Теоретические основы. Инфракрасная спектроскопия изучает взаимодействие электромагнитного излучения с длиной волны от 800 до 20000 нм с анализируемым веществом

Инфракрасная спектроскопия изучает взаимодействие электромагнитного излучения с длиной волны от 800 до 20000 нм с анализируемым веществом.

В инфракрасной области выполняется закон Ламберта-Бугера-Бера; все виды анализа и исследования, характерные для ультрафиолетовой и видимой области спектра можно проводить и в инфракрасной области, кроме того, по инфракрасным спектрам устанавливают строение молекул. Поглощение видимых и ультрафиолетовых лучей сопровождается изменением энергии электронных оболочек атомов и молекул. Энергия квантов инфракрасного излучения значительно ниже интервала между электронными энергетическими уровнями, поэтому состояние электронной оболочки при поглощении инфракрасных лучей не изменяется. В поглощении инфракрасных излучений веществом принимает участие система колебательных энергетических уровней молекул, расстояние между которыми соответствует энергии квантов инфракрасных лучей.

Атомы в молекулах находятся на определенных средних расстояниях друг от друга и занимают в пространстве положение, отвечающее направлениям химических связей. Атомы совершают колебания относительно положения равновесия. Если с помощью какого-то кратковременного воздействия изменить расстояние между связанными атомами, то возникнут механические колебания, собственную частоту которых в простейшем случае вычисляют по уравнениям классической механики [14].

Рассмотрим колебания связанных атомов водорода и углерода в молекуле метана и определим частоту собственных колебаний, направленных вдоль С-Н. Обозначим массы атомов М_с – М_н, а химическую связь, имитируем пружинкой с жесткостью к, рисунок 4.1.

Рисунок 4.1 – Механическая модель связанных атомов,