Інфрачервона спектроскопія
 
а б в г д е ж з и й к л м н о п р с т у ф х ц ч ш щ ъ ы ь э ю я
 

Інфрачервона спектроскопія

Інфрачервона спектроскопія, гик-спектроскопія, розділ спектроскопії, що включає здобуття, дослідження і вживання спектрів випускання, поглинання і віддзеркалення в інфрачервоної області спектру (див. Інфрачервоне випромінювання ). І. с. займається головним чином вивченням молекулярних спектрів, оскільки в ІК-області розташована більшість коливальних і обертальних спектрів молекул. У І. с. найбільш широкого поширення набуло дослідження гик-спектрів поглинання, які виникають в результаті поглинання ІК-ізлученія при проходженні його через речовину. Це поглинання носить селективний характер і відбувається на тих частотах, які збігаються з деякими власними частотами коливань атомів в молекулах речовини і з частотами обертання молекул як цілого, а в разі кристалічної речовини — з частотами коливань кристалічної грати. В результаті інтенсивність ІК-ізлученія на цих частотах різко падає — утворюються смуги поглинання ( см. рис . ). Кількісний зв'язок між інтенсивністю I минулого через речовину випромінювання, інтенсивністю падаючого випромінювання I 0 і величинами, що характеризують поглинаючу речовину, дається Бугера — Ламберта — Бера законом . На практиці зазвичай гик-спектр поглинання представляють графічно у вигляді залежності від частоти n (або довжини хвилі l) ряду величин, що характеризують поглинаючу речовину: коефіцієнта пропускання T (n) = I (n) / I 0 (n); коефіцієнта поглинання А (n) = [ I 0 (n) — I (n)]/ I 0 (n) = 1 — Т (n); оптичній щільності D (n) = ln[1/ T (n)] = з(n) cl де з(n) — показник поглинання, з — концентрація поглинаючої речовини, l — товщина поглинаючого шару речовини. Оскільки D (n) пропорційна з(n) і з , вона зазвичай застосовується для кількісного аналізу по спектрах поглинання.

  Основні характеристики спектру гик-поглинання: число смуг поглинання в спектрі, їх положення, визначуване частотою n (або довжиною хвилі l), ширина і форма смуг, величина поглинання — визначаються природою (структурою і хімічним складом) поглинаючої речовини, а також залежать від агрегатного стану речовини, температури, тиску і ін. Вивчення коливально-обертальних і чисто обертальних спектрів методами І. с. дозволяє визначати структуру молекул, їх хімічний склад, моменти інерції молекул, величини сил, що діють між атомами в молекулі, і ін. Унаслідок однозначності зв'язку між будовою молекули і її молекулярним спектром І. с. широко використовується для якісного і кількісного аналізу сумішей різних речовин (наприклад, моторного палива). Зміни параметрів гик-спектрів (зсув смуг поглинання, зміна їх ширини, форми, величини поглинання), що відбуваються при переході з одного агрегатного стану в інше, розчиненні, зміні температури і тиску, дозволяють судити про величину і характер міжмолекулярних взаємодій.

  І. с. знаходить вживання в дослідженні будови напівпровідникових матеріалів, полімерів, біологічних об'єктів і безпосередньо живих клітин. Швидкодіючі спектрометри дозволяють отримувати спектри поглинання за долі секунди і використовуються при вивченні бистропротекающих хімічних реакцій. С помощью спеціальних дзеркальних мікроприставок можна отримувати спектри поглинання дуже малих об'єктів, що представляє інтерес для біології і мінералогії. І. с. грає велику роль в створенні і вивченні молекулярних оптичних квантових генераторів, випромінювання яких лежить в інфрачервоної області спектру. Методами І. с. найширше досліджуються ближня і середня області гик-спектру, для чого виготовляється велике число всіляких (головним чином двопроменевих) спектрометрів. Далека ІК-область освоєна декілька менше, але дослідження гик-спектрів в цій області також представляє великий інтерес, оскільки в ній, окрім чисто обертальних спектрів молекул, розташовані спектри частот коливань кристалічних решіток напівпровідників, міжмолекулярних коливань і ін.

  Літ.: Крос А., Введення в практичну інфрачервону спектроскопію, пер.(переведення) з англ.(англійський), М., 1961; Белламі Л., Інфрачервоні спектри молекул, пер.(переведення) з англ.(англійський), М., 1957; Ярославський Н. Р., Методика і апаратура довгохвильової інфрачервоної спектроскопії, «Успіхи фізичних наук», 1957, т. 62, ст 2; Вживання спектроскопії в хімії, пер.(переведення) з англ.(англійський), М., 1959; Чулановський Ст М., Введення в молекулярний спектральний аналіз, 2 видавництва, М-коди.—Л., 1951.

  Ст І. Малишев.

Залежність інтенсивності падаючого I 0 (n) і прошедшего через речовину I(n) випромінювання. n 1 , n 2 , n 3 ... — власні частоти речовини; заштриховані області — смуги поглинання.