Кафедра Компьютерной фотоники презентация

образования
Санкт-Петербургский государственный университет информационных технологий, механики и оптики

Кафедра Компьютерной фотоники

УЧЕБНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ
ЛАБОРАТОРНЫЙ ПРАКТИКУМ
по дисциплине
ЕН.Ф.06 - ОПТИЧЕСКАЯ ФИЗИКА

Доцент, к.т.н. - Е.В. Жукова

1

состояний
молекул и межмолекулярного взаимодействия

2

спектроскопии, и применения данного метода для изучения межмолекулярного взаимодействия, изучения природы и структуры молекул. Получить навыки экспериментальной работы и изучить принципы анализа ИК спектров.

ИК спектрами типовых веществ и видами колебательных движений структурных групп по компьютерной демонстрационно–обучающей программе "IR TUTOR".
3. Изучить принцип действия, фотометрическую систему и конструкцию ИК спектрофотометра ИКС–29.
4. Провести поверку шкалы волновых чисел спектрофотометра.
5. Измерить и проанализировать спектры пропускания
органических веществ.
6. Оценить факторы, которые влияют на погрешности измерений
и рассчитываемых величин.
7.Сделать выводы и оформить отчет по лабораторной работе.

света, – волновое число, [см-1], М – приведенная масса молекулы, состоящей из двух атомов с массами m1 и m2, K – это силовая постоянная колебания [н ⁄ м], зависящая от прочности химической связи.

частоты колебания ангармонического осциллятора

– равновесная частота колебаний, – постоянная ангармоничности.

(1)

(2)

диссоциации молекулы, h – постоянная Планка

(3)

(4)

(5)

(6)

(7)

– симметричные и - антисимметричные
валентные колебания;
– симметричные и - антисимметричные деформационные колебания.

молекулы СO2

моделью водородная связь образуется в тех случаях, когда атом водорода Н связан с сильно электроотрицательным атомом А, который притягивает к себе электроны, создавая тем самым положительный заряд на атоме водорода. Водородный мостик образуется в результате диполь-дипольного взаимодействия между поляризованной связью А⎯Н и неподеленной парой электронов атома В, тогда
А-—Н+⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅В.

В отличие от ионных и ковалентных связей, энергия которых измеряется десятками и сотнями кДж/моль, водородная связь представляет собой относительно слабую связь с энергией
8 - 40 кДж/моль.

Примерами соединений, образующих соединения с участием водородных связей могут служить спирты. При этом возможно образование структур

R⎯O⎯H⋅⋅⋅⋅⋅[R⎯O⎯H]n⋅⋅⋅⋅⋅ R⎯O⎯H

R⎯O⎯H⋅⋅⋅⋅⋅R⎯O⎯H →

R⎯O⎯H
. .
. .
H⎯O⎯R

Образование соединений, которые в химиии называют ассоциатами, легко обнаруживается по характерным изменениям частоты, ширины и интенсивности полосы колебаний группы А—Н.

(8)

(9)

от концентрации: а—0,005; б — 0,125; в — 0,420 М;
г — чистый н-бутиловый спирт

падающего на образец и прошедшего через него

При двухлучевом способе регистрации измеряют непосредственно спектр поглощения исследуемого образца в виде кривой зависимости Т(λ) от λ, или D(λ) от λ , что исключает необходимость выполнения дополнительных расчетно-графических операций.

(10)

(12)

2.1 Регистрация ИК-спектров поглощения

образец, 3 -фотометрический клин, 4 - модулятор, 5 - монохроматор, 6 - приемник, 7 - усилитель, 8 - выпрямитель, 9 - мотор, 10 - самописец

ширины щели монохроматора

оптимальное значение ширины щели

- полуширина самой узкой полосы в спектре

(13)

увеличении скорости
сканирования

Рис. 7. Кривая ошибок

— гауссова.
Формы полос поглощения: D1—дисперсионная,
D2 — гауссова

В работе используется гауссова функция для аппроксимации аппаратной функции и дисперсионная функция для истинного контура поглощения.

(14)

— измеренный спектр поглощения внутри одной полосы

показаниями шкалы волновых чисел спектрофотометра и волновыми числами ИК излучения, проходящего через образец. Для проведения поверки спектрального прибора используют способ регистрации спектра пропускания вещества, положение максимумов колебательных полос поглощения которого известно с высокой точностью. В интервале волновых чисел 4000– 700 см-1 удобно использовать в качестве эталонного образца пленку полистирола толщиной 25 мкм.

Расчет значения абсолютной погрешности проводят по формуле

(15)

– эталонные значения положения максимумов полос поглощения для пленки полистирола

в CCl2 в области валентных колебаний О-Н связи 2000-4000 см-1 для разных концентраций растворов: 1- 0,005 М; 1- 0,125 М; 3- 0,420 М.

2 Измерить спектр поглощения чистого н-бутилового спирта также в области валентных колебаний О-Н связи 2000-4000 см-1.

3.Найти в спектрах волновые числа полос поглощения мономерной и ассоциированной О-Н группы.

где ΔνОН - разность волновых чисел полосы валентного
колебания О-Н связи мономерных и связанных в комплексы
молекул, см-1. Величина ΔН – это энтальпия образования
комплекса за счет счет О-Н связи, кал/моль.

(16)

5. Измерить спектры поглощения растворов н-бутилового спирта в CCl2 в области валентных колебаний О-Н связи 2000-4000 см-1 для разных концентраций растворов: 1- 0,005 М; 1- 0,125 М с разной скоростью сканирования спектра.

для обеспечения минимальных искажений, вносимых при записи спектра. При необходимости использовать характеристики прибора, которые приведены в описании спектрофотометра.

8. Сделать выводы по работе, подготовить отчет.

6. Оценить характер искажений, вносимый приемно-усилительной частью спектрофотометра, как положение валентный полос колебаний связи OH, так и интенсивность и на полуширину полос поглощения.