Водяные пары поглощение в инфракрасной

Рис. Х-46. Основные области поглощения инфракрасных лучей углекислым газом и водяным паром.

Углекислый газ и водяной пар имеют по три полосы поглощения в инфракрасной части спектра (табл. 12). [c.296]

Ферроцен — кристаллическое вещество оранжевого цвета, с т. пл. 173°, легко возгоняющееся при 100°. Его летучесть с водяным паром можно использовать как удобный метод очистки. Одним из первых аргументов в пользу его строения был диамагнетизм ферроцена [136] и отсутствие дипольного момента, которое требует предположения о центросимметричной структуре. Другим прямым следствием высокой симметрии ферроцена является простота его инфракрасных спектров. В инфракрасном спектре ферроцена имеется только одна полоса поглощения С—Н-связи при 3075 см К Это дает еще одно веское доказательство не только его строения, но также и аромати- [c.126]

Важнейшее значение в поглощении лучистой энергии в атмосфере имеет водяной пар. Это определяется не только большим его содержанием, но и очень большим числом линий и полос в его спектре. Наибольшее значение из них имеют полосы, расположенные в инфракрасной области спектра. [c.1004]

Эти инфракрасные спектры газов связаны с изменением квантовых уровней энергии вращения и колебания атомов в молекулах. При температурах, соответствующих условиям работы промышленных печей, практическое значение имеет только излучение газов, состоящих из гетерополярных молекул. Из всех газов и паров, встречающихся в печах и теплообменниках, заслуживает внимания лишь излучение следующих веществ окиси и двуокиси углерода, углеводородов, двуокиси серы, водяного пара, аммиака и хлористого водорода. В газах с симметричными молекулами, таких как водород, кислород, азот и т. д., нет поглощения в диапазонах тех длин волн, которые имеют значение в промышленной практике. [c.237]

Спектральный анализ в инфракрасной области спектра осложняется отсутствием непоглощающих растворителей и появлением полос поглощения в водяных парах, находящихся в воздухе. Это привело к широкому распространению двухлучевых приборов, автоматически исключающих в записи спектра многочисленные линии и полосы поглощения растворителя и водяных паров воздуха. [c.259]

На рис. 8.8 показан внешний вид прибора. Его вес 800 кГ (прибор) и 250 кГ (шкаф с измерительным устройством). Длина прибора около 4 м. Процесс получения спектра тот же, что на обычном сканирующем приборе с дифракционной решеткой. В качестве примера на рис. 8.9, а показан участок инфракрасного спектра излучения СО2 в пламени газовой горелки. Длж иллюстрации разрешающей способности прибора на рис. 8.9, б приведена полоса поглощения водяных паров вблизи 1879 см -. [c.217]

Зависимость поглощения в полных полосах водяного пара от давления в ближней инфракрасной области. [c.121]

Сильная инфракрасная полоса поглощения в спектре кремниевых стекол при 3636 см- приписана малым количествам водяного пара. [c.139]

Исследование методом инфракрасного поглощения кислородного обмена между двуокисью кремния (прозрачное кварцевое стекло) и водяным паром при высоком давлении. [c.253]

Жигер [155] вновь проверил поглощение перекиси водорода в области, изученной Бейли и Гордоном, и расширил их исследование. Жидкую 99,5%-ную перекись водорода изучали в области 2—21 а, а пары (при 90° и давлении 5, 10 и 15 мм)—в области 1,4—15 и.. Жидкость исследовали в виде пленки, зажатой между пластинками из хлористого серебра, причем пришлось столкнуться с трудностями, обусловленными разложением. В абсорбционной трубке для паров окна также были сделаны из хлористого серебра. Для работ при длинах волн за пределами 15ц применяли спектрометр с оптикой из бромистого калия, причем для устранения помех от поглощения инфракрасного излучения водяным паром корпус спектрометра подвергали специальному обезвоживанию. В табл. 50 приведены значения частот в центрах полос поглощения и коэффициенты поглощения, определенные Жигером [155]. Для жидкости полоса поглощения при 18,3 i была мало четкой, а полоса при 2,1 i—очень слабой существование последней признано не вполне доказанным, поскольку она обнаружена ие на всех фотометрических кривых. Разрешающая способность спектрофотометра была достаточно высокой и позволила для пара четко обнаружить два максимума на полосе при 8 i, причем на некоторых фотометрических кривых обнаружено еще присутствие Q-ветви. Изучена также полоса 1,4 [г. Для пара в условиях высокой разрешающей способности идентифицированы отдельные частоты обеих составляющих полос и проведен анализ полосатой структуры. [c.234]

Согласно вышеизложенному, можно было бы ожидать, что спектроскопические методы позволяют обнаружить наличие сколько-нибудь заметного числа молекул, соединенных водородными связями в водяном паре. Поэтому интересно, что тщательное сравнение инфракрасных спектров разбавленного и концентрированного водяного пара в области моды 2 не показывает различий в частотах поглощения. Так, например, Бенедикт и другие [17] сравнили солнечный спектр атмосферы (разбавленный водяной пар при средней температуре 14° С) со спектром почти насыщенного пара (давление 1 атм, температура 110° С) в области моды уо. В обоих случаях они измерили частоты спектральных линий и их интенсивности в области от 770 до 2200 см . Найденные ими различия относились к незначительным изменениям интенсивности, приписываемым изменению температуры. Был сделан вывод, что, если димеры, имеющие квантованные вращательные состояния, присутствуют в насыщенном водяном паре при давлении 1 атм, их концентрация относительно мономеров должна быть менее 1%. [c.53]

Исключительно важная проблема — обнаружение загрязнителей атмосферы и определение их концентрации. До недавних пор ИК-техника с этой целью почти не применялась. Содержание поллютантов, как правило, столь мало, что недоступно измерениям традиционными методами ИК-спектроскопии их поглощение явно недостаточно, если используются обычные ИК-кюветы, кроме того, поглощение атмосферной воды настолько велико, что практически забивает спектр поллютанта. Эти ограничения могут быть сняты применением фурье-спектроскопии. Агентство по защите окружающей среды США поставило задачу повысить чувствительность инфракрасного метода во-первых, поисками оптимальных кювет с большой длиной оптического пути, используемых вместе с фурье-спектрометрами во-вторых, искать способы минимизации помех из-за поглощения атмосферного водяного пара и, в-третьих, совершенствовать технику обогащения проб [37]. Для определения предельных обнаружимых концентраций поллютантов обратимся к известному соотношению (закон Бугера — Ламберта — Бера) ln o(v)//(v)=/i (v)Zp, где /o(v)—падающее излучение /(V)—излучение, прошедшее сквозь изучаемый слой газа с коэффициентом поглощения к( ) на частоте V при длине трассы I и парциальном давлении поглощающего газа р. Допустим, что надежно обнаружимым будет газ, дающий в спектре полосу поглощения с пиком, равным 10 % поглощения. Тогда 1п /о//=0,1. При известном коэффициенте поглощения и доступной длине трассы можно определить величину парциального давления поглощающего газа. Например, коэффициент / (v) в полосе поглощения 1050 см озона равен 10 атм 1 см- . Для того чтобы получить поглощение в 10% при использовании обычной лабораторной кюветы длиной 10 см, нужно иметь парциальное давление озона в ней 10 атм. Обычно давление озона-поллютанта составляет 10- атм, так что нужно повысить чувствительность системы обнаружения на 5 порядков. Для других поллютантов эта цифра может оказаться еще большей. [c.198]

Атмосфера ближайшей к Земле планеты — Венеры лишена кислорода и водяных паров, но изобилует углекислым газом, как это следует из сравнения расположенных рядом инфракрасных частей спектров Солнца, Венеры и углекислого газа. В спектре Венеры виден ряд резких линий поглощения, отсутствующих в спектре Солнца. Это и есть полосы поглощения углекислого газа, так как они полностью совпадают с такими же полосами в спектре поглощения земного углекислого газа. [c.404]

Для измерения концентрации СОя бул сконструирован ряд приборов, основанных на поглощении инфракрасного излучения. В самой первой модели [205] воздух проходил над проростками пшеницы, а затем попадал в кювету регистрирующего инфракрасного спектрофотометра, чувствительного в области 4,2— 4,3 мкм, в которой сильно поглощает СО2. В приборе другого типа использовался гораздо более простой, хотя и менее привычный способ измерение энергии всех длин волн, излучаемых селективным источником, а именно газовой горелкой Мекера излучение этого источника имеет высокий выход в области между 1 и 5 мкм, где СО2 также сильно поглощает. Излучение от горелки Мекера, пройдя через две кюветы (контроль и опыт), попадало на два термостолбика, включенных навстречу. Таким образом регистрирующий прибор показывал разность в поглощении. Перед тем, как газовая смесь поступала в кюветы, из нее удалялись водяные пары, потому что вода сильно поглощает в инфракрасной области спектра. [c.90]

По последним работам Шака углекислый газ и водяной пар имеют по три полосы поглощения в инфракрасной части спектра, причем для углекислого газа эти полосы имеют [c.28]

При прохождении инфракрасного излучения через атмосферу наблюдается избирательное поглощение излучения многоатомными молекулами газов и водяным паром. Избирательное, т. е. возникающее только при определенных длинах волн, поглощение объясняется тем, что оно происходит на тех волнах, частота которых является резонансной для молекул атмосферных газов. [c.35]

Для частиц с г>60 мк рассеяние коротко- и средневолнового инфракрасного излучения (с А, до 12 мк) уже практически не зависит от длины волны, а зависит только от размера капелек. Может возникнуть вопрос не будет ли дополнительно сказываться избирательное поглощение излучения в водяных каплях при дожде По имеющимся данным количество воды, содержащейся в дождевых каплях при умеренном дожде, намного меньше, чем количество воды, находящейся в атмосфере в виде водяного пара. Даже при ливне в 1 м воздуха содержится только около 5 г воды, а водяного пара в насыщенном воздухе при - -25°С содержится 25 г. Поэтому избирательное поглощение в каплях воды незначительно по сравнению с избирательным поглощением в водяном паре. [c.41]

Как и при использовании абсорбционного инфракрасного газоанализатора при работе с селективным детектором излучения, степень поглощения луча в измерительной кювете зависит от парциального давления водяных паров, температуры, общего давления и химической природы других компонентов. [c.110]

Одно- и двухатомные газы практически прозрачны для ИК-излуче-ния, т. е. поглощение и, соответственно, собственное излучение таких газов в важной для процессов теплообмена области инфракрасных волн практически отсутствует. Существенное значение для лучистого теплообмена имеют трехатомные молекулы двуокиси углерода и паров воды. Двуокись углерода и водяные пары являются основными продуктами сгорания органических топлив и после заверщения процесса горения имеют температуру, при которой максимум излучения, согласно закону Вина (5.2), приходится на инфракрасный диапазон длин волн. [c.103]

Газы и пары также способны излучать или поглощать лучистую энергию, но поведение их очень различно. Одноатомные и двухатомные газы (кроме СО и НС1) почти идеально прозрачны, поэтому их способность излучения, а также и поглощения лучистой энергии практически не имеет значения. Газы с большим числом атомов, как, например, HjO, СО2, SO2, NH3, пары спирта, обладают некоторой способностью излучения, однако не на всех длинах волн, а только в некоторых областях. Спектр газов (видимый и инфракрасный) показывает, на каких длинах волн может происходить излучение или поглощение. Это те длины волн, для которых в видимом спектре имеют место так называемые полосы поглощения. Так, например, СО2 излучает в пределах волн 15] X —2,64 — 2,84[а, Х = 4,13 — 4,47 х и Х= 13,0—17,0 х, если исключить более короткие, световые, дающие очень мало тепловой энергии. Подобным образом и водяной пар в пределах инфракрасных (тепловых) волн излучает при Х = 2,24 — 3,27 р., X = 4,8 — 8,5 а и 12,0 —25,0 J,. [c.490]

Процесс получения спектра тот же, что на обычном сканирующем приборе с дифракционной решеткой. В качестве примера на рис. 8.9, а приведен участок инфракрасного спектра излучения СОг в пламени газовой горелки. Для иллюстрации разрешающей способности прибора на рис. 8.9, б приведена полоса поглощения водяных паров вблизи 1879 см . [c.214]

Если черное излучение проходит через газовый объем, содержащий, например, углекислоту, происходит его поглощение в определенных областях инфракрасного спектра. Наоборот, если объем газа нагрет, он излучает в тех же самых диапазонах длин волн. Источником этого инфракрасного спектра газов являются одновременные квантовые изменения энергетических уровней вращения и межатомные колебания в молекулах. При температурах, достигаемых в печах, значительным является излучение только гетерополярных газов. Из газов, встречающихся в теплообменных аппаратах, окись углерода, углеводороды, водяной пар, углекислота, двуокись серы, аммиак, хлористый водород и спирты имеют полосы испускания значительной щирины и заслуживают рассмотрения с точки зрения излучения. Было установлено, что газы с симметричными молекулами водород, кислород, азот и другие не имеют полос поглощения в интервалах длин волн, характерных для лучистой теплопередачи при температурах, встречающихся в промышленной практике. [c.118]

При проведении подобного анализа можно пользоваться и комбинированным методом, применяя те или иные поглотители или другие способы разделения газовых смесей. При применении инфракрасного спектрографа анализируемый газ рекомендуется очистить от водяных паров, пропуская его через осушитель (Р2О5). Эта очистка необходима, так как водяные пары имеют полосы поглощения в инфракрасной части спектра. [c.288]

Стюарт и Нильсен [3865] на приборах с дифракционными решетками Вуда разрешили вращательную структуру полос v , Vg, v,, Vg и Vg молекулы H2F2 и определили положение центров этих полос. Вследствие частичного перекрывания полос v и Vg другими полосами положение их центров Стюарт и Нильсен определили менее точно. Частоты Vg = 1262 и V2 = 1508 см" в работе [3865] приняты на основании данных [3383] о спектре комбинационного рассеяния, так как в инфракрасном спектре соответствующие полосы не наблюдались. Полоса при 1508 см , отнесенная на основании поляризационных измерений Ранка, Шалла и Пейса [3383] к полносимметричному колебанию, должна быть активной в инфракрасном спектре. Плайлер и Бенедикт [3277] отмечают, что эта полоса, вероятно, в инфракрасном спектре малоинтенсивна и маскируется в этой области поглощением водяного пара. Линия 1262 см в спектре комбинационного рассеяния [3383] сильно деполяризована и отнесена к частоте Vg, неактивной в инфракрасном спектре. Плайлер и Бенедикт [3277] наблюдали слабую полосу при 1262 см и объяснили это нарушением правила отбора либо из-за кориолисова взаимодействия Vg и V7, либо из-за сильного межмолекулярного взаимодействия. Отнесение частот, принятое в работах [3277, 3383], подтверждается расчетом частот H2F2 по силовым постоянным [2848]. [c.509]

В заключение следует сказать несколько слов об образовании водородных связей. Несмотря на то что имеются убедительные доказательства существования водородных связей во льду и жидкой воде, мы не располагаем прямыми данными о наличии водородной связи между двумя молекулами воды в парообразном состоянии. Действительно, спектроскопические исследования показывают, что водородные связи редко имеют место в водяном паре или вообще не существуют в нем. Этот вывод основан на наблюдении, что образование водородной связи между молекулой, содержащей гидроксильную группу (X—О—Н) и другой атом, обычно сопровождается заметным уменьшением валентной частоты О—П и незначительным увеличением деформационной частоты X—О—Н [280] (см. пункты 3.5.1 и 4.7.1). Сходные, но меньшие по величине сдвиги частоты наблюдались в процессе образования димеров и других малых полимеров из молекул воды. Авторы работы [356] наблюдали такие сдвиги при изучении инфракрасного спектра молекул воды, находящихся в матрице из атомов азота при 20 К. При этом наблюдаемые полосы поглощения 3546 и 3691 см были отнесены к валентным модам димеров (НгО)2. Эти частоты значительно ниже, чем валентные моды V] и у.- изолированных молекул Н О (3657 и 3756 см соответствен1ю). Эти авторы отнесли наблюдаемую полосу поглощения при 1620 см к деформационной моде димера. [c.52]

Упрощенный метод определения малых количеств двуокиси углерода в воздухе при помощи инфракрасного поглощения без применения монохроматора (при устранении водяных паров, представляющих собой единственный возможный компонент инфракрасного поглощения, за исключением самой двуокиси углерода) был описан Динглем и Прайсом [87]. Скарс, Лёви и Шоу [ПО] усовершенствовали этот прибор, значительно увеличив его чувствительность и приспособив его для определения как двуокиси углерода, так и воды. Они применяли его для изучения хода фотосинтеза и транспирации листьев. [c.262]

Измерение поглощения в инфракрасной области спектра широко применяется вместо химических анализов для определения газов и паров. Определение содержания окиси и двуокиси углерода, аммиака, двуокиси серы, метана и других углеводородов, а также водяного пара с успехом может быть произведено при помощи инфракрасного спектрофотометра, так как эти газы и водяной пар имеют полосы поглощения преимущественно в инфракрасной области спектра. О быстроте действия прибора можно судить но двум опубликованным работам [56, 57], в которых определили изменение концентрации двуокиси углерода при времени реакции порядка 0,15 секунд. Инфракрасный спектрофотометр дает возможность анализировать и некоторые бинарные газовые смеси. Так, были определены окись и двуокись углерода в газообразных продуктах горения сложного состава с точностью до 0,2%, н-бутан и изобутан с точностью до 0,5% и т. п. Анализ многокомпонентных систем с помощью инфракрасного спектрофотометра представляет ббльшие трудности, так как полосы поглощения отдельных газообразных веществ, наклады-ваясь друг на друга, затрудняют выбор полос, принадлежащих определенному, интересующему нас компоненту. [c.250]

Эти полосы имеют довольно сложное строение некоторые из них оттенены в сторону больших длин волн и имеют отчетливые канты наиболее четкими являются полосы с XX 6165, 6447, 6919, 7164,8097, 8916, 9277 и 9669 А. Полный список длин волн дан в Приложении, стр, 265. Показано, что в фотографической инфракрасной области эти полосы почти совпадают с полосами поглощения водяных паров [14, 86, 203]. Вращательная структура полосы исп скания кислородно-водородного пламени при 7164 А была исследована при помощи прибора с большой дисперсией. При сопоставлении с полосой поглощения паров воды в земной атмосфере, нулевая линия которой лежит при 7226 А, получено хорошее совпадение для ряда линий. На основании этих опытов можно считать доказанным, что эти полосы де11ствительно являются частью колеба-тельно-враща тельно го спектра Н О. Отличия в структуре полос, полученных при наблюдении поглощения атмосферой и испускания пламенами, связаны, без сомнения, с большой разностью температур при поглощении при температуре атмосферы наиболее интенсивные линии соответствуют небольшим значениям вращательного квантового числа и лежат недалеко от нулевой линии полосы, тогда как в горячих пламенах существенны более высокие вращательные уровни, полосы простираются гораздо дальше от нулевых линш и во многих случаях заметны отчетливые канты. Интенсивная полоса, простирающаяся от канта при 9277 А за кант при 9669 А, может быть отождествлена с полосой при 0,94[Л, найденной Бэйли и Ли при исследовании инфракрасного спектра. Наблюдения видимого и близкого инфракрасного излучения водородного пламени смыкаются, таким образом, с хорошо известным [c.54]

Калибровка прибора по длинам волн наиболее просто выполняется нахождением установок, соответствующих длинам волн максимумов известных полос поглощения. Удобные точки для калибровки прибора с каменной солью дают аммиак, углекислый газ и ацетилен при длине кюветы 20 см. Аммиак имеет полосы при 1,513, 1,976, 2,264, 2,988, 6,135, 10,322 и 10,710 р. Первая сильная линия в Р-ветви спектра аммиака при 11,0О8 резка и также является подходящей для калибровки точкой [129], углекислый газ имеет полосы при 4,27 и 14,97 ft [130] и ацетилен— при 4,0406, 7,674 и 13,69 [131]. Для калибровки может быть использован также эмиссионный спектр пламени бунзеновской горелки, и11 еющий сильные максимумы при 2,8 (водяные пары) и 4,4 [Л. (углекислый газ). Стандарты длин волн для инфракрасной области были определены при помощи приборов с решетками, и для точной калибровки призменного прибора важно, чтобы разрешение последнего и прибора с решеткой были одного порядка. Отьеном, Као Чао-лань и Рендаллом [84] измерены длины волн линий вращательного спектра поглощения водяных паров от 5 до [c.139]

Солнечная радиация, весьма сложная по своему составу, достигает поверхности Земли в сильно измененном виде. Например, озоновый слой атмосферы ( озоновый щит Земли ) интенсивно поглощает ультрафиолетовые лучи. Это весьма благоприятный факт, потому что если бы ультрафиолетовое излучение достигало земной поверхности неослабленным, то оно сильно повреждало бы все живое на нашей планете. В последнее время некоторые ученые высказывают опасения, что озоновый щит Земли может оказаться частично разрушенным в результате деятельности человека, в частности под влиянием выхлопов сверхзвуковых самолетов и вследствие накопления в атмосфере фторорганических соединевий, используемых в аэрозольных баллонах. Такой эффект имел бы, конечно, пагубные последствия для жизни на Земле. Инфракрасное излучение Солнца поглощается главным образом присутствующими в атмосфере водяными парами, а также в какой-то степени двуокисью углерода, хотя ее содержание в атмосфере очень невелико благодаря этому поглощению температура на поверхности Земли поддерживается в пределах, приемлемых для живых организмов. Проходит сквозь атмосферу и достигает поверхности Земли по преимуществу то излучение, которое соответствует видимой и инфракрасной областям. Именно это излучение составляет-основу энергетики всех живых систем на Земле. Определенну1р часть этой лучистой энергии улавливают и запасают в процессе фотосинтеза зеленые растения. [c.16]

Движущей силой фотосинтеза является поглощенная листьями энергия солнечной радиации. Установлена определенная зависимость фотосинтеза от интенсивности и спектрального состава света. Солнце излучает на Землю 42 кДж энергии в год, а это зкачит, что на каждый гектар земной поверхности приходится энергия, эквивалентная 8,75 млн кВт-ч. Свет, излучаемый поверхностью солнца, состоит главным образом из лучей с длиной волн 300—2000 нм. Однако основная световая энергия, достигающая атмосферы Земли, приходится иа довольно узкий диапазон длин волн. Водяные пары поглощают большую часть инфракрасных лучей (850—1300 нм), озон и углекислый газ обеспечивают дальнейшую фильтрацию света. В результате в атмосфере Земли образуется как бы окно, через которое проходит часть излучаемого солнцем света, так называемый видимый свет. [c.210]

Известно, что основным источником тепла в тропосфере и в пизкоширотных зонах является поверхность Земли, тепловая энергия передается за счет конвекции, вызывающей образование облаков и осадков. В средних и высоких широтах атмосфера теряет энергию в космическое пространство в результате радиационного охлаждения. Однако, поскольку в стратосфере плотность водяных паров чрезвычайно низка, доминирующими процессами становятся нагревание в результате поглощения озоном ультрафиолетового излучения, с одной стороны, и охлаждения за счет инфракрасного излучения озона и диоксида углерода, с другой стороны. В мезосфере, на высотах более 50 км, охлаждающий эффект СОз становится существенным. Эти особенности показаны на рис. IX-1. Следует отметить, что если водяной пар присутствует главным образом в нижней части тропосферы , а озон — в стратосфере, то СО2 распределен равномерно в каждом слое. [c.238]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология