Sprawozdanie

z ćwiczeń laboratoryjnych ze spektroskopii

w podczerwieni w ramach przedmiotu

Metody Badań Strukturalnych.

Magdalena Gawęda

Iwona Gawryał

Grupa 3 laboratoryjna

Kraków 2013

1. Cel ćwiczenia:

Celem ćwiczeń było praktyczne zapoznanie się z wybranymi zagadnieniami spektroskopii w podczerwieni. Obejmowało to zapoznanie się z budową spektrometru FTIR, wykonanie pomiaru widma IR techniką pastylki KBr, wykonanie prostej obróbki surowego widma (korekta linii bazowej, wygładzanie i wyznaczanie pozycji pasm), wykonanie rozkładu pasma o złożonej obwiedni, próbę identyfikacji substancji za pomocą baz danych i zapoznanie się z techniką przypisań pasm opartą o obliczenia drgań normalnych dla molekuł modelowych

2. Wykonanie ćwiczenia:

1. Pomiar widma:

Wykonano pomiar widma IR nieznanej próbki za pomocą spektrometru fourierowskiego firmy BRUCKER, model VERTEX 70v, techniką pastylki KBr. Próbkę roztarto w moździerzu i zmieszano z 400 mg KBr-u. (Rys. 1.)

Parametry pomiaru: zakres: 400-4000 cm^-1, rozdzielczość: 4 cm^-1.

2. Podstawowa korekta widma

Widmo wymagało korekty linii bazowej. Dokonano jej w programie Fityk za pomocą dopasowywania wielomianu 6-tego stopnia oraz przesuwania skali absorbancji (Rys. 7).

3. Wyznaczenie pozycji pasm

W celu wyznaczenia pozycji pasm występujących na widmie badanej próbki obliczono kilka drugich pochodnych z widma. Użyto procedury programu Maxima łączącej obliczanie pochodnej z filtrowaniem Savitsky-Golay. Obliczone pochodne przedstawiono w zestawieniach na rysunku 2,3, 4 i 5 w różnych zakresach (dla czytelności) przedstawiających różne grupy pasm. Na podstawie analizy zestawienia tych pochodnych wyznaczono pozycje pasm.

Analiza pochodnych sugeruje obecność 45 pasm w analizowanym zakresie. Z wykresów odczytano następujące pozycje pasm: 477, 488, 506, 520, 542, 555, 575, 609, 664, 686, 702, 715, 738, 755, 850, 868, 882, 899, 956, 1014, 1098, 1121, 1146, 1170, 1187, 1212, 1397, 1412, 1428, 1454, 1775, 2328, 2467, 2492, 2512, 2543, 2853, 2966, 3262, 3384, 3464, 3469, 3472, 3630 oraz 3649 cm^-1.

Miejsca, z których odczytano pozycje pasm opisano (za pomocą kreseczki z liczbą) na rysunkach nr 3-5.

4. Rozkład pasm złożonych

W celu udokładnienia pozycji pasm oraz znalezienia pasm ukrytych dokonano rozkładu widma na pasma składowe za pomocą procedury iteracyjnego dopasowywania krzywych dzwonowych. Danymi wejściowymi były pozycje pasm znalezione na podstawie drugiej pochodnej. W trakcie dopasowywania potrzeba było zmodyfikować niektóre parametry (głównie pozycje i szerokość) pasm. W wyniku rozkładu otrzymano 14 pasm składowych oraz widmo syntetyczne wynikłe z ich zsumowania (Rys. 6).

Tabela. Parametry pasm składowych.

Lp.	Położenie	Wysokość	Pole powierzchni	Szerokość połówkowa
1	489	0.175087	2.10395	11.2421
2	479	0.20616	5.48789	19.0951
3	505	0.114623	1.61679	13.2511
4	520	0.283199	5.83153	14.7749
5	541	0.0425475	0.353917	7.3412
6	575	0.218599	4.29263	14.0979
7	609	0.373327	11.4185	21.9449
8	664	0.262221	5.42826	16.2973
9	676	0.110437	4.82916	34.1786
10	721	0.0278926	1.43069	48.1862
11	702	0.0155897	0.125708	5.82323
12	738	0.129579	1.62895	11.7903
13	752	0.0204841	0.287653	13.1923
14	565	0.0756509	5.66328	51.9821

5. Poszukiwania w bazach danych

Wiadomo było, że otrzymano do ćwiczeń mieszaninę dwóch prostych substancji nieorganicznych. Przeglądnięto tabele korelacji udostępnione przez Prowadzącego. Pasmo 1450 cm^-1 wyraźnie wskazywało na węglan, druga substancja - polifosforan - została zidentyfikowana po podpowiedzi Prowadzącego. Tak więc, mieszanina zawierała NaCO₃ i Na₅P₃O₁₀.

Z analizy wynika, że próbka zawierała pewne ilości zanieczyszczeń (np. olej) oraz pewne ilości zadsorbowanej wody.

6. Przypisania pasm i rysunek zbiorczy

Na stronie Katedry znajdowały się obliczone animacje drgań normalnych dla wielu modeli różnych substancji oraz ich obliczone widma. Spośród nich do oglądnięcia wybrano te, które odpowiadały zidentyfikowanej substancji. Na podstawie podobieństwa widma obliczonego i zmierzonego oraz kolejności pasm na widmach dokonano przypisań pasm, to jest określenia pochodzenia grup pasm w kategoriach 6-ciu podstawowych typów drgań walencyjnych (Rys. 7).

---