Типы задач, решаемых спектральными методами

Типы излучения

Единицы измерения длин волн и частоты.

Длины волн измеряются в следующих единицах:

Å – Ангстрем, 1Å = 10^-8 см (десять минус восьмая степень доли см);

нм – нанометр (одна миллиардная доля метра), 1нм = 10^-9 м = 10^-7 см = 10Å;

мкм – микрометр (одна миллионная доля метра), 1мкм = 10^-6 м = 10^-4 см;

см, м.

Частоты измеряются в Гц (1Гц =1колебание/с), 1МГц = 10⁶ Гц.

Весь диапазон длин волн, используемых в спектральных методах, разбит на поддиапазоны, типы излучения, как это представлено в таблице:

Излучение	Диапазон λ, см	λ, см	hν, Дж/моль	Процессы, происходящие при взаи- модействии вещества с излучением (вид спектроскопии)
γ-Излуч.   Рентген. Излучение     УФ и ви- Димое из- лучение   ИК-излу- чение     Микро- волны   Радио- волны	10^-11-10^-8   10^-8-10^-6   10^-6-10^-4   10^-4-10^-2   10^-2-100     > 100	10^-10 10^-7   2×10^-5 10^-3	10^11   1,2×10^8   6×10^6   1,2×10^4       0,024	Перестройка ядер (γ-резонанс)   Изменение состояния внутренних электронов атомов (рентгеновськая спектроскопия)   Изменение состояния валентных электронов атомов и молекул (электронная спектроскопия)   Изменение колебательных состоя-ний атомов в молекулах (колеба-тельная спектроскопия: ИКС, СКР)   Изменение вращательных состояний молекул (микроволновая спектро-скопия), изменение спиновых состо-яний электронов (ЭПР)   Изменение спиновых состояний ядер (ЯМР, ЯКР)

Энергия связи: С-С – 3,5×10⁵, СºС – 8,1×10⁵ Дж/моль

Вся область электромагнитного спектра не может быть исследована при помощи одного типа приборов, так как экспериментальные методы сильно изменяются при изменении типа излучения. Однако, основные блоки приборов остаются одними и теми же по назначению (но разными по устройству и конструкции, а принцип их действия может фундаментально изменяться) независимо от вида излучения. Для наблюдения спектров поглощения при любых длинах волн требуются следующие основные блоки:

· Источник излучения;

· Кювета с образцом;

· Монохроматор – диспергирующее устройство, позволяющее выделить из потока полихроматических волн монохроматичемкое излучение (характеризуется одной длиной волны, а кванты этого излучения имеют одинаковую энергию);

· Приемник излучения для измерения интенсивности излучения, прошедшего через образец;

· Регистрирующее устройство (гальванометр, дисплей или самописец).

При решении химических проблем спектральные методы позволяют решать две задачи – прямую и обратную.

Прямая задача – установление изменения излучения, поля или потока частиц вследствие взаимодействия с веществом с известным набором свойств, в том числе и строения его молекулы.

Обратная задача – установление совокупности свойств вещества, в том числе и строения его молекул, исходя из изменений излучения, поля или потока частиц вследствие их взаимодействия с исследуемым веществом.

Каждый спектральный метод решает только ему присущие задачи, имея при этом определенные ограничения. Каждый химик должен знать эти возможности и ограничения, чтобы поставить исследовательскую задачу корректно, когда метод может ее решить. Некорректно поставленная задача, когда метод решить ее в принципе не может, повлечет за собой бесполезную трату человеческих ресурсов, времени и материальных средств. В этом случае химик будет некомпетентным и не соответствующим своему положению и должности.

Дата добавления: 2014-01-20