Практикум по агрохимии - 2-е изд. - Минеев В.Г.
ISBN 5-211-04265-4
Скачать (прямая ссылка):
ИК-спектроскопия поглощения в ближней и средней областях спектра применяется при изучении органических и минеральных компонентов почвы, выявлении в них важнейших атомных групп и типов связей, определении структуры молекул.
650 V,CM'
4000
3500 3000 2500 2000 ?__I I_
1800 1600 1400 1200 1000 800 _I_I_I_1-1_I_
600
_|_
V1 см'
2,5
4 5 б 7 8 9 10 12 14 16 Я,,
Рис. 8. ИК-спектр полистирола: а) -в шкале длин волн, 6) ~в шкале частот
ИК-спектроскопия позволяет получать и исследовать не только спектры поглощения, но и спектры отражения в инфракрасной области.
Принцип метода отражательной ИК-спектроскопии основывается на существовании зависимости между количеством отдельных компонентов в сложных по составу пробах и интенсивностью диффузного отражения света в ближней ИК-области. Однако связь коэффициента отражения Rx с содержанием определяемого компонента не линейная. Поэтому вводят специальную функцию / (RA), которая должна быть линейной от концентрации компонента С: f(Rl) = а С.
25
Существует несколько разновидностей таких функций, которые в ряде случаев являются эмпирическими. Наиболее широко используется функция Кубелки-Мунка:
f(RX) .= K/S = (1-RA) /2RA, где К и S - коэффициенты поглощения и рассеяния, соответственно.
Часто применяется соотношение, связывающее коэффициенты отражения исследуемого образца и «белого» (не поглощающего) стандарта:
log {Ro /RA} = log {1/RA} + logRo *aC/S, где Ro - коэффициент отражения от стандарта; а и S - коэффициенты, зависящие от поглощения и рассеяния.
Отражательная ИК-спектроскопия позволяет определять в различных объектах такие показатели, как влажность; в растениях — жир, клетчатку, золу, белок, крахмал.
Аппаратура
Рассмотрим устройство и отдельные узлы ИК-спектрометра.
Источники излучения. В ближней ИК-области используют лампу накаливания. Для других диапазонов ИК-частот применяют штифты Нернста, глобары и другие излучатели, разогреваемые при прохождении тока до 1100- 1300° С.
Монохроматоры. В ИК-спектрометрах системы монохроматизации потока излучения могут быть двух типов - призменные и дифракционные. В первых в качестве диспергирующего элемента используются призмы, изготовленные из прозрачных в ИК-области материалов. Для разных диапазонов частот это могут быть призмы из специального стекла, стекловидного кварца, LiF, CaF2, NaCl, Ge, KBr, CsBr, CsI. В дифракционных ИК-спектрометрах в качестве диспергирующего элемента используются дифракционные решетки.
Кюветы. В отражательной ИК-спектроскопии применяют специальные держатели, в которые помещается тонко растертая однородная проба.
В ИК-спектроскопии поглощения для работы с жидкими пробами используют пластины из хлорида натрия или хлорида серебра, закрепленные в специальном кожухе. Твердые пробы суспендируют в вазелине, нуйоле и других маслах или смешивают с порошком бромида калия и прессуют в таблетки. Суспензию вводят в промежуток между пластинами из хлорида натрия, а таблетку помещают прямо в кюветное отделение.
Приемное и регистрирующее устройство. Детектирование сигнала в ИК-области основано на выделении теплоты при возвращении молекул из возбужденного колебательного состояния в основное. Для этого тепловую энергию преобразуют в электрический сигнал, чаще с помощью термистора, болометра или термопары. На многих современных приборах после детектирования поглощенного или отраженного излучения сигнал
26
датчиков через аналого-цифровой преобразователь поступает в микро-ЭВМ. Результаты анализа выдаются в обработанном виде.
Ниже рассмотрим устройство и порядок работы на спектрометре для ближней ИК-области.
СПЕКТРОМЕТР «INFRA PID-61». Оптическая схема и внешний вид прибора «Infrapid-61» (Венгрия) показаны "на рис. 9.
Рис. 9. Прибор ИНФРАПИД-61: а - оптическая схема: / - зеркало, 2 - лампа, 3 - линза, 4 - вращающийся диск с синхронным двигателем, 5 - диафрагма, 6 - детектор, 7 - оптическая решетка, 8 - механизм для выработки синусоидальных колебаний, б - внешний вид: / - корпус прибора, 2 - камера для размещения кюветы с образцами, 3 - клавиатура микроЭВМ, 4 - цифропечатающее устройство, 5 -
дисплей
Прибор регистрирует спектры в режиме диффузного отражения в диапазоне частот 4100-7700 см"1.
Порядок работы. Включение прибора осуществляется в соответствии с инструкцией по эксплуатации.
При включении прибора (кнопка на задней панели) на табло появляется надпись «ИНФРА61». Нажать клавишу «MODE» (прибор проведет самодиагностику) и на табло высветится сообщение «ДТ». Ввести текущую дату и нажать клавишу «ENTER». На табло появится надпись «ВВОД», нажать клавишу «MODE» - высветится надпись «АНАЛИЗ». После этого прибор готов к съемке спектров.
27
В режиме «АНАЛИЗ» следует нажать клавишу «ENTER». На табло появится надпись «СТД.КАЛ». После этого необходимо установить держатель со стандартом в положение, при котором производится запись спектра. После записи спектра стандарта на табло появится надпись «СПЕКТР». Установить держатель с образцом в положение сканирования спектра образца. После завершения записи спектра на табло появится надпись «ДИСПЛЕЙ». Прибор готов к передаче данных на ЭВМ.
