Інфрачервона спектроскопія (ІЧ) ґрунтується на властивості органічних речовин поглинати випромінювання інфрачервоного діапазону електромагнітного спектра. При взаємодії органічних молекул з інфрачервоним випромінюванням (4000—400 см~:) відбувається збудження їх коливальних рухів і перехід на більш високий коливальний рівень.
Розрізняють два основних типи коливань у молекулах — валентні і деформаційні (рис. 7.4).
Валентні коливання
н
симетричне
асиметричне
Деформаційні коливання
(символ
Рис. 7.4. Типи коливань групи означає коливання в напрямку, перпендикулярному до площини рисунка)
Коливання, що відбуваються вздовж осі зв'язку атомів (розтягування — скорочення зв'язку), називають валентними (позначаються у). Коливання, зумовлені зміною валентних кутів (атоми відхиляються від осі зв'язку), називають деформаційними (позначаються 5). У свою чергу, валентні коливання поділяються на симетричні (у5) і асиметричні (уш). У симетричних валентних коливаннях усі зв'язки розтягуються і скорочуються одночасно, в асиметричних — розтягання і скорочення зв'язків відбувається почергово (див. рис. 7.4). Серед деформаційних коливань розрізняють ножичні, маятникові, крутильні і віялові.
Глава 7
Принцип ІЧ-спектроскопії полягає в тому, що при опроміненні речовини інфрачервоним випромінюванням з безперервно перемінною частотою певні ділянки спектра випромінювання поглинаються молекулою, викликаючи збільшення амплітуди коливань відповідних зв'язків. У результаті промінь, який проходить крізь речовину, слабшає в ділянках поглинання, при реєстрації його інтенсивнос-ті після проходження зразка записується ІЧ-спектр. ІЧ-спектр звичайно зображають у вигляді залежності пропускання Т, вираженого у відсотках (Т% = I • 100),
від хвильового числа в обернених сантиметрах (смГ1) або довжини хвилі в мікрометрах (мкм) (рис. 7.5).
відбуваються практично незалежно від іншої частини молекули.
Кожна така група має власну, характерну лише для неї частоту коливань, яка незначно змінюється при переході від однієї речовини до іншої. Такі частоти і відповідні їм смуги поглинання отримали назву «характеристичні». У табл. 7.3 наведені характеристичні частоти для низки груп, які часто зустрічаються.
Пошук в спектрі характеристичних частот — головне завдання функціонально-структурного аналізу речовини за її спектром.
ІЧ-спектри органічних сполук можна вимірювати в газоподібному стані (для летких речовин), у рідкому (для рідин), у твердій фазі (для кристалічних) і в розчині. як розчинники частіше використовують карбону тетрахлорид, хлороформ, сірковуглець, тетрахлоретилен тощо. Вода як розчинник у ІЧ-спектроскопії не використовується, оскільки кювети ІЧ-спектрометрів виготовляються з розчинних солей (KBr, NaCl, LiF).
Інтерпретацію ІЧ-спектрів починають, як правило, з високочастотної ділянки (3700—2900 см"1), в якій розташовуються смуги валентних коливань зв'язків