Применение колебательной спектроскопии для структурного анализа

В этой главе рассматривается не столько сам метод, сколько его применение к решению проблем химии нефти. Это относится к применению инфракрасной спектроскопии и спектров комбинационного рассеяния для изучения химического строения углеводородов и углеводородных смесей. Несмотря на то значение, которое имеет качественный и количественный анализы индивидуальных соединений, основное внимание уделяется характеристическим частотам, наблюдаемым в спектрах веществ с определенной молекулярной структурой. Оценивается возможность количественного определения содержания углеводородов данного типа или данных структурных групп. В главе обсуждаются лишь основные вопросы спектроскопии комбинационного рассеяния света и инфракрасной спектроскопии, а вопросы, относящиеся к рассмотрению природы колебательных спектров или интерпретации колебательных частот, рассматриваются лишь частично. [c.313]

Систематически рассмотрены общие вопросы спектроскопии комбинационного рассеяния света (КР). Проведено общее исследование комплексного и несимметричного тензора КР. Дана углубленная квантовая теория явления КР, в которой последовательно учитывается конечная ширина электронных и колебательных уровней. Рассмотрены температурная и частотная зависимости интенсивности линий КР. Показаны разнообразные возможности применения колебательных и вращательных спектров КР для исследования строения молекул и получения данных о геометрической конфигурации, динамических и электрооптических параметрах молекул. Описаны методы структурного анализа сложных органических молекул по спектрам комбинационного рассеяния. Рассмотрены спектры второго порядка в связи с ангармоничностью колебаний молекул. Анализируются проявления в спектрах КР взаимодействия атомов и атомных групп в сложных молекулах и проявления межмолекулярного взаимодействия. [c.4]

Колебательная спектроскопия применяется в современной физике, химии, фармации, в технике. Во вторе гюловине XX столетия сложился целый раздел науки — спектрохимия, включающий разнообразные аспекты использования спектральных методов исследования и анализа для решения химических задач. В химии особенно широко распространены методы ИК-спектроскопии, что обусловлено двумя причинами. Во-первых, применение методов ИК-спектроскопии (часто — в сочетании с методами спектроскопии КР) помогает решать многочисленные задачи структурного или аналитического характера. Во-вторых, в последние десятилетия стали доступными ИЬ -спектрофотометры, выпускаемые промышленностью различных стран, относительно несложные в обраше-нии и удобные для проведения спект зальных измерений. С начала семидесятых годов XX столетия увеличивается и число промышленных спектрометров для получения спектров КР с использованием лазерных источников возбуждения спектров. [c.529]

Инфракрасная спектроскопия (ИК-спектроскопия) — раздел молекулярной оптической спектроскопии, охватывающий диапазон длин волн 10 —10 м и изучающий спектры поглощения и отражения электромагнитного излучения. По ИК-спектрам можно охарактеризовать состояние молекулы, в первую очередь касающееся колебательных и вращательных энергий конкретных атомов (или атомных фупп) в конкретной молекуле. ИК-спекфы характеризуются высокой индивидуальностью, и поэтому метод находит широкое применение для структурного анализа. См. Энергия колебательная и вращательная. [c.129]

Применение спектроскопии средней ИК-области для изучения проблем, связанных со структурой цеолитов, показало, что этот метод дает возможность получать разнообразную информацию по многим вопросам химии цеолитов и их структуры. Работы в области колебательной спектроскопии неорганических кристаллов получили развитие в течение последних пятнадцати лет [2]. Высокая чувствительность колебательных спектров, особенно в средней ЙК-области, к структуре цеолитов объясняется практически уникальным сочетанием химических и структурных свойств цеолитов и в основном связана с присутствием комплексных анионов в форме высокосимметрич-ЦЫх полиэдрических полостей внутри цеолитных каркасов. Очевидна важность постановки исследований в двух областях. Первая из них — теоретический анализ отнесения полос, главным образом структурночувствительных, которые, как предполагают, коррелируют со структурными блоками цеолитов. Такой анализ необходим для подтверждения интерпретации многих изменений структуры, рассмотренных в данной главе. Вторая область — развитие исследований спектров цеолитов в дальней ИК-области, которое. может дать новую информацию о взаимодействиях катионов с каркасами и о дальнем порядке в цеолитных каркасах. Также плодотворным для изучения 5заим.од.ействий катионов может оказаться дальнейшее развитие исследований по КР-спектроскопии. [c.145]

Существование большого числа простых и наглядных корреляций (типа таблиц характеристических частот в колебательной спектроскопии) порождает несколько упрощенный взгляд на логику применения в химии ряда физических методов. В лучшем положении находятся дифракционные методы структурного анализа, которые уже давно опираются на твердую вычислительную основу. В колебательной же спектроскопии, например, идея о том, что регистрация спектра является лишь первым этапом исследования, которое как необходимую часть должно включать и соответствующую обработку, еще не стала всеобщим убеждением спект-рохимиков. Создается существенный разрыв между современными возможностями многих физических методов исследования и уровнем их реального массового использования. Этот разрыв может быть ликвидирован только созданием исследовательских комплексов, включающих регистрирующую аппаратуру и ЭВМ, обученные способам обработки первичной информации. Решение этой проблемы следует считать одной из важнейших задач на данном этапе развития химии как науки. [c.347]

Рамановская спектроскопия основана на исследовании спектров рассеяния света. При столкновении фотона с молекулой может иметь место упругое соударение, при котором фотон не теряет энергию, но изменяет направление своего движения. Такое рассеяние известно под названием рэлеевского и лежит в основе метода определения молекулярных весов соединений. Соударения могут быть также иеупругими они характеризуются тем, что энергия молекулы и фотона изменяется. Поскольку эти изменения носят квантовый характер и определяются колебательными и вращательными уровнями молекулы, анализ спектра рассеянного света (спектра Рамана) дает почти ту же информацию, что и обычный инфракрасный спектр. Необходимо, однако, помнить один момент правила отбора в этих двух случаях различаются. В инфракрасной спектроскопии разрешены одни переходы, в раман-спектро-скопии — другие. Таким образом, имеет смысл снять и тот и другой спектр исследуемого образца. До недавнего времени раман-спектроско-пия находила весьма ограниченное применение из-за малой интенсивности рассеянного света. Однако использование для возбуждения лазеров существенно повысило ценность указанного метода [16—20]. В качестве примера на рис. 13-4,5 приведен раман-спектр 1-метилурацила. Заметим, что интенсивность полосы амид II (относительно полосы амид I) в раман-спектре значительно меньше, чем в инфракрасном спектре поглощения. Особый интерес представляет резонансная раман-спектроскопия [19—21], где используется лазерный пучок с длиной волны, соответствующей длине волны электронного перехода. Рассеяние света при этом часто существенно усиливается на частотах, которые отличаются от частоты лазера на частоту рамановского рассеяния, происходящего на группах хромофора или на группах молекулы, соседствующей с хромофором. Несмотря на определенные экспериментальные трудности, указанный метод позволяет изучать структурные особенности какого-либо конкретного участка макромолекулы. [c.13]