Получение ИК-спектров. 
Методы исследования материалов и процессов

В основе получения ИК-спектров лежит прямое поглощение света при прохождении через слой вещества. Из обширного диапазона ИК-излучения обычно используется средняя область (400−4000 см"¹). В области ближнего ИК-излучения (4000−14 300 см'¹), где проявляются в основном обертоны, проводят иногда количественный анализ. В дальнюю ИК-область (100−400 см'¹) попадают практически только колебания связей углерод — металл.

Между схемами ИКи УФ-спектрометра есть сходство, однако конструкция первого прибора обычно сложнее. ИК-излучение является тепловым, его источником чаще всего служит керамический стержень, раскаляемый проходящим через него электрическим током. С помощью системы зеркал световой поток разделяется на два одинаковых луча, один из которых пропускается через кювету с веществом, другой — через кювету сравнения. Прошедшее через кюветы излучение поступает в монохроматор, состоящий из вращающейся призмы, зеркала и щели, позволяющей выделять излучение со строго определенной частотой и плавно изменять эту частоту. Учитывая, что в ИК-области большинство веществ непрозрачно, призмы изготовливают из монокристаллов солей. Обычно в исследованиях применяют три призмы: из LiF (2000;3800 см'¹), NaC! (700−2000 см'¹) и КВг (400−700 см'¹). Каждая из призм в другом интервале волновых чисел дает значительно меньшее разрешение. В ряде приборов дисперсию излучения осуществляют с помощью дифракционных решеток.

Интенсивности двух световых потоков (основного и луча сравнения), прошедших через монохроматор, автоматически вычитаются одна из другой. Электрический импульс, образующийся при попадании результирующего светового потока на детектор типа термопары, усиливается и регистрируется самопишущим потенциометром. Запись представляет собой ИК-спектр в виде зависимости поглощения или пропускания (в %) от волнового числа (в см'¹) или длины волны (в мкм). Типичный ИК-спектр представлен на рис. 3.2, а.

Существуют различные типы веществ для введения образца в ИК-спектрометр.

Растворы наиболее удобны для получения спектров, так как в этом случае практически отсутствуют взаимодействия между исследуемыми молекулами. В связи с тем, что в ИК-области поглощает любое вещество, в качестве растворителей используют соединения простейшей структуры, спектр которых состоит из минимального числа полос и наиболее часто используются четыреххлористый углерод, который прозрачен выше 1300 см'¹, и сероуглерод, практически прозрачный ниже 1300 см'¹. Последовательно растворив вещество в том и другом растворителе, удается записать весь ИК-спектр. Применяют цилиндрические кюветы диаметром 0,1−1,0 мм с окнами из солевых пластин. Необходи;

v 3.

мый для заполнения кюветы объем раствора 0,1−1,0 см при концентрации 0,05−10 масс. %.

Рис. 3.2. ИК (а) и КР (6) — спектры гексина-3.

Тонкие пленки (< 0,01 мм) жидкого вещества, помещенные между солевыми пластинами.

Пасты, приготовляемые тщательным растиранием твердого образца с вазелиновым маслом и помещаемые в виде тонкого слоя между солевыми пластинами. Само вазелиновое масло, являющееся смесью углеводородов, интенсивно поглощает в области -2900 см^-1 и -1400 см" ¹. Иногда для приготовления паст используют гексахлорбутадиен, прозрачный выше 1600 см" ¹ и в области 1250−1500 см'¹, т. е. в тех интервалах частот, в которых поглощает вазелиновое масло.

Твердые вещества в виде тонкого порошка (0,5−1 мг), тщательно перемешанные с порошком бромида калия (-100 мг) и затем спрессо;

о

ванные в специальном устройстве под давлением до —4,5* 10 Па в тонкую пластинку.

Масса вещества, необходимая для получения ИК-спектра, независимо от способа приготовления пробы, составляет 0,5−2 мг. Материалом для кювет являются солевые пластины, поэтому образец не должен содержать воды.

Метод ИК-спектроскопии является одним из наиболее доступных в лабораторной практике. Приборы просты в обращении, для получения спектра требуется всего несколько минут.