Установление химического строения молекул.

Существует взаимосвязь между строением молекулы и особенностями спектра КРС. Задача состоит в том, как расшифровать такую связь.

Существуют закономерности, которые позволяют установить особенности строения даже очень сложных молекул по их спектрам.

Сопоставление спектров соединений, обладающих общими структурными признаками, показало, что в колебательных спектрах рассеяния этих соединений присутствуют одни и те же частоты. Подобные частоты называются характеристическими – они связаны с колебаниями, характеристическими для каждого структурного элемента и дают сигнал о его наличии в молекуле. Знание характеристических частот позволяет делать важные выводы о строении молекул по ее спектрам.

Понятие характеристичности может быть расширено и уточнено.

При переходе от одного соединения к другому, обладающему тем же структурным элементом, параметры линии КРС (интенсивность, степень деполяризации, ширина) сохраняются.

Между поведением отдельных параметров линий в спектрах КРС имеется внутренняя связь. Существуют некоторые структурные элементы молекул, которым в ряде близких по своему строению соединений соответствуют в спектрах КРС, близкие по своим параметрам линии. Такие линии называются характеристическими.

Роль характеристических структурных элементов обусловлено тем, что характеристические линии представляют собой те особенности молекул, которые реально проявляются в колебаниях и через колебания в спектрах КРС. При этом устанавливается связанная с данным характеристическим структурным элементом совокупность характеристических линий.

Метод характеристических линий может применяться и тогда, когда частота некоторых линий комбинационного рассеяния не остается строго постоянной. В случае утери некоторой частотой свойств характеристичности, линия может быть отнесена к числу характеристических по совокупности своих параметров. При этом изменения частоты имеют систематический характер и могут быть использованы для заключения о строении молекулы.

Успехи спектроскопии КРС обычно связывают с применением лазеров. Лазер создает колебания и возбуждает спектры КРС. Как известно, в излучении лазера имеется небольшое число линий (одна - две), а паразитарный фон максимально слаб. Применение лазера позволяет уменьшать количество вещества, необходимого для исследования. Применение мощных лазерных возбуждающих линий в КРС, сократило время, необходимое для получения спектров.

Исследование микроскопических образцов методом крс.

Если порошок представляет собой набор микроскопических кристаллитов двух и более веществ, а для определенности будем считать, что кристаллы первого типа K₂CrO₄, второго – кристаллы MoO₃. При облучении лазером данной смеси, каждый из кристаллитов дает рассеяное излучение в той области спектра, в которой находятся линии КР для данного веества. Для K₂CrO₄ наиболее интенсивная линия имеет частоту 850 см см^-1, для MoO₃ – частоту 818 см^-1. Кристаллы каждого из веществ “светятся” в той спектральной области, в которой находятся их линии комбинационного рассеяния. Даже при сильном межмолекулярном взаимодействии изменения в спектрах КРС обнаруживается обычно лишь в узких областях спектра. Поэтому сохраняется возможность молекулярного анализа смеси по линиям, мало подверженным воздействию межмолекулярных сил. Отступления от приведенного закона невелики т.е., линии отклоняются незначительно в зависимости интенсивности от концентрации. Это можно учесть путем введения поправок, зависящих от характера смеси.

В спектрометре лучи от каждого типа кристаллов идут по разным путям. Поэтому изображение микрообъекта разделяется на несколько изображений. Одно из них, в свете возбуждающей линии лазера, позволяет видеть все кристаллы.(рис.а). если установить спектрометр на линию 818 см^-1, то будут видны лишь кристаллы MoO₃ (рис.б). Если установить спектрометр на линию 850 см^-1, то получаем изображение K₂CrO₄ (рис. в). Таким образом, поучаем картину распределения кристаллов по поверхности образца.