, ðåãèñòðèðóåìûé äåòåêòîðîì: èíòåðôåðîãðàììà
c) Ïîñëå ôóðüå-ïðåîáðàçîâàíèÿ èç èíòåðôåðîãðàììû ïîëó÷àåòñÿ
îäíîëó÷åâîé ñïåêòð: EP ñïåêòð îáðàçöà, ER ñïåêòð ñðàâíåíèÿ.
d) ÈÊ-ñïåêòð: îòíîøåíèå îäíîëó÷åâûõ ñïåêòðîâ îáðàçöà è ñðàâíåíèÿ.
ßçûê ÈÊ-ñïåêòðîâ
11
Ãëàâà
3
Ïîäãîòîâêà îáðàçöîâ
Äëÿ ðåãèñòðàöèè ÈÊ-ñïåêòðîâ ìîãóò áûòü èñïîëüçîâàíû âåùåñòâà âî
âñåõ òðåõ àãðåãàòíûõ ñîñòîÿíèÿõ (ãàçîîáðàçíûå, æèäêèå è òâåðäûå),
à òàêæå ðàñòâîðû. Ïðè âûáîðå ïîäõîäÿùåé ìåòîäèêè ðóêîâîäñòâóþòñÿ ñîñòîÿíèåì è ôèçè÷åñêèìè ñâîéñòâàìè âåùåñòâà, òàêèìè êàê
òåìïåðàòóðà ïëàâëåíèÿ è ðàñòâîðèìîñòü.
Òâåðäûå âåùåñòâà èçó÷àþò â âèäå ïðåññîâàííûõ òàáëåòîê ñ áðîìèäîì êàëèÿ (KBr):
 ýòîì ñëó÷àå 0,5 – 1,5 ìã õîðîøî èçìåëü÷åííîãî âåùåñòâà òùàòåëüíî ðàñòèðàþò ñ 300 ìã ïîðîøêîîáðàçíîãî ÊBr. Òàê êàê ïîðîøîê KBr
î÷åíü ëåãêî ïîãëîùàåò âëàãó, íåîáõîäèìî ðàñòèðàòü âåùåñòâî ñ áðîìèäîì êàëèÿ â òå÷åíèå êàê ìîæíî ìåíüøåãî âðåìåíè, âî èçáåæàíèå
ïîÿâëåíèÿ â ñïåêòðå ïîìåõ â âèäå ïîëîñ ïîãëîùåíèÿ âîäû. Ïðèãîòîâëåííàÿ òàêèì îáðàçîì ñìåñü ïðåññóåòñÿ â ãèäðàâëè÷åñêîì ïðåññå ïîä âàêóóìîì ïðè äàâëåíèè îò 7 äî 10õ104 Íñì-2. Ïðè ýòîì áåç
äîïîëíèòåëüíîãî íàãðåâà ìàòåðèàë ïðåâðàùàåòñÿ â ïðîçðà÷íóþ,
ïîäîáíóþ ìîíîêðèñòàëëó òàáëåòêó, êîòîðóþ çàòåì èñïîëüçóþò äëÿ
ðåãèñòðàöèè ñïåêòðà.
Õîðîøèé, òî åñòü ïðèãîäíûé â êà÷åñòâå ñïåêòðà ñðàâíåíèÿ ÈÊñïåêòð îòëè÷àåòñÿ òåì, ÷òî íàèáîëåå ñèëüíûå ïîëîñû èìåþò âåëè÷èíó ïðîïóñêàíèÿ â ïðåäåëàõ îò 5 äî 25%, â èäåàëüíîì ñëó÷àå
äî 10% (ñìîòðè ãëàâó «Êîëè÷åñòâåííàÿ îáðàáîòêà ñïåêòðîâ»).
Ïîòåðè çà ñ÷åò ðàññåÿíèÿ ñâåòà, êîòîðûå ñèëüíåå â îáëàñòè êîðîòêèõ äëèí âîëí, ìîãóò ïðèâåñòè ê ïîñòîÿííîìó íàêëîíó áàçîâîé
ëèíèè, êîòîðàÿ áóäåò ïîâûøàòüñÿ â ñòîðîíó íèçêèõ âîëíîâûõ ÷èñåë; ðåêîìåíäóåìàÿ êîððåêòèðîâêà ñïåêòðîâ ñðàâíåíèÿ â çàâèñèìîñòè îò çíà÷åíèé âîëíîâûõ ÷èñåë ìîæåò áûòü ïðîâåäåíà ñ èñïîëüçîâàíèåì ïðîãðàììíîãî îáåñïå÷åíèÿ OPUS.
Äëÿ ñïåêòðîñêîïè÷åñêîãî èññëåäîâàíèÿ ðàñòâîðîâ è æèäêèõ îáðàçöîâ íåîáõîäèìû ñïåöèàëüíûå êþâåòû îïðåäåëåííîé òîëùèíû, èç12
ßçûê ÈÊ-ñïåêòðîâ
ãîòîâëåííûå èç ïðîçðà÷íûõ â ÈÊ-îáëàñòè ìàòåðèàëîâ. Òîëùèíà ñëîÿ
îáû÷íî íàõîäèòñÿ â äèàïàçîíå îò ìèëëèìåòðîâ äî ìèêðîìåòðîâ, à â
êà÷åñòâå ïðîçðà÷íûõ ìàòåðèàëîâ ÷àùå âñåãî èñïîëüçóþò êðèñòàëëû
KBr, NaCl, ZnSe, à òàêæå KRS-5 (TlBr/TlJ). Íàèáîëåå óïîòðåáèìûì â
ÈÊ-ñïåêòðîñêîïèè ðàñòâîðèòåëåì ÿâëÿåòñÿ äèõëîðìåòàí: íóæíî îáðàòèòü âíèìàíèå, ÷òî îí, êàê è âñå äðóãèå ðàñòâîðèòåëè, âíîñèò â ÈÊñïåêòð ñâîè ñîáñòâåííûå ïîëîñû ïîãëîùåíèÿ, îäíàêî îíè ìîãóò áûòü
ñêîìïåíñèðîâàíû ïðè êîìïüþòåðíîé îáðàáîòêå. Îáëàñòü, â êîòîðîé
ðàñòâîðèòåëü ïîãëîùàåò ïîëíîñòüþ, îáîçíà÷àþò êàê çàïðåòíóþ çîíó
ðàñòâîðèòåëÿ.
 àíàëèçå ìåòîäîì ÈÊ-ñïåêòðîñêîïèè íàðÿäó ñ êëàññè÷åñêèìè ìåòîäàìè áîëüøîå çíà÷åíèå èìåþò òàêèå ìåòîäû, êàê íàðóøåííîå
ïîëíîå âíóòðåííåå îòðàæåíèå (ÍÏÂÎ) è äèôôóçíîå îòðàæåíèå
òàê êàê îíè íóæäàþòñÿ ëèøü â íåçíà÷èòåëüíîé ïðîáîïîäãîòîâêå. Â
îñîáûõ ñëó÷àÿõ îíè ïîçâîëÿþò ïðîâîäèòü êà÷åñòâåííûå è êîëè÷åñòâåííûå èññëåäîâàíèÿ ïîêðûòèé (ïîâåðõíîñòåé), à òàêæå àíàëèç
èíòåíñèâíî ïîãëîùàþùèõ âåùåñòâ.
ßçûê ÈÊ-ñïåêòðîâ
13
Ãëàâà
4
Ôèçè÷åñêèå îñíîâû
×òîáû ñäåëàòü ïîíÿòíûìè ïðîöåññû, ïðîèñõîäÿùèå ïðè âîçíèêíîâåíèè ÈÊ-ñïåêòðîâ, ïðèâëå÷åì ïðîñòóþ ìîäåëü ãàðìîíè÷åñêîãî
îñöèëëÿòîðà èç êëàññè÷åñêîé ìåõàíèêè. Åñëè ðàññìàòðèâàòü àòîì
êàê ìàòåðèàëüíóþ òî÷êó, ìîæíî îïèñàòü êîëåáàíèÿ äâóõàòîìíîé ìîëåêóëû (íàïðèìåð, HCl) ñëåäóþùèì îáðàçîì:
Ðèñóíîê 2: Ìåõàíè÷åñêàÿ ìîäåëü êîëåáàíèé äâóõàòîìíîé ìîëåêóëû
Ìîëåêóëà ñîñòîèò èç ìàññ m1 è m2, êîòîðûå ñâÿçàíû ïðè ïîìîùè óïðóãîé ïðóæèíû (ñìîòðè Ðèñóíîê 2à). Êîãäà îáå ìàññû óäàëåíû îò ñîñòîÿíèÿ ðàâíîâåñèÿ r0 ñóììàðíî íà âåëè÷èíó ∆r = x1+x2 (ñìîòðè ðèñóíîê 2b) âîçíèêàåò ïðîòèâîïîëîæíî íàïðàâëåííàÿ ñèëà Ê, è ïðè îñâîáîæäåíèè ñèñòåìà íà÷èíàåò êîëåáàòüñÿ îêîëî ñîñòîÿíèÿ ðàâíîâåñèÿ. Ñîãëàñíî çàêîíó Ãóêà âîçâðàùàþùàÿ ñèëà â ïåðâîì ïðèáëèæåíèè ïðîïîðöèîíàëüíà îòêëîíåíèþ ∆r:
K = – f · ∆r
Òàê êàê ñèëà íàïðàâëåíà ïðîòèâîïîëîæíî óäëèíåíèþ, âîçíèêàåò îòðèöàòåëüíûé çíàê. Ôàêòîð ïðîïîðöèîíàëüíîñòè f â ìåõàíè÷åñêîé
ìîäåëè – ýòî êîíñòàíòà óïðóãîñòè.  ñëó÷àå ìîëåêóëû âåëè÷èíó f íàçûâàþò ñèëîâîé ïîñòîÿííîé è îíà ÿâëÿåòñÿ (â ãðóáîì ïðèáëèæåíèè) ìåðîé ïðî÷íîñòè ñâÿçè ìåæäó äâóìÿ àòîìàìè. Ñ èñïîëüçîâàíè14
ßçûê ÈÊ-ñïåêòðîâ
åì ìîäåëè ãàðìîíè÷åñêîãî îñöèëëÿòîðà ìîæíî, êàê ñëåäóåò èç âûøåóïîìÿíóòîãî óðàâíåíèÿ, âû÷èñëèòü ÷àñòîòó êîëåáàíèé äâóõàòîìíîé ìîëåêóëû (ñìîòðè ó÷åáíèê ôèçèêè):
ν =
1
2π
f
,
µ
m1 ⋅ m2
– ïðèâåäåííàÿ ìàññà
m1 + m2
ãäå µ =
(×àñòîòà êîëåáàíèé ν (ñì-1) ñâÿçàíà ñ âîëíîâûì ÷èñëîì ν (ñì-1) ñîîòíîøåíèåì ν = cν , ãäå ñ – ñêîðîñòü ñâåòà. Íà ïðàêòèêå ÷àñòî òåðìèí «÷àñòîòà» èñïîëüçóþò âìåñòî òåðìèíà «âîëíîâîå ÷èñëî», ïðåäïîëàãàÿ ïðè ýòîì ëèíåéíóþ ñâÿçü ìåæäó ýòèìè âåëè÷èíàìè.)
Èç ïðèâåäåííîãî âûøå óðàâíåíèÿ ìîæíî ñäåëàòü ñëåäóþùèé âûâîä:
÷àñòîòà êîëåáàíèé ν (âîëíîâîå ÷èñëî ν ) òåì âûøå, ÷åì áîëüøå ñèëîâàÿ ïîñòîÿííàÿ f, òî åñòü ÷åì ïðî÷íåå ñâÿçü. ×àñòîòà êîëåáàíèé ν
è âîëíîâîå ÷èñëî ν òåì íèæå ÷åì áîëüøå ìàññû êîëåáëþùèõñÿ àòîìîâ. Ïðèìåðû ïðèâåäåíû â ñëåäóþùåé òàáëèöå :
Òàáëèöà 2: Çàâèñèìîñòü ÷àñòîòû êîëåáàíèé îò ïðî÷íîñòè ñâÿçè è ìàññû àòîìà
Ñòðóêòóðíûé
ýëåìåíò
C
990
C
1620
C=C
C
Ïðèìåðíîå çíà÷åíèå
âîëíîâîãî ÷èñëà â ñì-1
C
1980
C
F
1050
C
Cl
730
C
Br
600
I
530
C
ßçûê ÈÊ-ñïåêòðîâ
15
Ñèòóàöèÿ ñ äâóìÿ àòîìíûìè ìàññàìè, êîëåáëþùèìèñÿ ïî îòíîøåíèþ äðóã ê äðóãó, ñ õîðîøèì ïðèáëèæåíèåì ìîæåò áûòü ïåðåíåñåíà
íà ìîëåêóëû ñ áîëüøèì ÷èñëîì àòîìîâ.  ýòîì ñëó÷àå ìíîãîàòîìíàÿ ìîëåêóëà ìîæåò áûòü ïðåäñòàâëåíà êàê ñèñòåìà èç ñëàáî ñâÿçàííûõ ìåæäó ñîáîé ãàðìîíè÷åñêèõ îñöèëëÿòîðîâ. Äëÿ ìíîãèõ
ôóíêöèîíàëüíûõ ãðóïï ìîæíî ñ÷èòàòü, ÷òî îíè âûïîëíÿþò â ñîñòàâå
ìîëåêóëû ðîëü ãàðìîíè÷åñêîãî îñöèëëÿòîðà, íà êîòîðûé íå âëèÿþò
(èëè ìàëî âëèÿþò) êîëåáàíèÿ îñòàëüíîé ÷àñòè ìîëåêóëû. Ýòî ïðèâîäèò ê òîìó, ÷òî ïîãëîùåíèå îïðåäåëåííûõ ôóíêöèîíàëüíûõ ãðóïï
âñåãäà ëåæèò âíóòðè òèïè÷íîãî äëÿ íèõ ñïåêòðàëüíîãî äèàïàçîíà
÷àñòîò. Òàêèå ÷àñòîòû íàçûâàþò õàðàêòåðèñòè÷åñêèìè èëè «ãðóïïîâûìè ÷àñòîòàìè».
Ýòîò ôàêò ëåæèò â îñíîâå èíòåðïðåòàöèè ñïåêòðîâ. Ãëàâíûìè êðèòåðèÿìè, ïî êîòîðûì ñóäÿò, ìîæåò ëè äàííàÿ ïîëîñà ïîãëîùåíèÿ áûòü
îòíåñåíà ê îïðåäåëåííîé ñòðóêòóðíîé ãðóïïå, ÿâëÿþòñÿ ïîëîæåíèå,
îòíîñèòåëüíàÿ èíòåíñèâíîñòü è ïîëóøèðèíà (øèðèíà íà óðîâíå
ïîëîâèíû âûñîòû) ïîëîñû ïîãëîùåíèÿ.
ÈÊ-èçëó÷åíèå ïîãëîùàåòñÿ ìîëåêóëîé òîëüêî â òîì ñëó÷àå, åñëè
äèïîëüíûé ìîìåíò ñîîòâåòñòâóþùåé ãðóïïû àòîìîâ èçìåíÿåòñÿ
âî âðåìÿ êîëåáàíèÿ. Ïðè ýòîì äåéñòâèòåëüíî ñëåäóþùåå óòâåðæäåíèå: ÷åì çíà÷èòåëüíåå èçìåíåíèå äèïîëüíîãî ìîìåíòà, òåì èíòåíñèâíåå ñîîòâåòñòâóþùàÿ åìó ïîëîñà ïîãëîùåíèÿ.
Êîëåáàíèÿ, ïðè êîòîðûõ äèïîëüíûé ìîìåíò íå èçìåíÿåòñÿ, íå âîçáóæäàþòñÿ; îíè íå ñîïðîâîæäàþòñÿ ïîãëîùåíèåì ñâåòà è íàçûâàþòñÿ íåàêòèâíûìè â ÈÊ-ñïåêòðå. Äâóõàòîìíûå ìîëåêóëû õèìè÷åñêèõ
ýëåìåíòîâ, ñîñòîÿùèå èç îäèíàêîâûõ àòîìîâ, â ãàçîîáðàçíîì ñîñòîÿíèè â ïðèíöèïå íå ïîãëîùàþò ÈÊ-èçëó÷åíèå, òàê êàê íå îáëàäàþò
äèïîëüíûì ìîìåíòîì è íå ïðîèñõîäèò åãî èçìåíåíèÿ ïðè êîëåáàíèÿõ ìîëåêóëû.
Ìåòàëëû âåäóò ñåáÿ â ÈÊ-äèàïàçîíå êàê çåðêàëà è ïîýòîìó êîëåáàíèÿ èõ àòîìîâ òàêæå íå ïðîÿâëÿþòñÿ â ÈÊ-ñïåêòðå.
Ìîëåêóëû, ñîñòîÿùèå èç àòîìîâ ðàçíûõ òèïîâ, íàïðîòèâ, âñåãäà ñïîñîáíû âñòóïàòü âî âçàèìîäåéñòâèå ñ èíôðàêðàñíûì èçëó÷åíèåì. Åñëè
ñ ñàìîãî íà÷àëà ìîëåêóëà íå èìååò äèïîëüíîãî ìîìåíòà, òî ïðè îáëó÷åíèè ÈÊ-èçëó÷åíèåì ìîãóò áûòü âîçáóæäåíû ïî ìåíüøåé ìåðå òå
êîëåáàíèÿ, ïðè êîòîðûõ äèïîëüíûé ìîìåíò âîçíèêàåò áëàãîäàðÿ
àñèììåòðè÷íîìó ñìåùåíèþ öåíòðîâ òÿæåñòåé çàðÿäîâ.
Çàìå÷àíèå:  îòëè÷èå îò ÈÊ-ñïåêòðîâ ïîãëîùåíèÿ, â ñïåêòðàõ êîìáèíàöèîííîãî ðàññåÿíèÿ (ñïåêòðû ÊÐ èëè Ðàìàí-ñïåêòðû) îïðåäåëÿþùóþ ðîëü èãðàåò íå èçìåíåíèå äèïîëüíîãî ìîìåíòà, à èçìåíåíèå
16
ßçûê ÈÊ-ñïåêòðîâ
ïîëÿðèçóåìîñòè ìîëåêóëû ïðè âçàèìîäåéñòâèè ñî ñâåòîì. Ýòî ïðèâîäèò ê òîìó, ÷òî íåàêòèâíûå â ÈÊ-ñïåêòðå êîëåáàíèÿ, ïðîèñõîäÿùèå áåç èçìåíåíèÿ äèïîëüíîãî ìîìåíòà, ìîãóò áûòü àêòèâíû â ñïåêòðå ÊÐ, ïîòîìó ÷òî ïðè ýòèõ êîëåáàíèÿõ ìåíÿåòñÿ ïîëÿðèçóåìîñòü.
Òàêèì îáðàçîì ñïåêòðû ÊÐ è ÈÊ-ñïåêòðû äîïîëíÿþò äðóã äðóãà.
 ñëåäóþùåé òàáëèöå ïðèâåäåíû îáùåïðèíÿòûå ñèìâîëû è íàçâàíèÿ ðàçëè÷íûõ âèäîâ ìîëåêóëÿðíûõ êîëåáàíèé:
Òàáëèöà 3: Ñèìâîëèêà è íàçâàíèÿ ðàçëè÷íûõ âèäîâ ìîëåêóëÿðíûõ
êîëåáàíèé
Ñèìâîë
s
as
ip
oop
ν
δ
γ
ω
τ
ρ
Àíãëèéñêîå
íàçâàíèå
symmetric
antisymmetric
In-plane
out-of-plane
Íåìåöêîå íàçâàíèå
stretching
vibration
in-plane
deformation
Streckschwingung
symmetrisch
antisymmetrisch
in der Ebene
aus der Ebene
Ðóññêîå íàçâàíèå
Îáîçíà÷åíèå
ñèììåòðè÷íîå
νs
àíòèñèììåòðè÷íîå
νas
ïëîñêîñòíîå (ïëîñêîå)
δ
âíåïëîñêîñòíîå
γ
(íåïëîñêîå)
âàëåíòíîå
ïëîñêîñòíîå (ïëîñêîå)
Deformations-,
äåôîðìàöèîííîå
Beugeschwingung in
der Ebene
out-of-plane
Deformations-,
âíåïëîñêîñòíîå
deformation
Beugeschwingung aus
(íåïëîñêîå)
der Ebene
äåôîðìàöèîííîå
wagging vibration
Kipp- (Nick-)
âååðíîå êîëåáàíèå
Schwingung
twisting vibration
Torsions- (Drill-)
êðóòèëüíîå êîëåáàíèå
Schwingung
rocking vibration
Pendel- (Schaukel-)
ìàÿòíèêîâîå
Schwingung
êîëåáàíèå
ßçûê ÈÊ-ñïåêòðîâ
17
Ãëàâà
5
Êîëè÷åñòâåííûé ñïåêòðàëüíûé àíàëèç
Êîëè÷åñòâåííûé àíàëèç ñ ïðèìåíåíèåì îïòè÷åñêîé ñïåêòðîñêîïèè,
â òîì ÷èñëå è ÈÊ-ñïåêòðîñêîïèè, îñíîâàí íà çàêîíå Áóãåðà-Ëàìáåðòà-Áåðà, êîòîðûé áûë òî÷íî ñôîðìóëèðîâàí â 1852 ãîäó. Êîëè÷åñòâåííîå îïðåäåëåíèå ñ ïîìîùüþ ÈÊ-ñïåêòðîìåòðèè ïðîâîäèòñÿ ïðåèìóùåñòâåííî äëÿ ðàñòâîðîâ.
Ïðîïóñêàíèå (T) îáðàçöà îïðåäåëÿåòñÿ êàê
T=
I
I0
Ãäå I0 ýòî èíòåíñèâíîñòü ïàäàþùåãî èçëó÷åíèÿ, à I èíòåíñèâíîñòü
èçëó÷åíèÿ, ïðîøåäøåãî ñêâîçü îáðàçåö. Ïðîöåíò ïðîïóñêàíèÿ (%Ò)
ðàâåí 100 x Ò.
Ïðè ïðîõîæäåíèè ÷åðåç êþâåòó èíòåíñèâíîñòü èçëó÷åíèÿ ïðåòåðïåâàåò ýêñïîíåíöèàëüíûé ñïàä:
I = I0 ⋅ 1 0 − ε c b
ãäå ε – ýòî ìîëÿðíûé êîýôôèöèåíò ïîãàøåíèÿ (â ë·ìîëü-1·ñì-1), ñ –
êîíöåíòðàöèÿ îáðàçöà (â ìîëü·ë-1) è b – òîëùèíà êþâåòû (â ñì).
Êîýôôèöèåíò ε çàâèñèò îò äëèíû âîëíû èëè, ñîîòâåòñòâåííî, âîëíîâîãî ÷èñëà è ÿâëÿåòñÿ õàðàêòåðèñòèêîé èññëåäóåìîãî ñîåäèíåíèÿ.
Ïîñëå ïðåîáðàçîâàíèÿ è ëîãàðèôìèðîâàíèÿ ïîëó÷àåòñÿ ñëåäóþùåå
ñîîòíîøåíèå:
log
I
= −ε ⋅ c ⋅ b èëè
I0
A = log
I0
= ε ⋅c ⋅b
I0
Ýòî âûðàæåíèå äëÿ îïòè÷åñêîé ïëîòíîñòè À è åñòü çàêîí ÁóãåðàËàìáåðòà-Áåðà, êîòîðûé îïèñûâàåò ëèíåéíóþ çàâèñèìîñòü îïòè÷åñêîé ïëîòíîñòè îò êîíöåíòðàöèè ïîãëîùàþùåãî âåùåñòâà.
18
ßçûê ÈÊ-ñïåêòðîâ
Íà ïðàêòèêå ñâÿçü ìåæäó êîíöåíòðàöèåé è îïòè÷åñêîé ïëîòíîñòüþ
îïðåäåëÿåòñÿ ýìïèðè÷åñêè ïðè ïîìîùè êàëèáðîâêè. Êàëèáðîâêîé
íàçûâàåòñÿ ìàòåìàòè÷åñêîå îïèñàíèå âçàèìîñâÿçè ìåæäó êîíöåíòðàöèåé è èçìåðÿåìîé âåëè÷èíîé (äëÿ ýòîãî ïðåäóñìîòðåíû ðàçëè÷íûå ìåòîäû, âõîäÿùèå â ñîñòàâ ïðîãðàììíîãî ïàêåòà OPUS/QUANT).
ßçûê ÈÊ-ñïåêòðîâ
19
Ãëàâà
6
Êà÷åñòâåííàÿ èíòåðïðåòàöèÿ ñïåêòðîâ
Îñíîâîé äëÿ èíòåðïðåòàöèè ñïåêòðîâ ñëóæèò íàëè÷èå ïîëîñ ïîãëîùåíèÿ, õàðàêòåðèñòè÷åñêèõ äëÿ îïðåäåëåííûõ ãðóïï àòîìîâ (ñòðóêòóðíûõ ãðóïï).
Òàáëèöà 4: Äåëåíèå ÈÊ-ñïåêòðîâ íà äèàïàçîíû
4000 ñì-1
Âàëåíòíûå
êîëåáàíèÿ
Y-H
2500 ñì-1
2000 ñì-1
Âàëåíòíûå
êîëåáàíèÿ
òðîéíûõ ñâÿçåé è
êóìóëèðîâàííûõ
äâîéíûõ ñâÿçåé
1500ñì-1
400 ñì-1
Âàëåíòíûå
êîëåáàíèÿ
äâîéíûõ
ñâÿçåé
«îòïå÷àòêè
ïàëüöåâ»
C≡C
C≡N
N=C=O
Ñ=O
C=N
C=C
Ñïåêòðû ñõîäíûõ
ïî ñòðóêòóðå
ìîëåêóë äàþò
ðàçëè÷íûå ñïåêòðû
â ýòîì äèàïàçîíå,
òàê êàê äàæå
íåáîëüøèå
èçìåíåíèÿ â
ïðîñòðàíñòâåííîé è
ýëåêòðîííîé
ñòðóêòóðå ìîëåêóë
çíà÷èòåëüíî
âëèÿþò íà
äåôîðìàöèîííûå
è ñêåëåòíûå
êîëåáàíèÿ ìîëåêóë.
O-H
N-H
C-H
=C-H
≡C-H
Êàê ñëåäóåò èç ñêàçàííîãî âûøå, ñïåêòð ìîæåò áûòü çàïèñàí êàê ñïåêòð
ïðîïóñêàíèÿ èëè êàê ñïåêòð ïîãëîùåíèÿ.
Ñîâåò: Òàê êàê ïîãëîùåíèå ðàâíî îòðèöàòåëüíîìó ëîãàðèôìó ïðîïóñêàíèÿ, à ïðè ëîãàðèôìèðîâàíèè áîëüøèå ÷èñëà ïåðåõîäÿò â ìåíü20
ßçûê ÈÊ-ñïåêòðîâ
øèå, äëÿ êà÷åñòâåííîé èíòåðïðåòàöèè ñïåêòðîâ ìîæåò áûòü óäîáíåå
èñïîëüçîâàòü ñïåêòðû ïðîïóñêàíèÿ. Ìîæåò ñëó÷èòüñÿ, ÷òî ñëàáàÿ, íî
âàæíàÿ äëÿ èíòåðïðåòàöèè ïîëîñà, êîòîðàÿ â ñïåêòðå ïðîïóñêàíèÿ
âèäíà íå äîñòàòî÷íî îò÷åòëèâî, â ñîîòâåòñòâóþùåì ñïåêòðå ïîãëîùåíèÿ îêàæåòñÿ åùå ñëàáåå èëè áóäåò âîâñå íåðàçëè÷èìà.
Äëÿ êîëè÷åñòâåííîãî àíàëèçà íàïðîòèâ, èç-çà ëèíåéíîé çàâèñèìîñòè ìåæäó îïòè÷åñêîé ïëîòíîñòüþ è êîíöåíòðàöèåé, óäîáíåå èñïîëüçîâàòü ñïåêòðû ïîãëîùåíèÿ.
 ñëåäóþùåé ÷àñòè ãëàâû â ôîðìå òàáëèö ïðèâåäåíû õàðàêòåðèñòè÷åñêèå ãðóïïîâûå ÷àñòîòû êîëåáàíèé äëÿ êàæäîãî êëàññà ñîåäèíåíèé. Âàæíûå äëÿ ïðàâèëüíîé èíòåðïðåòàöèè îòíîñèòåëüíûå èíòåíñèâíîñòè ïîëîñ ïîãëîùåíèÿ ìîãóò áûòü âçÿòû èç ñïåêòðîâ-ïðèìåðîâ.
Äëÿ êàæäîãî êëàññà ñîåäèíåíèé ïðèâåäåíî ìèíèìóì ïî îäíîìó òèïè÷íîìó ñïåêòðó.
Àëêàíû
Ðèñóíîê 3: Ìîëåêóëÿðíûå êîëåáàíèÿ àëêàíîâ
ßçûê ÈÊ-ñïåêòðîâ
21
Ðèñóíîê 3 èëëþñòðèðóåò òèïè÷íûå ìîëåêóëÿðíûå êîëåáàíèÿ àëêàíîâ. Íàèáîëåå èíòåíñèâíûå ïîëîñû â ÈÊ-ñïåêòðàõ àëêàíîâ ìåæäó
2960 è 2850 ñì-1 îòíîñÿòñÿ ê ñèììåòðè÷íûì è àíòèñèììåòðè÷íûì âàëåíòíûì êîëåáàíèÿì (νs è νas) CH3- è CH2 – ãðóïï. Òèïè÷íûì äëÿ èçîïðîïèëüíûõ è òðåòáóòèëüíûõ ãðóïï ÿâëÿþòñÿ äåôîðìàöèîííûå êîëåáàíèÿ (δs) CH3-ãðóïï, êîòîðûå îáû÷íî íàáëþäàþòñÿ îêîëî 1375 ñì-1,
è ðàñùåïëåíû íà äâå ïîëîñû ïðè 1390 è 1370 ñì-1 (ñìîòðè ñïåêòð 2,2
–äèìåòèëáóòàíà).
Ïîëîñû ïîãëîùåíèÿ âååðíûõ êîëåáàíèé CH2-ãðóïï îáû÷íî ðàñïîëîæåíû â îáëàñòè ìåæäó 1350 è 1180 ñì-1 â âèäå ïðîãðåññèè ñëàáûõ
ïîëîñ è î÷åíü òèïè÷íû äëÿ äëèííîöåïíûõ ñîåäèíåíèé, òàêèõ êàê,
íàïðèìåð, æèðíûå êèñëîòû (ñìîòðè ñïåêòð ïàëüìèòèíîâîé êèñëîòû).
Äëÿ äëèííîöåïíûõ àëêàíîâ õàðàêòåðíû òàêæå ïîëîñû ìàÿòíèêîâûõ
êîëåáàíèé ïðè 720 ñì-1, êîòîðûå íàáëþäàþòñÿ äëÿ (CH2)n – öåïåé,
êîãäà n≥4 (ñìîòðè ñïåêòð í-äåêàíà è ïàëüìèòèíîâîé êèñëîòû). Ïîëîñû êðóòèëüíûõ êîëåáàíèé CH2-ãðóïï íàõîäÿòñÿ â òîì æå äèàïàçîíå,
÷òî è äëÿ ìàÿòíèêîâûõ êîëåáàíèé, è èìåþò, êàê ïðàâèëî, î÷åíü ìàëóþ èíòåíñèâíîñòü, ïîýòîìó îíè åäâà ëè ìîãóò èìåòü äèàãíîñòè÷åñêîå çíà÷åíèå.
Ó öèêëè÷åñêèõ àëèôàòè÷åñêèõ ñîåäèíåíèé ñëàáàÿ ïîëîñà, íàáëþäàåìàÿ îêîëî 1000 ñì-1, îòíîñèòñÿ ê âàëåíòíûì êîëåáàíèÿì Ñ-Ñ â êîëüöå
(ñìîòðè ñïåêòð öèêëîãåêñàíà).
22
ßçûê ÈÊ-ñïåêòðîâ
Ðèñóíîê 4: Òèïè÷íûå ìîëåêóëÿðíûå êîëåáàíèÿ àëêàíîâ
ßçûê ÈÊ-ñïåêòðîâ
23
24
Àëêàíû
ßçûê ÈÊ-ñïåêòðîâ
Ðèñóíîê 5: Ñïåêòð äåêàíà
Àëêàíû
ðàñùåïëåíà, ýòî òðåòáóòèëüíàÿ ãðóïïà!
ßçûê ÈÊ-ñïåêòðîâ
25
Ðèñóíîê 6: Ñïåêòð 2,2-äèìåòèëáóòàíà
26
Àëêàíû
ßçûê ÈÊ-ñïåêòðîâ
Ðèñóíîê 7: Ñïåêòð öèêëîãåêñàíà
Àëêåíû
Ðèñóíîê 8: Ìîëåêóëÿðíûå êîëåáàíèÿ àëêåíîâ
Ó àëêåíîâ ïîëîñû âàëåíòíûõ êîëåáàíèé ñâÿçåé =їH ëåæàò âûøå
3000 ñì-1 (ñìîòðè ñïåêòðû öèñ- è òðàíñ-2-ïåíòåíà)
Ñèììåòðè÷íî òåòðàçàìåùåííûå èëè ñèììåòðè÷íî 1,2-òðàíñ-çàìåùåííûå ïðîèçâîäíûå ýòèëåíà íå èìåþò ïîëîñû ïîãëîùåíèÿ âàëåíòíûõ
êîëåáàíèé ñâÿçè Ñ=Ñ âáëèçè 1640 ñì-1, òàê êàê ïðè êîëåáàíèÿõ òàêîé
ñâÿçè Ñ=Ñ íå ïðîèñõîäèò èçìåíåíèÿ äèïîëüíîãî ìîìåíòà. Â ñïåêòðàõ
òðàíñ-çàìåùåííûõ àëêåíîâ ïðèñóòñòâóþò èíòåíñèâíûå ïîëîñû ïîãëîùåíèÿ íåïëîñêèõ äåôîðìàöèîííûõ êîëåáàíèé ñâÿçåé =їH, êîòîðûå ñ î÷åíü âûñîêîé äîñòîâåðíîñòüþ íàõîäÿòñÿ â îáëàñòè ìåæäó 980
è 965 ñì-1 è ïîýòîìó èìåþò áîëüøîå äèàãíîñòè÷åñêîå çíà÷åíèå (ñìîòðè
ñïåêòð òðàíñ-2-ïåíòåíà).
ßçûê ÈÊ-ñïåêòðîâ
27
28
Àëêåíû
ßçûê ÈÊ-ñïåêòðîâ
Ðèñóíîê 9: Ñïåêòð öèñ-2-ïåíòåíà
Àëêåíû
ßçûê ÈÊ-ñïåêòðîâ
29
Ðèñóíîê 10: Ñïåêòð òðàíñ-2-ïåíòåíà
Àðîìàòè÷åñêîå êîëüöî
Ðèñóíîê 11: Ìîëåêóëÿðíûå êîëåáàíèÿ àðîìàòè÷åñêèõ ñîåäèíåíèé
Ïîëîñû âàëåíòíûõ êîëåáàíèé ñâÿçåé =Ñ—Í àðîìàòè÷åñêîãî êîëüöà
òàêæå íàõîäÿòñÿ âûøå 3000 ñì-1 (ñìîòðè ñïåêòð îðòî-êñèëîëà). Ïîëîñû ìåæäó 1600 è 1460 ñì-1 îáóñëîâëåíû âàëåíòíûìè êîëåáàíèÿìè
ïîëóòîðíûõ ñâÿçåé Ñ÷Ñ àðîìàòè÷åñêîãî êîëüöà, ïðè÷¸ì ïîëîñû ïðè
1500 ñì-1 â áîëüøèíñòâå ñëó÷àåâ íàèáîëåå èíòåíñèâíû è ïîýòîìó
èìåííî ýòè ïîëîñû, ñ èíòåíñèâíîñòüþ îò ñðåäíåé äî ñèëüíîé, ÿâëÿþòñÿ âàæíåéøèìè ïðè îòíåñåíèè ñïåêòðà.
Èíôîðìàöèÿ î òèïå çàìåùåíèÿ àðîìàòè÷åñêîãî êîëüöà ìîæåò áûòü ïîëó÷åíà íà îñíîâàíèè ñèëüíûõ ïîëîñ ìåæäó 850 è 675 ñì-1, êîòîðûå îáóñëîâëåíû íåïëîñêèìè äåôîðìàöèîííûìè êîëåáàíèÿìè ñâÿçåé
їH ò.å. êîëåáàíèÿìè, ïðè êîòîðûõ àòîìû âîäîðîäà âûõîäÿò èç ïëîñêîñòè àðîìàòè÷åñêîãî êîëüöà (ñìîòðè òàáëèöó íà ñëåäóþùåé ñòðàíèöå).
 äèàïàçîí îò 2000 äî 1650 ñì-1 ïîïàäàþò îáåðòîíû íåïëîñêèõ äåôîðìàöèîííûõ êîëåáàíèé – ñâÿçåé Ñ-Í, à òàêæå ïîëîñû ñîñòàâíûõ
êîëåáàíèé. Ñëåäñòâèåì ýòîãî ÿâëÿåòñÿ âèä ñïåêòðà, õàðàêòåðíûé äëÿ
êàæäîãî òèïà çàìåùåíèÿ àðîìàòè÷åñêîãî ñîåäèíåíèÿ, òàê íàçûâàåìûå «áåíçîëüíûå îòïå÷àòêè ïàëüöåâ». Íåñìîòðÿ íà òî, ÷òî ýòè ïîëîñû êàê ïðàâèëî ÿâëÿþòñÿ ñëàáûìè, îíè äàþò âîçìîæíîñòü îïðåäåëèòü òèï çàìåùåíèÿ â àðîìàòè÷åñêîì êîëüöå.
Òðîéíûå è êóìóëèðîâàííûå äâîéíûå ñâÿçè õîðîøî èäåíòèôèöèðóþòñÿ â ÈÊ-ñïåêòðå, òàê êàê îíè ïîãëîùàþò â òîé ÷àñòè ñïåêòðà, â êîòîðîé ïðàêòè÷åñêè îòñóòñòâóþò äðóãèå èíòåíñèâíûå ïîëîñû (ñìîòðè
ñïåêòð 1-ãåêñèíà).
 ñëó÷àå íàëè÷èÿ ýëåêòîðîîòðèöàòåëüíûõ çàìåñòèòåëåé ó α-óãëåðîäíîãî àòîìà, íàïðèìåð ó ôòîðàöåòîíèòðèëà è ìåòîêñèàöåòîíèòðèëà,
30
ßçûê ÈÊ-ñïåêòðîâ
Òèï
çàìåùåíèÿ
Êîëè÷åñòâî
àòîìîâ
âîäîðîäà
×àñòîòà
[ñì-1 ]
ìîíî
5
770 ... 730
è
710 ... 690
îðòî
4
770 ... 735
ìåòà
3
1
810 ... 750
900 ... 810
è
725 ... 680
ïàðà
2
860 ... 800
âèöèíàëüíîå
3
810 ... 750 è 725 ... 680
à òàêæå ÷àñòî 780 ... 760
àíòèñèììåòðè÷íîå
2
1
840 ... 790
890 ... 830
ñèììåòðè÷íîå
1
1,2,3,4
2
850 ... 780
1,2,3,5
1
900 ... 840
1,2,4,5
1
900 ... 840
ïåíòà
1
900 ... 840
875 ... 830 è 850 ... 800
÷àñòî äîïîëíèòåëüíî ïðîÿâëÿåòñÿ
÷àñòîòà êîëåáàíèé êîëüöà 730 ... 675
ßçûê ÈÊ-ñïåêòðîâ
31
32
Àðîìàòè÷åñêîå êîëüöî
ßçûê ÈÊ-ñïåêòðîâ
Ðèñóíîê 12: Ñïåêòð îðòî-êñèëîëà
Òðîéíûå ñâÿçè è êóìóëèðîâàííûå äâîéíûå ñâÿçè
àöåòèëåí
-C≡C−Η
àëëåí
-C=C=CH2
íèòðèë
-C≡N
èçîíèòðèë
(+ )
(− )
–N ≡C
íèòðèë-n-îêñèä
-C≡N→O
íèòðèëàìèä
-N-C≡N
öèàíàò
-O-C≡N
èçîöèàíàò
-N=C=O
òèîöèàíàò
-S-C≡N
èçîòèîöèàíàò
-N=C=S
àçèä
(+ )
(− )
-N=N =N
êàðáîäèèìèä
-N=C=Nêåòåí
-C=C=O
äèàçîàëêàí
(+ )
(− )
-C=N =N
äèàçîêåòîí
(+ )
(− )
-CO-C=N =N
ñîëü äèàçîíèÿ
(+ )
-N ≡N
ν(≡C-H)
-1
[cm ]
3340 - 3265
ν(X ≡Y) èëè νas (X=Y=Z)
-1
[cm ]
2260 - 2100
2000 - 1900
2260 - 2215
2145 - 2110
2305 - 2285
2225 - 2175
2255 - 2245
2275 - 2260
2170 - 2135
2150 - 2050
2170 - 2080
2150 - 2100
2200 - 2100
2150 - 2010
2100 - 2050
2310 - 2135
ïîëîñà êîëåáàíèé ñâÿçè C≡N ñòàíîâèòñÿ íàñòîëüêî ñëàáîé, ÷òî ñîåäèíåíèå íå ìîæåò áûòü áîëåå èäåíòèôèöèðîâàíî òîëüêî ïî òîëüêî
ÈÊ-ñïåêòðó (ñìîòðè ñïåêòð àöåòîíèòðèëà è ìåòîêñèàöåòîíèòðèëà). Â
ýòîì ñëó÷àå ïîìîãàåò ñïåêòð êîìáèíàöèîííîãî ðàññåÿíèÿ, ãäå ýòà
ïîëîñà âñåãäà èíòåíñèâíà.
ßçûê ÈÊ-ñïåêòðîâ
33
34
Òðîéíûå ñâÿçè
ßçûê ÈÊ-ñïåêòðîâ
Ðèñóíîê 13: Ñïåêòð 1-ãåêñèíà
Òðîéíûå ñâÿçè
ßçûê ÈÊ-ñïåêòðîâ
35
Ðèñóíîê 14: Ñïåêòð àöåòîíèòðèëà
36
Òðîéíûå ñâÿçè
ßçûê ÈÊ-ñïåêòðîâ
Ðèñóíîê 15: Ñïåêòð ìåòîêñèàöåòîíèòðèëà
Ãàëîãåíñîäåðæàùèå ñîåäèíåíèÿ
Ðèñóíîê 16: Ìîëåêóëÿðíûå êîëåáàíèÿ ãàëîãåíñîäåðæàùèõ ñîåäèíåíèé
Ïîëîñû âàëåíòíûõ êîëåáàíèé ñâÿçåé óãëåðîä-ãàëîãåí ìîãóò áûòü
ðàñïîëîæåíû â äîñòàòî÷íî øèðîêîì äèàïàçîíå.
Ýòè ñâÿçè î÷åíü ïîëÿðíû è ïîýòîìó äàþò ïîëîñû ïîãëîùåíèÿ, êîòîðûå õîðîøî ðàçëè÷èìû áëàãîäàðÿ èõ âûñîêîé èíòåíñèâíîñòè (ñìîòðè ñïåêòð õëîðîôîðìà). Òàê êàê ñïåêòðû âñå-òàêè áîëåå ñïåöèôè÷íû
äëÿ ñîåäèíåíèé â öåëîì, ÷åì äëÿ îòäåëüíûõ ãðóïï, ïðè èíòåðïðåòàöèè ÷àñòî ïîëåçíî èõ ñðàâíåíèå ñî ñïåêòðàìè îáðàçöîâ.
ßçûê ÈÊ-ñïåêòðîâ
37
38
Ãàëîãåíñîäåðæàùèå ñîåäèíåíèÿ
ßçûê ÈÊ-ñïåêòðîâ
Ðèñóíîê 17: Ñïåêòð õëîðîôîðìà
Ñïèðòû è ôåíîëû
Ðèñóíîê 18: Ìîëåêóëÿðíûå êîëåáàíèÿ ñïèðòîâ è ôåíîëîâ
Ñïèðòû è ôåíîëû ïðîÿâëÿþò, íàðÿäó ñ ñèëüíûìè ïîëîñàìè ïîãëîùåíèÿ âàëåíòíûõ êîëåáàíèé ãðóïïû ÎÍ â îáëàñòè îò 3650 äî 2400 ñì-1 è
äåôîðìàöèîííûìè êîëåáàíèÿìè ãðóïïû ÎÍ â îáëàñòè îò 1410 äî
1260 ñì-1, ïðåæäå âñåãî èíòåíñèâíûå ïîëîñû âàëåíòíûõ êîëåáàíèé ñâÿçåé їÎ, êîòîðûå ÿâëÿþòñÿ êëþ÷åâûìè è íàõîäÿòñÿ ìåæäó 1230 è
1000 ñì-1 (ñìîòðè ñïåêòð í-áóòèëîâîãî ñïèðòà). Òàê êàê ýòè ïîëîñû äëÿ
áîëåå ðàçâåòâëåííûõ ñîåäèíåíèé ñäâèãàþòñÿ â ñòîðîíó áîëåå âûñîêèõ
âîëíîâûõ ÷èñåë, îíè ìîãóò ñëóæèòü äëÿ ðàñïîçíàâàíèÿ ïåðâè÷íûõ (1075
– 1000 ñì-1), âòîðè÷íûõ (1150 – 1030 ñì-1) è òðåòè÷íûõ ñïèðòîâ (1170 –
1100 ñì-1). Ó ôåíîëîâ ýòà ïîëîñà ëåæèò ìåæäó 1230 è 1140 ñì-1.
Ïîëîñà ïîãëîùåíèÿ ïëîñêèõ äåôîðìàöèîííûõ êîëåáàíèé (1410 –
1260 ñì-1), ñìåùàþùàÿñÿ â ñëó÷àå òðåòè÷íûõ ñïèðòîâ ðàâíî êàê è â
ñëó÷àå ôåíîëîâ â îáëàñòü áîëüøèõ âîëíîâûõ ÷èñåë, ÷àùå âñåãî äëÿ
èäåíòèôèêàöèè ñïèðòîâ íå èñïîëüçóåòñÿ.
ßçûê ÈÊ-ñïåêòðîâ
39
40
Ñïèðòû è ôåíîëû
ßçûê ÈÊ-ñïåêòðîâ
Ðèñóíîê 19. Ñïåêòð áóòèëîâîãî ñïèðòà
Ïðîñòûå ýôèðû
Ðèñóíîê 20: Ìîëåêóëÿðíûå êîëåáàíèÿ ïðîñòûõ ýôèðîâ
Êëþ÷åâîé ïîëîñîé äëÿ ýôèðîâ ñ îòêðûòîé öåïüþ ÿâëÿåòñÿ ñèëüíàÿ
ïîëîñà àíòèñèììåòðè÷íûõ âàëåíòíûõ êîëåáàíèé Ñ-Î-Ñ ëåæèò ìåæäó 1275 è 1050 ñì-1 (ñìîòðè ñïåêòð äèãåêñèëîâîãî ýôèðà).  òî âðåìÿ
êàê ó íàñûùåííûõ ýôèðîâ ýòà ïîëîñà ïðîÿâëÿåòñÿ â îáëàñòè ìåæäó
1140 è 1085 ñì-1, äëÿ íåíàñûùåííûõ ýôèðîâ îíà íàõîäèòñÿ ìåæäó
1275 è 1150 ñì-1.
Ïîëîñà ïîãëîùåíèÿ ñèììåòðè÷íûõ âàëåíòíûõ êîëåáàíèé Ñ-Î-Ñ ñëàáà, òàê êàê ïðè ýòîì èçìåíåíèå äèïîëüíîãî ìîìåíòà íàìíîãî ìåíüøå, ÷åì â ñëó÷àå àíòèñèììåòðè÷íûõ êîëåáàíèé. Ýòà ïîëîñà èìååò
äèàãíîñòè÷åñêîå çíà÷åíèå òîëüêî äëÿ ñìåøàííûõ àëèôàòè÷åñêè-àðîìàòè÷åñêèõ ýôèðîâ.
 öèêëè÷åñêèõ ýôèðàõ äèàãíîñòè÷åñêîå çíà÷åíèå èìåþò ïîëîñû è àíòèñèììåòðè÷íîãî (1100 – 890 ñì-1) è ñèììåòðè÷íîãî (1270 – 800 ñì-1)
êîëåáàíèé Ñ-Î-Ñ, ïðè ýòîì ïîëîñà ñèììåòðè÷íûõ êîëåáàíèé ñëàáåå,
÷åì ïîëîñà àíòèñèììåòðè÷íûõ êîëåáàíèé.
ßçûê ÈÊ-ñïåêòðîâ
41
42
Ïðîñòûå ýôèðû
ßçûê ÈÊ-ñïåêòðîâ
Ðèñóíîê 21: Ñïåêòð äèãåêñèëîâîãî ýôèðà
Àìèíû
Ðèñóíîê 22: Ìîëåêóëÿðíûå êîëåáàíèÿ àìèíîâ
Àìèíîãðóïïà èìååò õàðàêòåðíûå ïîëîñû ïîãëîùåíèÿ è äëÿ âàëåíòíûõ, è äëÿ äåôîðìàöèîííûõ êîëåáàíèé ñâÿçåé N-H.
Äâå ïîëîñû âàëåíòíûõ êîëåáàíèé N-H îò ñðåäíåé äî ñëàáîé èíòåíñèâíîñòè â äèàïàçîíå îò 3550 äî 3250 ñì-1 ñâèäåòåëüñòâóþò î íàëè÷èè ïåðâè÷íîé àìèíîãðóïïû, â òî âðåìÿ êàê âòîðè÷íûå àìèíû èìåþò
òîëüêî îäíó ïîëîñó ïîãëîùåíèÿ ìåæäó 3450 è 3310 ñì-1 (ñìîòðè ñïåêòð
í-ãåêñèëàìèíà).  îáùåì ñëó÷àå ïîëîñû âàëåíòíûõ êîëåáàíèé N-H â
àëèôàòè÷åñêèõ àìèíàõ ñëàáåå, ÷åì â àðîìàòè÷åñêèõ. Òàê êàê ïîëîñû
âàëåíòíûõ êîëåáàíèé ñâÿçåé N-H íàìíîãî ìåíåå èíòåíñèâíû, ÷åì
àíàëîãè÷íûå ïîëîñû äëÿ ñâÿçåé Î-Í, èõ ìîæíî ëåãêî ðàçëè÷èòü.
Ïëîñêîñòíûå âàëåíòíûå êîëåáàíèÿ ñâÿçåé N-H ïðîÿâëÿþòñÿ â âèäå
ïîëîñ ñðåäíåé èíòåíñèâíîñòè è, ïðåæäå âñåãî äëÿ âòîðè÷íûõ àìèíîâ, â âèäå ñëàáûõ ïîëîñ â îáëàñòè îò 1650 äî 1550 ñì-1 , â òî âðåìÿ
êàê âíåïëîñêîñòíûå äåôîðìàöèîííûå êîëåáàíèÿ N-H (ó ïåðâè÷íûõ
àìèíîâ ýòî äâå ïîëîñû ïðè 830 è 885 ñì-1, ó âòîðè÷íûõ àìèíîâ ïðè
730 ñì-1) åäâà ëè èìåþò äèàãíîñòè÷åñêîå çíà÷åíèå.
Âàëåíòíûå êîëåáàíèÿ ñâÿçåé C-N ïðîÿâëÿþòñÿ ñ ðàçëè÷íîé èíòåíñèâíîñòüþ (â àëèôàòè÷åñêèõ àìèíàõ – îò ñëàáûõ äî ñðåäíèõ íèæå
1200 ñì-1, â àðîìàòè÷åñêèõ àìèíàõ – îò ñðåäíèõ äî ñèëüíûõ âûøå
1200 ñì-1) è òàêæå íå èìåþò äèàãíîñòè÷åñêîãî çíà÷åíèÿ.
ßçûê ÈÊ-ñïåêòðîâ
43
44
Àìèíû
ßçûê ÈÊ-ñïåêòðîâ
Ðèñóíîê 23: Ñïåêòð ãåêñèëàìèíà
Íèòðîñîåäèíåíèÿ
Ðèñóíîê 24: Ìîëåêóëÿðíûå êîëåáàíèÿ íèòðîñîåäèíåíèé
Íèòðî ãðóïïà ñ äâóìÿ èäåíòè÷íûìè ñâÿçÿìè N=Î ïðîÿâëÿåòñÿ â âèäå
äâóõ èíòåíñèâíûõ ïîëîñ ñèììåòðè÷íûõ è àíòèñèììåòðè÷íûõ âàëåíòíûõ êîëåáàíèé (ñìîòðè ñïåêòð 1,3-äèíèòðîáåíçîëà).
Àíòèñèììåòðè÷íûå âàëåíòíûå êîëåáàíèÿ õàðàêòåðèçóþòñÿ ñèëüíûì
ïîãëîùåíèåì â îáëàñòè ìåæäó 1590 è 1545 ñì-1 â ñëó÷àå àëèôàòè÷åñêèõ èëè, ñîîòâåòñòâåííî, ìåæäó 1545 è 1500 ñì-1 â ñëó÷àå àðîìàòè÷åñêèõ íèòðîñîåäèíåíèé. Ïîëîñà ñèììåòðè÷íûõ âàëåíòíûõ êîëåáàíèé ìåæäó 1390 è 1355 ñì-1 äëÿ àëèôàòè÷åñêèõ è, ñîîòâåòñòâåííî,
ìåæäó 1370 è1330 ñì-1 äëÿ àðîìàòè÷åñêèõ íèòðîñîåäèíåíèé âûãëÿäèò íåñêîëüêî ñëàáåå ïî ñðàâíåíèþ ñ ïîëîñîé àíòèñèììåòðè÷íûõ
êîëåáàíèé.
ßçûê ÈÊ-ñïåêòðîâ
45
46
Íèòðîñîåäèíåíèÿ
ßçûê ÈÊ-ñïåêòðîâ
Ðèñóíîê 25: Ñïåêòð 1,3-äèíèòðîáåíçîëà
Êåòîíû
Ðèñóíîê 26: Ìîëåêóëÿðíûå êîëåáàíèÿ êåòîíîâ
Äëÿ êåòîíîâ õàðàêòåðíî ïîÿâëåíèå â ñïåêòðå ïîëîñû ïîãëîùåíèÿ
êàðáîíèëüíîé ãðóïïû, êîòîðàÿ â çàâèñèìîñòè îò çàìåñòèòåëåé íàõîäèòñÿ â ðàéîíå 1715 ñì-1. Çà÷àñòóþ îíà ñîïðîâîæäàåòñÿ îáåðòîíàìè
ïðè ïðèìåðíî 3450 ñì-1 (ñìîòðè ñïåêòð 3-ãåêñàíîíà).
 êîíäåíñèðîâàííîì ñîñòîÿíèè èëè â ïîëÿðíîì ðàñòâîðèòåëå âîçìîæåí ñäâèã ïîëîñû â îáëàñòü ìåíüøèõ âîëíîâûõ ÷èñåë.  îáùåì ñëó÷àå óâåëè÷åíèå óãëà ïðè êàðáîíèëüíîé ãðóïïå âåäåò ê óìåíüøåíèþ
÷àñòîòû, à óìåíüøåíèå óãëà ïðèâîäèò ê ðîñòó ÷àñòîòû êîëåáàíèé.
ßçûê ÈÊ-ñïåêòðîâ
47
48
Êåòîíû
ßçûê ÈÊ-ñïåêòðîâ
Ðèñóíîê 27: Ñïåêòð 3-ãåêñàíîíà
Àëüäåãèäû
Ðèñóíîê 28: Ìîëåêóëÿðíûå êîëåáàíèÿ àëüäåãèäîâ
Àëüäåãèäû èìåþò ïîìèìî êàðáîíèëüíîé ïîëîñû, êîòîðàÿ âñëåäñòâèå
íàëè÷èÿ àòîìà âîäîðîäà ïðè êàðáîíèëüíîé ãðóïïå ñäâèíóòà ïî ñðàâíåíèþ ñ êåòîíàìè ïðèìåðíî íà 15 ñì-1 â îáëàñòü áîëüøèõ âîëíîâûõ
÷èñåë, äâå õàðàêòåðíûå ïîëîñû â äèàïàçîíå îò 2900 äî 2680 ñì-1 (ñìîòðè ñïåêòð ãåêñàíàëÿ). Ïîñëåäíèå ïîÿâëÿþòñÿ áëàãîäàðÿ òàê íàçûâàåìîìó «ðåçîíàíñó Ôåðìè», êîòîðûé îáúÿñíÿåòñÿ âçàèìîäåéñòâèåì
ìåæäó âàëåíòíûìè êîëåáàíèÿìè àëèôàòè÷åñêèõ ñâÿçåé Ñ-Í ñ îäíîé
ñòîðîíû è îáåðòîíîì äåôîðìàöèîííûõ êîëåáàíèé óãëà Î=Ñ-Í ïðè
1390 ñì-1 ñ äðóãîé ñòîðîíû.
Êàê óæå áûëî îòìå÷åíî âûøå, ïîëîæåíèå ïîëîñû ïîãëîùåíèÿ êàðáîíèëüíîé ãðóïïû çàâèñèò îò óãëåðîäíîãî ñêåëåòà, ñ êîòîðûì ñâÿçàíà àëüäåãèäíàÿ ãðóïïà.
ßçûê ÈÊ-ñïåêòðîâ
49
50
Àëüäåãèäû
ßçûê ÈÊ-ñïåêòðîâ
Ðèñóíîê 29: Ñïåêòð ãåêñàíàëÿ
Êàðáîíîâûå êèñëîòû
Ðèñóíîê 30: Ìîëåêóëÿðíûå êîëåáàíèÿ êàðáîíîâûõ êèñëîò
Êàðáîíîâûå êèñëîòû èìåþò ñêëîííîñòü ê îáðàçîâàíèþ àãðåãàòîâ çà
ñ÷åò ìîñòèêîâûõ âîäîðîäíûõ ñâÿçåé: â òâåðäîì è æèäêîì ñîñòîÿíèè.
Äàæå â ðàçáàâëåííîì ðàñòâîðå è â ãàçîâîé ôàçå ïðè êîìíàòíîé òåìïåðàòóðå êàðáîíîâûå êèñëîòû ñóùåñòâóþò â âèäå äèìåðîâ.
Êàê ñëåäñòâèå íàëè÷èÿ ìîñòèêîâûõ âîäîðîäíûõ ñâÿçåé ïîëîñû âàëåíòíûõ êîëåáàíèé Î-Í ñâÿçåé ñ öåíòðîì ïðè 3000 ñì-1 î÷åíü øèðîêè.
Õàðàêòåðíûé äëÿ äèìåðîâ êàðáîíîâûõ êèñëîò êîíòóð ïîëîñ, òàê íàçûâàåìûé «êèñëîòíûé áóãîð», íàáëþäàåòñÿ ìåæäó 2700 è 2500 ñì-1 è
îáúÿñíÿåòñÿ îáåðòîíàìè è ñîñòàâíûìè ÷àñòîòàìè Ñ-Î – âàëåíòíûõ è
Î-Í – äåôîðìàöèîííûõ êîëåáàíèé (ñìîòðè ñïåêòð ïàëüìèòèíîâîé
êèñëîòû).
 òî âðåìÿ êàê âàëåíòíûå êîëåáàíèÿ Ñ=Î ëåæàò â äèàïàçîíå îò 1800
äî 1680 ñì-1, ïîëîñû âàëåíòíûõ êîëåáàíèé ñâÿçåé Ñ-Î ìîæíî îæèäàòü ìåæäó 1315 è 1280 ñì-1.
Òàêæå õàðàêòåðèñòè÷íîé äëÿ äèìåðîâ êàðáîíîâûõ êèñëîò ÿâëÿåòñÿ
øèðîêàÿ ïîëîñà ñðåäíåé èíòåíñèâíîñòè ìåæäó 960 è 880 ñì-1, êîòîðàÿ ïðèíàäëåæèò âíåïëîñêîñòíûì äåôîðìàöèîííûì êîëåáàíèÿì
ôðàãìåíòà ÎÍ Î.
ßçûê ÈÊ-ñïåêòðîâ
51
52
Êàðáîíîâûå êèñëîòû
ßçûê ÈÊ-ñïåêòðîâ
Ðèñóíîê 31: Ñïåêòð ïàëüìèòèíîâîé êèñëîòû
Êàðáîêñèëàòû
Ðèñóíîê 32: Ìîëåêóëÿðíûå êîëåáàíèÿ êàðáîêñèëàòîâ
 êàðáîêñèëàòàõ îáå ñâÿçè ÑÎ ÿâëÿþòñÿ ïîëóòîðíûìè, ÷òî ïðèâîäèò
ê ÷åòêèì îòëè÷èÿì èõ ñïåêòðîâ îò ÈÊ-ñïåêòðîâ êàðáîíîâûõ êèñëîò.
Àíòèñèììåòðè÷íûå âàëåíòíûå êîëåáàíèÿ Ñ-Î ïðîÿâëÿþòñÿ â âèäå
î÷åíü ñèëüíîé ïîëîñû ìåæäó 1650 è 1540 ñì-1, â òî âðåìÿ êàê ìåíåå
èíòåíñèâíàÿ ïîëîñà ìåæäó 1450 è1360 ñì-1 ïðèíàäëåæèò ñèììåòðè÷íûì êîëåáàíèÿì (ñìîòðè ñïåêòð õëîðàöåòàòà íàòðèÿ).
ßçûê ÈÊ-ñïåêòðîâ
53
54
Êàðáîêñèëàòû
ßçûê ÈÊ-ñïåêòðîâ
Ðèñóíîê 33: Ñïåêòð õëîðàöåòàòà íàòðèÿ
Àíãèäðèäû êàðáîíîâûõ êèñëîò
Ðèñóíîê 34: Ìîëåêóëÿðíûå êîëåáàíèÿ àíãèäðèäîâ êàðáîíîâûõ êèñëîò
Êàðáîíèëüíûå ãðóïïû â àíãèäðèäàõ êàðáîíîâûõ êèñëîò äàþò äâå
ïîëîñû ïîãëîùåíèÿ ñî ñðåäíèì ðàññòîÿíèåì ìåæäó íèìè îêîëî
60 ñì-1 (ñìîòðè ñïåêòð óêñóñíîãî àíãèäðèäà). Ïîëîñû ëåæàò â áîëåå
âûñîêî÷àñòîòíîé îáëàñòè (îò 1870 äî 1740 ñì-1), ïî ñðàâíåíèþ ñ êàðáîíîâûìè êèñëîòàìè.
Àíãèäðèäû ñ îòêðûòîé öåïüþ ðàçëè÷àþòñÿ îò öèêëè÷åñêèõ òåì, ÷òî â
èõ ñïåêòðàõ áîëåå èíòåíñèâíà âûñîêî÷àñòîòíàÿ êàðáîíèëüíàÿ ïîëîñà, â òî âðåìÿ êàê ó öèêëè÷åñêèõ àíãèäðèäîâ áîëåå èíòåíñèâíà íèçêî÷àñòîòíàÿ ïîëîñà. Âàëåíòíûå êîëåáàíèÿ Ñ-Î-Ñ ó àíãèäðèäîâ ñ îòêðûòîé öåïüþ ïðîÿâëÿþòñÿ ñèëüíîé ïîëîñîé ïîãëîùåíèÿ â îáëàñòè
1050-1040 ñì 1 (çà èñêëþ÷åíèåì óêñóñíîãî àíãèäðèäà, ó êîòîðîãî ýòà
ïîëîñà íàõîäèòñÿ ïðè 1125 ñì-1). Ó öèêëè÷åñêèõ àíãèäðèäîâ ýòà ïîëîñà ðàñïîëîæåíà ïðè 955-895 ñì-1.
ßçûê ÈÊ-ñïåêòðîâ
55
56
Àíãèäðèäû êàðáîíîâûõ êèñëîò
ßçûê ÈÊ-ñïåêòðîâ
Ðèñóíîê 35: Ñïåêòð óêñóñíîãî àíãèäðèäà
Ñëîæíûå ýôèðû
Ðèñóíîê 36: Ìîëåêóëÿðíûå êîëåáàíèÿ ñëîæíûõ ýôèðîâ
Ó ýôèðîâ íàñûùåííûõ êàðáîíîâûõ êèñëîò ïîëîñà ïîãëîùåíèÿ êàðáîíèëüíîé ãðóïïû ïðîÿâëÿåòñÿ ïðè 1740 ñì-1 (ñìîòðè ñïåêòð ýòèëîâîãî ýôèðà ïðîïèîíîâîé êèñëîòû). Ïîëîæåíèå ýòîé ïîëîñû î÷åíü
ñèëüíî çàâèñèò îò çàìåñòèòåëåé, íåïîñðåäñòâåííî ñâÿçàííûõ ñ êàðáîíèëíîé ãðóïïîé.
 êà÷åñòâå êîíòðîëüíîé ïîëîñû ñëóæèò ïîëîñà âàëåíòíûõ êîëåáàíèé ïðîñòîé ñâÿçè Ñ-Î ìåæäó 1300 è 1000 ñì-1, êîòîðàÿ ÷àùå âñåãî
èìååò òàêóþ æå âûñîêóþ èíòåíñèâíîñòü, êàê è ïîëîñà âàëåíòíûõ êîëåáàíèé ñâÿçè Ñ=Î â îáëàñòè 1740 ñì-1.
ßçûê ÈÊ-ñïåêòðîâ
57
58
Ñëîæíûå ýôèðû
ßçûê ÈÊ-ñïåêòðîâ
Ðèñóíîê 37: Ñïåêòð ýòèëîâîãî ýôèðà ïðîïèîíîâîé êèñëîòû
Ëàêòîíû
ν (C=O) [cm-1]
β -ëàêòîíû
O
ca. 1840
O
O
γ-ëàêòîíû:
íàñûùåííûå
1795 ... 1760
O
O
α,β - íåíàñûùåííûå
1790 ... 1777 è
1765 ... 1740
O
O
β ,γ - íåíàñûùåííûå
1820 ... 1795
O
O
δ- ëàêòîíû:
íàñûùåííûå
1750 ... 1735
O
O
α,β - íåíàñûùåííûå
1775 … 1740 è
1740 … 1715
O
O
β ,γ - íåíàñûùåííûå
1760 … 1750 è
1740 … 1715
O
Áîëüøèå öèêëû:
êàê îòêðûòîöåïíûå
ñëîæíûå ýôèðû
Ðèñóíîê 38: Ìîëåêóëÿðíûå êîëåáàíèÿ ëàêòîíîâ
Ëàêòîíû ñ íåíàïðÿæåííûìè øåñòè÷ëåííûìè öèêëàìè ñ òî÷êè çðåíèÿ
ÈÊ-ñïåêòðîñêîïèè âåäóò ñåáÿ òàêæå êàê è ñîîòâåòñòâóþùèå ñëîæíûå
ýôèðû ñ îòêðûòîé öåïüþ.
Ó ìåíüøèõ öèêëîâ, íàïðîòèâ, ÷àñòîòà âàëåíòíûõ êîëåáàíèé ñâÿçè Ñ=Î
âîçðàñòàåò ñ óâåëè÷åíèåì íàïðÿæåíèÿ â öèêëå. Èç òàáëèöû âèäíî, ÷òî
ïîëîæåíèå ïîëîñû êàðáîíèëüíîé ãðóïïû äëÿ ýòèõ ëàêòîíîâ ñòðîãî çàâèñèò îò ðàçìåðà öèêëà (ñìîòðè ñïåêòð (S)-β-ìåòèë-γ-áóòèðîëàêòîíà).
ßçûê ÈÊ-ñïåêòðîâ
59
60
Ëàêòîíû
ßçûê ÈÊ-ñïåêòðîâ
Ðèñóíîê 39: Ñïåêòð (S)-β
β-ìåòèë-γγ-áóòèðîëàêòîíà
Àìèäû
Ðèñóíîê 40: ìîëåêóëÿðíûå êîëåáàíèÿ àìèäîâ
Äëÿ àìèäîâ â ÈÊ-ñïåêòðàõ õàðàêòåðíî íàëè÷èå íåñêîëüêèõ òàê íàçûâàåìûõ ïîëîñ òèïà «Àìèä». Êëþ÷åâûìè ïîëîñàìè ÿâëÿþòñÿ ïîëîñà «ÀìèäI», ëåæàùàÿ ìåæäó 1690 è 1600 ñì-1 è îáóñëîâëåííàÿ êîëåáàíèÿìè ãðóïïû
Ñ=Î, è ïîëîñà «Àìèä-II» ìåæäó 1570 è 1510 ñì-1 (ñìåøàííîå âàëåíòíîäåôîðìàöèîííîå êîëåáàíèå ñâÿçåé N-H è Ñ-N).  òî âðåìÿ êàê ó ïåðâè÷íûõ àìèäîâ ïîëîñû Àìèä-I è Àìèä-II ÷àñòî ïåðåêðûâàþòñÿ è ïðîÿâëÿþòñÿ â âèäå äóáëåòà (ñìîòðè ñïåêòð ôîðìàìèäà), ó âòîðè÷íûõ àìèäîâ ïîëîñà àìèä-II ïðîÿâëÿåòñÿ îòäåëüíî è èìååò áîëåå íèçêóþ èíòåíñèâíîñòü, ÷åì ïîëîñà Àìèä-I (ñìîòðè ñïåêòð öèêëîñïîðèíà À).
Òî÷íî òàê æå, êàê è ó àìèíîâ, â ñïåêòðàõ ïåðâè÷íûõ àìèäîâ èìåþòñÿ äâå
ïîëîñû âàëåíòíûõ êîëåáàíèé N-H â îáëàñòè îò 3550 äî 3180 ñì-1, à ó
âòîðè÷íûõ àìèäî⠖ òîëüêî îäíà ïîëîñà îêîëî 3300 ñì-1. Ïîìèìî ýòîãî
ó âòîðè÷íûõ àìèäîâ ìîæíî çà÷àñòóþ íàáëþäàòü òàêæå ïëå÷î âáëèçè
3100 ñì-1, êîòîðîå ÿâëÿåòñÿ îáåðòîíîì ïîëîñû ïîãëîùåíèÿ Àìèä-II.
ßçûê ÈÊ-ñïåêòðîâ
61
62
Àìèäû
ßçûê ÈÊ-ñïåêòðîâ
Ðèñóíîê 41: Ñïåêòð ôîðìàìèäà
Àìèäû
ßçûê ÈÊ-ñïåêòðîâ
63
Ðèñóíîê 42: ñïåêòð öèêëîñïîðèíà À
Ëàêòàìû
Ðèñóíîê 43: ìîëåêóëÿðíûå êîëåáàíèÿ ëàêòàìîâ
Ó ëàêòàìîâ, òàêæå êàê è ó ëàêòîíîâ, ïîëîæåíèå ïîëîñû ïîãëîùåíèÿ
êàðáîíèëüíîé ãðóïïû çàâèñèò îò ðàçìåðà öèêëà: ó β-ëàêòàìîâ îíà
íàõîäèòñÿ ìåæäó 1780 è 1730 ñì-1, à ó ïÿòè÷ëåííûõ ëàêòàìîâ ìåæäó
1750 è 1690 ñì-1 (ñìîòðè ñïåêòð 2-ïèððîëèäîíà). Â áîëüøèõ öèêëàõ
ïîëîæåíèå êàðáîíèëüíîé ïîëîñû òàêîå æå, êàê è âî âòîðè÷íûõ àìèäàõ ñ îòêðûòîé öåïüþ.
Áëàãîäàðÿ öèêëè÷åñêîé ñòðóêòóðå ãðóïïû N-H è Ñ=Î íàõîäÿòñÿ ó ëàêòàìîâ â öèñ-ïîëîæåíèè ïî îòíîøåíèþ äðóã ê äðóãó. Ïîýòîìó â îòëè÷èå îò ñîîòâåòñòâóþùèõ âòîðè÷íûõ òðàíñ-àìèäîâ ó ëàêòàìîâ îòñóòñòâóåò ïîëîñà ïîãëîùåíèÿ Àìèä-II, à êîëåáàíèÿ öèñ-ñâÿçè N-H, èìåþùèå ìàëîå ïðàêòè÷åñêîå çíà÷åíèå, ëåæàò ìåæäó 1490 è 1440 ñì-1.
Ïîëîñà âàëåíòíûõ êîëåáàíèé N-H ïðîÿâëÿåòñÿ îêîëî 3200 ñì-1 è ñîïðîâîæäàåòñÿ ñëàáîé ïîëîñîé ïðè 3100 ñì-1, êîòîðàÿ ÿâëÿåòñÿ êîìáèíàöèîííîé ïîëîñîé âàëåíòíûõ êîëåáàíèé Ñ=Î è äåôîðìàöèîííûõ êîëåáàíèé N-H.
64
ßçûê ÈÊ-ñïåêòðîâ
Ëàêòàìû
ßçûê ÈÊ-ñïåêòðîâ
65
Ðèñóíîê 44: Ñïåêòð 2-ïèððîëèäîíà
Ãëàâà
7
Ñïåêòðû-óïðàæíåíèÿ
 ñëåäóþùèõ çàäàíèÿõ (Ðèñóíêè 45 – 55) ïðåäëàãàåòñÿ ïîïðîáîâàòü
ñàìîñòîÿòåëüíî îïðåäåëèòü ñòðóêòóðû ñîåäèíåíèé ïî èõ ÈÊ-ñïåêòðàì, ïðèíèìàÿ ïðè ýòîì âî âíèìàíèå ìîëåêóëÿðíóþ ôîðìóëó.
66
ßçûê ÈÊ-ñïåêòðîâ
Ñ14H30
ßçûê ÈÊ-ñïåêòðîâ
67
Ðèñóíîê 45: Ñïåêòð ñîåäèíåíèÿ Ñ14H30
68
Ñ8Í18
ßçûê ÈÊ-ñïåêòðîâ
Ðèñóíîê 46: Ñïåêòð ñîåäèíåíèÿ Ñ8Í18
Ñ8Í10
ßçûê ÈÊ-ñïåêòðîâ
69
Ðèñóíîê 47: Ñïåêòð ñîåäèíåíèÿ Ñ8Í10
70
Ñ4Í10Î
ßçûê ÈÊ-ñïåêòðîâ
Ðèñóíîê 48: Ñïåêòð ñîåäèíåíèÿ Ñ4Í10Î
Ñ8Í16Î
ßçûê ÈÊ-ñïåêòðîâ
71
Ðèñóíîê 49: Ñïåêòð ñîåäèíåíèÿ Ñ8Í16Î
72
C4H8O
ßçûê ÈÊ-ñïåêòðîâ
Ðèñóíîê 50: Ñïåêòð ñîåäèíåíèÿ C4H8O
Ñ6Í4Î2
ßçûê ÈÊ-ñïåêòðîâ
73
Ðèñóíîê 51: Ñïåêòð ñîåäèíåíèÿ Ñ6Í4Î2
74
Ñ10Í20Î2
ßçûê ÈÊ-ñïåêòðîâ
Ðèñóíîê 52: Ñïåêòð ñîåäèíåíèÿ Ñ10Í20Î2
Ñ10Í9N
ßçûê ÈÊ-ñïåêòðîâ
75
Ðèñóíîê 53: Ñïåêòð ñîåäèíåíèÿ Ñ10Í9N
76
C4H7N
ßçûê ÈÊ-ñïåêòðîâ
Ðèñóíîê 54: Ñïåêòð ñîåäèíåíèÿ C4H7N
C7H6N2O4
ßçûê ÈÊ-ñïåêòðîâ
77
Ðèñóíîê 55: Ñïåêòð ñîåäèíåíèÿ C7H6N2O4
Ãëàâà
8
Âîïðîñû ïî ÈÊ-ñïåêòðîñêîïèè
1)
×òî âîçáóæäàåòñÿ â ìîëåêóëå ïðè ïîãëîùåíèè ÈÊ-èçëó÷åíèÿ?
2)
 êàêèõ åäèíèöàõ ïðèâîäÿò ïîëîæåíèå ïîëîñ ïîãëîùåíèÿ?
3)
 êàêîì äèàïàçîíå âîëíîâûõ ÷èñåë ëåæèò ñðåäíåå, à â êàêîì
áëèæíåå ÈÊ-èçëó÷åíèå?
4)
 ÷åì ñèëà ÈÊ-ñïåêòðîñêîïèè?
5)
Êàêàÿ ôîðìóëà âûòåêàåò èç çàêîíà Ãóêà è ïîçâîëÿåò ðàññ÷èòàòü
÷àñòîòó êîëåáàíèé ν äâóõàòîìíîé ìîëåêóëû?
6)
×òî ïîíèìàþò ïîä òåðìèíîì «ãðóïïîâûå ÷àñòîòû»?
78
ßçûê ÈÊ-ñïåêòðîâ
7)
×òî ëåæèò â îñíîâå èíòåðïðåòàöèè ñïåêòðîâ?
8)
Êàêèå îòëè÷èòåëüíûå ÷åðòû ïîëîñû ïîãëîùåíèÿ èìåþò ðåøàþùåå çíà÷åíèå ïðè îòíåñåíèè ïîëîñû ê îïðåäåëåííîé ñòðóêòóðíîé ãðóïïå?
9)
 êàêîì ñëó÷àå ÈÊ-èçëó÷åíèå ìîæåò áûòü ïîãëîùåíî ìîëåêóëîé?
10) Êàê âëèÿåò èçìåíåíèå äèïîëüíîãî ìîìåíòà íà èíòåíñèâíîñòü
ïîëîñû ïîãëîùåíèÿ?
11) Äëÿ êàêèõ âèäîâ îáðàçöîâ ìîãóò áûòü çàðåãèñòðèðîâàíû ÈÊñïåêòðû?
12) Â êàêîì âèäå ìîæíî ïðåäñòàâèòü ÈÊ-ñïåêòð?
13) ×òî ãëàñèò çàêîí Áóãåðà-Ëàìáåðòà-Áåðà?
14) ×òî òàêîå ïðîïóñêàíèå è îïòè÷åñêàÿ ïëîòíîñòü?
ßçûê ÈÊ-ñïåêòðîâ
79
Ãëàâà
9
Èíòåðïðåòàöèÿ ñïåêòðîâ-óïðàæíåíèé
Ðèñóíîê 45: í-òåòðàäåêàí
2958
2924
2870
2854
1467
1378
720
νas CH3
νas CH2
νs CH3
νs CH2
δas CH3 è CH2
δs CH3
ïîëîñà ìàÿòíèêîâûõ
êîëåáàíèé
Ðèñóíîê 46: Èçîîêòàí
2956
2901
2871
1470
1390, 1365
80
ßçûê ÈÊ-ñïåêòðîâ
νas CH3 è CH2
νs CH3
νs CH2
δas CH3 è CH2
δs CH3
Ðèñóíîê 47: ìåòà-êñèëîë
3020
2921, 2863
1614, 1492
1467, 1377
769, 691
ν Ñ-Íàðîìàòè÷
ν CH3
ν Ñ=Ñàðîìàòè÷
δ CH3
γ C-Íâíåïëîñêîñòíûå
Ðèñóíîê 48: òðåò-áóòàíîë
3367
2974
1472
1383, 1365
1202
ν O-H
ν CH3
δas ÑÍ3 è ÑÍ2
δs CH3
ν C-O
Ðèñóíîê 49: Îêòàíàëü (êàïðîíîâûé àëüäåãèä)
2956, 2928, 2857
2810, 2715
1728
1467
1411
1384
722
ν CH3 è CH2
ðàñùåïëåíèå èç-çà ðåçîíàíñà
Ôåðìè
ν C=O
δas CH3 è CH2
δ CH2 ïðè C=O
δ O=C-H
ïîëîñà ìàÿòíèêîâûõ êîëåáàíèé
ßçûê ÈÊ-ñïåêòðîâ
81
Ðèñóíîê 50: Ýòèëìåòèëêåòîí (2-áóòàíîí)
3415
2980, 2940, 2882
1717
1461
1417
1366
1172
îáåðòîí ν C=O
ν CH3 è CH2
ν C =O
δas CH3
δ CH2 ïðè C=O
δs CH3
ν C-C ïðè C=O
Ðèñóíîê 51: 1,4-áåíçîõèíîí
3057
1654
1591
1306, 1084
944, 895
ν =CH
ν C=O
ν C=C
δ C-Hïëîñêîñòíûå
γ C-Hâíåïëîñêîñòíûå
Ðèñóíîê 52: Ýòèëîêòàíîàò (ýòèëîâûé ýôèð êàïðîíîâîé êèñëîòû)
2958, 2930, 2858
1740
1466
1418
1374
1175
82
ßçûê ÈÊ-ñïåêòðîâ
ν CH3 è CH2
ν C=O
δas CH3 è CH2
δ CH2 ïðè C=O
δs CH3
ν C-O
Ðèñóíîê 53: 1-íàôòèëàìèí (1-àìèíîíàôòàëèí)
3410, 3342, 3221
3042
1620
1573, 1512
1289
792, 769
ν N-H
ν C-Hàðîìàòè÷.
δ NH2
ν C=Càðîìàòè÷.
ν C-N
γ C-Hâíåïëîñêîñòíûå
Ðèñóíîê 54: Áóòèðîíèòðèë (ïðîïèëöèàíèä)
2973, 2941, 2881
2250
1465
1427
1385
ν CH3 è CH2
ν C≡N
δas CH3 è CH2
δ CH2 ïðè íèòðèëüíîé ãðóïïå
δs CH3
Ðèñóíîê 55: 2,4 – äèíèòðîòîëóîë
3104
1608
1530
1347
912, 832, 733
ν C-Hàðîìàòè÷
ν C=Càðîìàòè÷
νas NO2
νs NO2
γ C-Hâíåïëîñêîñòíûå
ßçûê ÈÊ-ñïåêòðîâ
83
Ãëàâà
10
Îòâåòû íà âîïðîñû ïî ÈÊ-ñïåêòðîñêîïèè
1)
Ìîëåêóëÿðíûå êîëåáàíèÿ è ìîëåêóëÿðíûå âðàùåíèÿ
2)
Äëèíà âîëíû λ â ìêì è âîëíîâîå ÷èñëî ν â ñì-1.
3)
Ñðåäíèé èíôðàêðàñíûé: îò 4000 äî 400 ñì-1, áëèæíèé èíôðàêðàñíûé: îò 12500 äî 4000 ñì-1.
4)
Îïðåäåëåíèå ôóíêöèîíàëüíûõ ãðóïï è èäåíòèôèêàöèÿ èíäèâèäóàëüíûõ ñîåäèíåíèé.
5)
ν=
ãäå µ =
1
2π
f
,
µ
m1 ⋅ m2
– ïðèâåäåííàÿ ìàññà
m1 + m2
6)
Îïðåäåëåííûå ôóíêöèîíàëüíûå ãðóïïû èìåþò ïîëîñû ïîãëîùåíèÿ â õàðàêòåðèñòè÷íîì äèàïàçîíå ÈÊ-ñïåêòðà.
7)
Òîò ôàêò, ÷òî ñóùåñòâóþò ãðóïïîâûå ÷àñòîòû, òî åñòü îïðåäåëåííûå ãðóïïû àòîìîâ (ñòðóêòóðíûå ãðóïïû) ïðîÿâëÿþò â îïðåäåëåííîé îáëàñòè ÈÊ-ñïåêòðà õàðàêòåðèñòè÷åñêèå ïîëîñû ïîãëîùåíèÿ.
84
ßçûê ÈÊ-ñïåêòðîâ
8)
Ïîëîæåíèå, èíòåíñèâíîñòü è ïîëóøèðèíà ïîëîñû.
9)
Äèïîëüíûé ìîìåíò ñîîòâåòñòâóþùåé ãðóïïû àòîìîâ âî âðåìÿ
êîëåáàíèÿ äîëæåí ìåíÿòüñÿ.
10) ×åì áîëüøå èçìåíåíèå äèïîëüíîãî ìîìåíòà ïðè êîëåáàíèè, òåì
èíòåíñèâíåå ïîëîñà ïîãëîùåíèÿ â ÈÊ-ñïåêòðå.
11) Ãàçîîáðàçíûå, æèäêèå è òâåðäûå îáðàçöû.
12) Ñïåêòð ïîãëîùåíèÿ è ñïåêòð ïðîïóñêàíèÿ.
13)
I = I0 ⋅ 1 0 − ε c b
14)
T=
I
I0
A = log
I0
= ε ⋅c ⋅b
I0
ßçûê ÈÊ-ñïåêòðîâ
85
86
Òàáëèöà 5: Õàðàêòåðèñòè÷åñêèå äèàïàçîíû â ÈÊ-ñïåêòðàõ ïîãëîùåíèÿ ðàçëè÷íûõ êëàññîâ ñîåäèíåíèé
ßçûê ÈÊ-ñïåêòðîâ
Ïðåäìåòíûé óêàçàòåëü
A
Àãðåãàòíîå ñîñòîÿíèå
Àëêàíû
Àëêåíû
Àëêèíû
Àëüäåãèäû
Àìèäû
Àìèíû
Àìïëèòóäà
Àíãèäðèäû êàðáîíîâûõ êèñëîò
Àíòèñèììåòðè÷íûå êîëåáàíèÿ
Àðîìàòè÷åñêîå êîëüöî
Àöåòîíèòðèë
Á
Áàçîâàÿ ëèíèÿ
-êîððåêòèðîâêà
Áëèæíèé ÈÊ
Áëèæíèé èíôðàêðàñíûé
Áðîìèñòûé êàëèé
Áðîìïðîèçâîäíûå
Áóòèëîâûé ñïèðò
Â
 ïëîñêîñòè
Âàêóóìíàÿ-óëüòðàôèîëåòîâàÿ îáëàñòü
Âàëåíòíûå êîëåáàíèÿ
Âååðíîå êîëåáàíèå
Âçàèìîäåéñòâèå
Âèäèìûé äèàïàçîí
Âîëíîâîå ÷èñëî
Âòîðè÷íûå àìèíû
Âûèãðûø
- â ìóëüòèïëåêñíîñòè
- â ïðîïóñêàíèè èçëó÷åíèÿ
- â ïðîïóñêíîé ñïîñîáíîñòè
ßçûê ÈÊ-ñïåêòðîâ
87
Âûèãðûø Æàêèíî
Âûèãðûø Êîíà
Âûèãðûø Ôåëæåòòà
Ã
Ãàçîîáðàçíûå îáðàçöû
Ãàëîãåíñîäåðæàùèå ñîåäèíåíèÿ
Ãàðìîíè÷åñêèé îñöèëëÿòîð
Ãåêñàíàëü
3-Ãåêñàíîí
Ãåêñèëàìèí
1-Ãåêñèí
Ãëîáàð
Ãðóïïîâûå ÷àñòîòû
Ä
Äàëüíèé ÈÊ-ñïåêòð
Äàëüíèé èíôðàêðàñíûé äèàïàçîí
Äâîéíûå ñâÿçè, êóìóëèðîâàííûå
Äåñòðóêòèâíàÿ èíòåðôåðåíöèÿ
Äåòåêòîð
Äåôîðìàöèîííûå êîëåáàíèÿ
- ïëîñêèå
- íåïëîñêèå
Äèãåêñèëîâûé ýôèð
Äèìåðû êàðáîíîâûõ êèñëîò
2,2-äèìåòèëáóòàí
1,3-Äèíèòðîáåíçîë
Äèïîëüíûé ìîìåíò
Äèñïåðñèîííûé ÈÊ-ñïåêòðîìåòð
Äèôôóçíîå îòðàæåíèå
Äèôôóçíîå ðàññåÿíèå
Äèõëîðìåòàí
Äëèíà âîëíû
Ç
Çàêîí Áóãåðà-Ëàìáåðòà-Áåðà
Çàêîí Ãóêà
88
ßçûê ÈÊ-ñïåêòðîâ
È
Èäåíòèôèêàöèÿ
g-èçëó÷åíèå
Èçîòèîöèàíàò
Èçîöèàíàò
ÈÊ-äåòåêòîð
ÈÊ-íåàêòèâíûé
ÈÊ-ïîãëîùåíèå
ÈÊ-ñïåêòð
- áëèæíèé
ÈÊ-ñïåêòðîìåòð
- äèñïåðñèîííûé
- ñ ôóðüå-ïðåîáðàçîâàíèåì
ÈÊ-ôóðüå
Èíäèâèäóàëüíûå ñîåäèíåíèÿ
Èíòåíñèâíîñòü ñèãíàëà
Èíòåíñèâíîñòü, îòíîñèòåëüíàÿ
Èíòåðôåðåíöèÿ
- äåñòðóêòèâíàÿ
- êîíñòðóêòèâíàÿ
Èíòåðôåðîãðàììà
Èíòåðôåðîìåòð
Èíòåðôåðîìåòð Ìàéêåëüñîíà
Èíôðàêðàñíàÿ ñïåêòðîñêîïèÿ
Èíôðàêðàñíûé ñïåêòð
Èîäñîäåðæàùèå ñîåäèíåíèÿ
Èñòî÷íèê èíôðàêðàñíîãî èçëó÷åíèÿ
Èñòî÷íèê ñâåòà
Ê
Êàëèáðîâêà
Êàðáîêñèëàòû
Êàðáîíèëüíàÿ ãðóïïà
Êàðáîíîâûå êèñëîòû
Êà÷åñòâåííàÿ èíòåðïðåòàöèÿ ñïåêòðîâ
Êåòîíû
Êëàññèôèêàöèÿ
- èíôðàêðàñíûõ ñïåêòðîâ
- ýëåêòðîìàãíèòíûõ ñïåêòðîâ
ßçûê ÈÊ-ñïåêòðîâ
89
Êëþ÷åâûå ïîëîñû
Êîëåáàíèÿ
- àíòèñèììåòðè÷íûå
- âàëåíòíûå
- âíåïëîñêîñòíûå (íåïëîñêèå)
- âîçáóæäåíèå
- äåôîðìàöèîííûå
- êðóòèëüíûå
- ìàÿòíèêîâûå
- íåïëîñêèå
- ïëîñêèå
Êîíñòðóêòèâíàÿ èíòåðôåðåíöèÿ
Êîíòðîëüíàÿ ïîëîñà
Êîíöåíòðàöèÿ
-êîððåêòèðîâêà
ÊÐ-àêòèâíîå êîëåáàíèå
Êðèòåðèé Ðýëåÿ
Êðóòèëüíîå êîëåáàíèå
Êóìóëèðîâàííûå äâîéíûå ñâÿçè
Êþâåòû
Ë
Ëàçåð
Ëàêòàìû
Ëàêòîíû
Ì
Ìàññà
Ìàòåðèàëû äëÿ ÈÊ-ñïåêòðîñêîïèè
- KBr
- KRS-5
- NaCl
Ìàÿòíèêîâîå êîëåáàíèå
ÌÂ
(S)-β-Ìåòèë-γ-áóòèðîëàêòîí
Ìåòèëüíàÿ ãðóïïà
Ìåòîäû îòðàæåíèÿ
Ìåòîêñèàöåòîíèòðèë
Ìèêðîâîëíû
Ìîäåëü ãàðìîíè÷åñêîãî îñöèëëÿòîðà
Ìîëåêóëû âðàùåíèÿ
Ìîëåêóëû êîëåáàíèÿ
Ìîëÿðíûé êîýôôèöèåíò ïîãëîùåíèÿ
90
ßçûê ÈÊ-ñïåêòðîâ
Í
Íàðóøåííîå ïîëíîå âíóòðåííåå îòðàæåíèå
Íåïëîñêèå äåôîðìàöèîííûå êîëåáàíèÿ
Íèòðîñîåäèíåíèÿ
ÍÏÂÎ
Î
Îáåðòîí
Îáëàñòü îòïå÷àòêîâ ïàëüöåâ
Îäíîêàíàëüíûé ñïåêòð
Îïðåäåëåíèå ñòðóêòóðû
Îïòè÷åñêàÿ ïëîòíîñòü
Îðòî-êñèëîë
Îñíîâíûå êîëåáàíèÿ
Îñíîâû ôèçè÷åñêèå
Îñöèëëÿòîð, ãàðìîíè÷åñêèé
Îöåíêà ñïåêòðîâ
- êà÷åñòâåííàÿ
- êîëè÷åñòâåííàÿ
Ï
Ïàëüìèòèíîâàÿ êèñëîòà
Ïåðâè÷íûå àìèíû
2-ïèððîëèäîí
Ïëåíêà
쑌֔
ïëîñêèå äåôîðìàöèîííûå êîëåáàíèÿ
- ïëîñêîñòíûå (íåïëîñêèå)
Ïîâåðõíîñòè
Ïîãëîùåíèå
Ïîãëîùåíèÿ ñïåêòð
Ïîäãîòîâêà òâåðäûõ âåùåñòâ
Ïîêðûòèÿ
Ïîëîæåíèå
Ïîëîñû
- ïîëîæåíèå
- ïîëóøèðèíà
Ïîëÿðèçóåìîñòü
Ïîòåðè ïðè ðàññåÿíèè
Ïðåîáðàçîâàíèå Ôóðüå
Ïðåññîâêà, KBr
Ïðèâåäåííàÿ ìàññà
ßçûê ÈÊ-ñïåêòðîâ
91
Ïðîáîïîäãîòîâêà
Ïðîçðà÷íûå ìàòåðèàëû
Ïðîïèîíîâîé êèñëîòû ýòèëîâûé ýôèð
Ïðîïóñêàíèå
Ïðîñâå÷èâàòüñÿ
Ïðîñòîé ýôèð
Ïóòü çåðêàëà
Ð
Ðàäèîâîëíû
Ðàçðåøåíèå
Ðàñòâîðèòåëü
- êîìïåíñàöèÿ
Ðåçîíàíñ Ôåðìè
Ðåíòãåíîâñêîå èçëó÷åíèå
Ñ
Ñâåòîäåëèòåëü
Ñèëîâàÿ ïîñòîÿííàÿ
Ñèììåòðè÷íîå
Ñëîæíûé ýôèð
Ñîîòíîøåíèå ñèãíàë/øóì
Ñïåêòð ñðàâíåíèÿ
Ñïåêòðàëüíûé äèàïàçîí, õàðàêòåðèñòè÷íûé
Ñïèðòû
- ñðåäíèé
Ñðåäíèé èíôðàêðàñíûé
Ò
Òàáëåòêà èç KBr
Òåõíèêà ðåãèñòðàöèè ÈÊ-ôóðüå
Òîëóîë
Òîëùèíà ñëîÿ
Òî÷å÷íûå ìàññû
Òî÷íîñòü îïðåäåëåíèÿ âîëíîâîãî ÷èñëà
Òðàíñ-2-ïåíòåí
Òðîéíûå ñâÿçè
Ó
Óêñóñíûé àíãèäðèä
Óëüòðàôèîëåòîâàÿ îáëàñòü
ÓÔ
92
ßçûê ÈÊ-ñïåêòðîâ
Ô
Ôåíîë
Ôèçè÷åñêèå îñíîâû
Ôîí
Ôîðìàìèä
Ôòîðñîäåðæàùèå ñîåäèíåíèÿ
Ôóíêöèîíàëüíûå ãðóïïû
ôóðüå-ïðåîáðàçîâàíèå
ôóðüå-ñïåêòðîìåòð
Õ
Õàðàêòåðèñòè÷åñêèé ñïåêòðàëüíûé äèàïàçîí
Õëîðàöåòàò íàòðèÿ
Õëîðîôîðì
Õëîðïðîèçâîäíûå
Ö
Öèêëîàëêàíû
Öèêëîãåêñàí
Öèêëîñïîðèí À
Öèñ-2-ïåíòåí
×
×àñòîòà
×àñòîòà êîëåáàíèé
×óâñòâèòåëüíîñòü
Ø
Øóì
ßçûê ÈÊ-ñïåêòðîâ
93
94
ßçûê ÈÊ-ñïåêòðîâ