25943 Obraz (2488)

66

A-k>gi-

lo — intensywność promieniowania padającego na próbkę I — intensywność promieniowania przepuszczonego

Rys.3.1. Widmo aspiryny w ultrafiolecie

Spektroskopia w podczerwieni (spektroskopia IR)

Widma w podczerwieni obejmują zakres promieniowania od 2,5 do 20 pm. Zgodnie z przyjętym zwyczajem są one sporządzane w postaci wykresów przedstawiających zależność transmitancji T od długości fali, jak na rys. 3.2.

Rys. 3.2. Widmo IR aspiryny

Transmitancja jest stosunkiem intensywności promieniowania przepuszczonego do intensywności promieniowania padającego na próbkę i jest wyrażana w procentach. Rosnące wartości transmitancji oznaczają malejącą absorbancję i dlatego pasma absorpcji na wykresach widm IR są skierowane odwrotnie niż w widmach UV-VJS; maksymalnej absorpcji światła odpowiadają najniżej położone punkty wykresu. Na górnej osi poziomej podawana jest długość fali X (w mikrometrach) a skala na dolnej osi odpowiada długościom foli, wyrażonym w tzw. liczbach falowych. Liczby te mówią ile fal mieści się na długości 1 cm. Jednostką liczby falowej jest cm'¹. W opisach widm IR położenia pasm absorpcji określa się przez podanie liczb falowych, odpowiadających najmniejszym wartościom transmitancji w obrębie pasma. Opisy zawierają również przybliżoną intensywność pasm. Do określenia intensywności służą litery s, m i w (ang. strong - silny, medium - średni i weak - słaby). Szerokie pasma określa się literą b (ang. broad - szeroki). Do widma aspiryny odnosi się następujący, uproszczony opis, ograniczony do pasm o największym znaczeniu „diagnostycznym”: 3000 (b), 1755 (s), 1690 (s), 1605 (s), 1455 (s), 1305 (s), 1185 (s).

Energia kwantów światła w zakresie podczerwieni jest za mała do spowodowania wzbudzeń elektronowych, ale wystarcza do wywołania zmian energii oscylacyjnej cząsteczek. Atomy w cząsteczkach ustawicznie drgają (oscylują wokół położeń równowago a drganiom tym odpowiadają różne poziomy energii cząsteczek, nazywane poziomami oscylacyjnymi. W wyniku absorpcji promieniowania następuje wzrost amplitudy drgań i cząsteczka zostaje wzbudzona na wyższy poziom oscylacyjny. Różnice energii poziomów oscylacyjnych wynoszą od 4 do 40 kJ/mol. W tym też zakresie leży energia jednego mola kwantów promieniowania stosowanego w spektroskopii IR.

Typowa dla widm IR jest duża liczba pasm absorpcyjnych. Mnogość pasm wynika stąd, że cząsteczki zawierają wiele różnych wiązań a każde z nich może drgać we właściwy sobie sposób. Konsekwencją jest duża liczba poziomów oscylacyjnych i możliwość absorpcji kwantów promieniowania w szerokim zakresie energii. Rozróżniamy drgania walencyjne, polegające na chwilowych zmianach długości wiązań, oraz drgania deformacyjne, podczas których następują zmiany kątów między wiązaniami.

W widmach IR można wyróżnić obszary, w których występują pasma charakterystyczne dla różnych wiązań. W zakresie najwyższych częstotliwości, od 4000 do 2500 cm'¹, znajdują się pasma drgań walencyjnych wiązań O-H, N-H i C-H. Obszar 2500 - 2000 cm"¹ jest raczej ubogi. Występują w nim pasma wiązań potrójnych C = N i C = C. Zakres 2000 - 1500 cm’¹ obejmuje drgania