7. Методы идентификации и количественного определения веществ в ик-спектрометрии.

Инфракрасная спектроскопияИК-спектроскопия - это метод анализа веществ, в основу которого положена регистрация и обработка спектров поглощения веществом электромагнитного излучения инфракрасной области спектра.

Инфракрасная область спектра - это диапазон электромагнитного спектра с длинами волн от 750 нм до 10⁶нм. В ИК области принято длину волны выражать в мкм (0,75-10³ мкм) или в волновых числах (1\λ, 10-13000 см-¹). Интенсивность поглощения ИК из­лучения, как правило, выражают величиной пропускания Т (отно­шение интенсивности прошедшего через вещество излучения к па­дающему Т =1_пр/1о) в процентах.

При поглощении веществом ЭМИ ИК диапазона происходит изменение колебательного состояния молекул. Чем больше атомов в молекуле, тем больше возможных колебаний (валентных и деформационных), и тем больше возможных переходов из одного колебательного состояния в другое. Необходимым условием колебательного перехода является изменение дипольного момента молекулы при колебаниях атомов. Симметричная молекула, не обладающая дипольным моментом, не может поглотить ИК излучение. Примеры таких молекул двухатомные молекулы с ковалентной связью (Н₂, N2, галогены и др. симметрично валентными колебаниями атомов).

Каждому колебательному переходу соответствует линия в спектре поглощения. Колебательные переходы обязательно сопровождаются вращательными, поэтому колебательная спектральная линия в спектре превращается в полосу, состоящую из множества линий, а ИК-спектр поглощения вещества представляет собой набор полос поглощения.

Колебательные спектры обладают высокой специфичностью и широко используются для идентификации веществ. Каждому веществу присущ свойственный только ему набор полос и не существует двух веществ, которые имели бы одинаковые колебательные спектры. ИК-спектры различных классов органических и неорганических веществ сведены в атласы, в которых указаны условия подготовки образцов, условия регистрации спектров, тип спектрометра (зарегистрированные на различных спектрометрах или в различив условиях колебательные спектры могут отличаться между собой).

Пробы, исследуемые методом ИК-спектрометрии, могут быть твердыми, жидкими и газообразными. Поскольку вода поглащает инфрокрасное излучение, нельзя работать с водными растворами.

Идентификация неизвестного вещества по его ИК-спектру заключается в сопоставлении его спектра, зарегистрированного в условиях, указанных в атласе, с эталонным, приведенным в атласе, при этом: 1) совпадение спектров неизвестного вещества и эталона свидетельствует об идентичности веществ; 2) отсутствие в спектре (исследуемого вещества полос, наблюдаемых в спектре эталона, однозначно указывает на то, что эти вещества разные; 3) присутствие в спектре исследуемого вещества большего числа полос, чем в эталонном спектре, можно объяснить как различием веществ, так и присутствием примесей.

Количественный анализ базируется на основном законе светопоглощения и законе аддитивности оптических плотностей. Обычно применяют метод градуировочного графика. Для этого готовят се­рии проб (растворы, суспензии или таблетки) с известным содер­жанием определяемого компонента, регистрируют спектры погло­щения, измеряют поглощение Т в максимумах поглощения (мини­мумы полос) и строят градуировочный график в координатах Т - с. При получении значения Т, особенно для смеси веществ, пользуются методом базовой линии, поскольку фон в ИК области может быть достаточно высоким.

Значение ИК-спектрометрии в количественном анализе ограни­чено, поскольку пределы обнаружения веществ достаточно высоки -10-10-¹ % масс, s_Г- 5-20%, т.е. точность результатов невысока.