Физические методы исследования полимеров. Шестаков А.С. - 10 стр.

UptoLike

Составители: 

10
волны, а волновые числа
ν
~
(см
-1
), которые определяют число длин волн λ
0
(в вакууме ), укладывающихся в 1 см :
0
1
~
λ
ν = .
Произведение волнового числа и множителя С , равного скорости света в
вакууме (С 310
10
см /с) представляет собой частоту волны: ν=
ν
~
С . В прак-
тике спектрального анализа волновое число принято для краткости назы-
вать частотой и обозначать его ν вместо
ν
~
.
Поглощение света веществом в ИК -области спектра связано с воз-
буждением колебания молекул. Существуют два основных вида молеку -
лярных колебаний: валентные , при которых атомы совершают колебания
вдоль связи, при этом происходит изменение длин связей, соединяющих
атомы; деформационные , при которых происходит изменение валентных
углов между связями.
Рис.7 Валентные (1, 2) и деформационные (3-6) колебания СХ
2
-групп:
1 симметричные , 2 асимметричные ; 3 ножничные ; 4 маятниковые ; 5 веер-
ные ; 6 - крутильные
В каждом молекулярном колебании принимают участие в той или
иной мере все атомы молекулы . Тем не менее определённым атомам или
группам атомов соответствуют колебания, частоты которых проявляются в
спектрах различных химических соединений и называются характеристи-
ческими. Это колебания лёгких атомов : С -Н, О -Н, N-Н или кратных свя-
зей, которые существенно отличаются от основных колебаний С -С . Харак-
теристическое колебание принадлежит определённой связи и, следова-
тельно, имеет достаточно постоянную частоту в различных веществах, ко -
торая изменяется лишь незначительно за счёт взаимодействия с остальной
частью молекулы. Присутствие характеристических колебаний доказывает
наличие в исследуемом веществе определённых структурных элементов.
Нехарактеристические полосы в ИК -спектрах занимают область 400-
1000 см
-1
. Здесь проявляются многочисленные не поддающиеся отнесению
валентные колебания связей С-С, С -N, N-O и деформационные колебания.
Это область колебаний углеродного скелета молекулы, которая резко реа-
гирует на малейшие изменения в структуре молекулы . Нехарактеристиче-
ские колебания составляют основную часть спектра и для каждого вещест -
ва образуют свой, неповторимый набор полос. Именно поэтому диапазон
от 400 до1000 см
-1
называют областью отпечатков пальцев”. Нет двух со -
единений за исключением энантиомеров (оптических антиподов ), которые
имели бы одинаковые ИК -спектры. Этим часто пользуются для установле -
                                       10
в олны, а в олнов ые ч исла ν (см ), кот орые опре де ляю т ч исло длин в олн λ0
                            ~    -1

(в в акууме ), укладыв аю щихсяв 1 см:
                                                1
                                            ν~ = .
                                                λ0
Произв е де ние в олнов ого ч исла и множ ит е ля С , рав ного скорост и св е т а в
в акууме (С ≈3⋅1010 см/с) пре дст ав ляе т собой ч аст от у в олны: ν=ν~ С . В прак-
т ике спе ктрального анализа в олнов ое ч исло принят о для крат кост и назы-
в ат ь ч аст от ой и обознач ат ь е го ν в ме ст о ν~ .
         Поглоще ние св е т а в е ще ст в ом в И К -област и спе ктра св язано с в оз-
буж де ние м коле бания моле кул. С уще ст в ую т дв а основ ных в ида моле ку-
лярных коле баний: в але нт ные , при кот орых ат омы сов е рш аю т коле бания
в доль св язи, при эт ом происходит изме не ние длин св язе й, сое диняю щих
ат омы; де формац ионные , при кот орых происходит изме не ние в але нт ных
углов ме ж ду св язями.




 Рис.7 В але нт ные (1, 2) и де формац ионные (3-6) коле банияС Х2-групп:
 1 – симме т рич ные , 2 – асимме т рич ные ; 3 – нож нич ные ; 4 – маят ников ые ; 5 – в е е р-
 ные ; 6 - крут ильные
        В каж дом моле кулярном коле бании принимаю т уч аст ие в т ой или
иной ме ре в се ат омы моле кулы. Т е м не ме не е опре де лё нным ат омам или
группам ат омов соот в е т ст в ую т коле бания, ч аст от ы кот орых прояв ляю т сяв
спе ктрах различ ных химич е ских сое дине ний и назыв аю т ся характе рист и-
ч е скими. Э т о коле бания лё гких ат омов : С -Н, О -Н, N-Н или крат ных св я-
зе й, кот орые суще ст в е нно от лич аю т сяот основ ных коле баний С -С . Харак-
т е рист ич е ское коле бание принадле ж ит опре де лё нной св язи и, сле дов а-
т е льно, име е т дост ат оч но пост оянную ч аст от у в различ ных в е ще ст в ах, ко-
т орая изме няе т сялиш ь не знач ит е льно за сч ё т в заимоде йст в ияс ост альной
ч аст ью моле кулы. Присут ст в ие характе рист ич е ских коле баний доказыв ае т
налич ие в иссле дуе мом в е ще ст в е опре де лё нных ст руктурных эле ме нт ов .
        Не характе рист ич е ские полосы в И К -спе ктрах занимаю т област ь 400-
1000 см -1. Зде сь прояв ляю т сямногоч исле нные не поддаю щие сяот не се нию
в але нт ные коле баниясв язе й С -С , С -N, N-O и де формац ионные коле бания.
Э т о област ь коле баний угле родного скеле т а моле кулы, кот орая ре зко ре а-
гируе т на мале йш ие изме не ния в ст руктуре моле кулы. Не характе рист ич е -
ские коле баниясост ав ляю т основ ную ч аст ь спе ктра и длякаж дого в е ще ст -
в а образую т св ой, не пов т оримый набор полос. И ме нно поэт ому диапазон
от 400 до1000 см -1 назыв аю т област ью “от пе ч ат ков пальц е в ”. Не т дв ух со-
е дине ний за исклю ч е ние м энант иоме ров (опт ич е ских ант иподов ), кот орые
име ли бы одинаков ые И К -спе ктры. Э т им ч аст о пользую т сядляуст анов ле -