Загрузил Илгор Илхомович

Реферат

Реклама
Mirzo Ulug’bek nomidagi
O’zbekiston Milliy Universiteti
Kimyo fakulteti
REFERAT
Infraqizil spektroskopiya
Tekshirdi: Hayitbayev A.
Bajardi: I-kurs magistranti - Sultonova S.
Toshkent 2020
Mundarija
Kirish ................................................................ Ошибка! Закладка не определена.
Infraqizil spektroskopiya usulining mohiyati..... Ошибка! Закладка не определена.
Sifatni va tuzilishini aniqlash uchun infraqizil spektroskopiyadan foydalanish
imkoniyatlari .................................................... Ошибка! Закладка не определена.
Infraqizil spektroskopiya uchun priborlar ......... Ошибка! Закладка не определена.
Suvning tuzilishini o'rganishda infraqizil spektroskopiyadan foydalanish ...Ошибка!
Закладка не определена.
Infraqizil spektroskopiya orqali eksplutatsion moylarida mexanik
aralashmalarning miqdorini aniqlash ............... Ошибка! Закладка не определена.
Xulosa .............................................................. Ошибка! Закладка не определена.
Adabiyotlar ro'yxati ......................................... Ошибка! Закладка не определена.
2
Kirish
Spektroskopiya - fizika va analitik kimyoning nurlanish (shu jumladan,
elektromagnit nurlanish, akustik to'lqinlar va boshqalarni) moddalar bilan o'zaro
ta'sirlanish spektrlarini o'rganishga bag'ishlangan bo'limi. Ushbu o'zaro ta'sirlarning
barcha turdagi xususiyatlarini o'rganish uchun fizikada spektroskopik usullardan
foydalaniladi. Analitik kimyoda moddalarni xarakterli spektrlarini o'lchash orqali
aniqlash ya'ni spektrometriya usullari.
Spektroskopiyani qo'llash sohalari o'rganish obyektlari bo'yicha bo'linadi: atom
spektroskopiyasi,
molekulyar
spektroskopiya,
mass-spektroskopiya,
yadro
spektroskopiyasi, infraqizil spektroskopiya va boshqalar.
Infraqizil spektroskopiya usuli juda qisqa vaqt ichida molekulalarning o'zaro
pozitsiyalari to'g'risida ma'lumot olish, shuningdek, ular orasidagi o'zaro bog'liqlik
xususiyatlarini baholash imkonini beradi, bu turli xil moddalarning strukturaviy va
informatsion xususiyatlarini o'rganishda muhim ahamiyatga ega.
Bu usul mоddаlаrning kimyoviy tuzilishini vа tаrkibiy qismining qаndаy
funktsiоnаl gruppаlаrdаn tаshkil tоpgаnligini аniqlаshgа yordаm bеrаdi, u аnаliz
uchun judа оz mоddа sаrflаnishi vа аnаlizning tеz bаjаrilishi, yaqqоlligi bilаn bоshqа
usullаrdаn аfzаl turаdi. Hаr qаndаy birikmаning o‛zigа хоs infrаqizil spеktri bo‛lgаni
uchun bu spеktr shu birikmаning pаspоrti hаm dеyilаdi.
Ushbu usul infraqizil nurlanish kabi fizik hodisaga asoslangan. Infraqizil
nurlanish "termal" nurlanish deb ham ataladi, chunki ma'lum haroratgacha qizdirilgan
qattiq va suyuq barcha jismlar infraqizil spektrda energiya chiqaradi. Bu holda
jismdan chiqadigan to'lqin uzunliklari isitish haroratiga bog'liq: harorat qancha yuqori
bo'lsa, to'lqin uzunligi shuncha qisqaradi va nurlanish intensivligi oshadi. Nisbatan
past (bir necha ming Kelvingacha) haroratlarda mutlaqo qora jismning nurlanish
spektri asosan shu diapazonga to'g'ri keladi.
3
Infraqizil spektroskopiya usulining mohiyati
Infraqizil
spektroskopiya
(IQ
spektroskopiya),
infraqizil
oraliqdagi
elektromagnit nurlanishni yutish va aks ettirish spektrlarini o'rganadigan molekulyar
optik spektroskopiyaning bir bo'lagi, ya'ni to'lqin uzunligi 10-6 dan 10-3 m gacha.
Kordinatalarda yutilish nurlanish intensivligi - to'lqin uzunligi, infraqizil spektr ko'p
sonli maksimal va minimalga ega bo'lgan murakkab egri chiziqdir..
Suyuq etanolning IQ spektri
Yutilish chiziqlari o'rganilayotgan tizimning asosiy elektron holatining tebranish
darajalari orasidagi o'tish natijasida paydo bo'ladi. Individual molekulaning spektral
xarakteristikalari (chiziqlar maksimum holati, ularning yarim kengliklari, intensivligi)
uning tarkibidagi atomlarning massalariga, strukturaning geometriyasiga, atomlararo
kuchlarning xususiyatlariga, zaryadlarning taqsimlanishiga va boshqalarga bog'liq.
Shuning uchun infraqizil spektrlar juda individualdir, bu birikmalarning strukturasini
aniqlash va o'rganishda ahamiyatlidir.
Modda orqali uzatiladigan nurlanish I intensivligi, tushayotgan nurlanish I0
intensivligi va yutuvchi moddani xarakterlovchi miqdorlar o'rtasidagi miqdoriy
4
bog'liqlik Bug'er-Lambert-Bera qonuniga asoslanadi, ya'ni yutilish chiziqlari
intensivligining namunadagi moddalarning konsentratsiyasiga bog'liqligi. Bunday
holda, moddaning miqdori individual yutilish chiziqlari bilan emas, balki to'lqin
uzunliklarining keng diapazonidagi spektral egri chiziqlar bo'yicha baholanadi. Agar
tarkibiy qismlar soni oz bo'lsa (4-5), unda ularning spektrlarini ikkinchisining
sezilarli darajada bir-biri bilan qoplanishi bilan ham matematik ravishda ajratish
mumkin. Miqdoriy tahlilda xato chegarasi odatda foiz ulushiga teng bo'ladi.
Amaliyotda infraqizil assimilyatsiya spektri odatda absorbe qiluvchi moddani
tavsiflovchi bir qator miqdorlarning chastotasi ν (yoki to'lqin uzunligi λ) funktsiyasi
sifatida grafik ravishda ifodalanadi: o'tkazuvchanlik koeffitsienti T () = I ()/I0();
yutilish koeffitsienti А() = [I0() — I ()]/I0() = 1 — Т(); optik zichlik
D() = ln[1/T()] = ()cl, где () — yutilish darajasi, с — yutuvchi moddaning
konsentratsiyasi, l — yutuvchi qatlam qalinligi. D() ning () va с ga proporsional
bo'lgani uchun, u odatda yutilish spektrlaridan miqdoriy tahlil qilish uchun ishlatiladi.
5
Sifatni va tuzilishini aniqlash uchun infraqizil spektroskopiyadan foydalanish
imkoniyatlari
Infraqizil spektroskopiya - bu turli xil organik va noorganik birikmalarning
tuzilish xususiyatlarini o'rganish uchun ishlatiladigan universal fizik-kimyoviy usul.
Usul infraqizil diapazonidagi elektromagnit nurlanishning tekshirilayotgan ob'ekti
atomlari guruhlari tomonidan yutilish hodisasiga asoslangan. Absorbsiya molekulyar
tebranishlarni infraqizil nur kvantlari bilan qo'zg'alishi bilan bog'liq. Molekulani
infraqizil nurlanish bilan nurlantirishda faqat chastotalari molekulalarning cho'zilish,
egilish va kutubxonaviy tebranishlariga mos keladigan kvantlar yutiladi.
Qattiq jismlar sirtining spektrlarini yozib olish uchun buzilgan to'liq ichki aks
ettirish usuli qo'llaniladi. U o'rganilayotgan sirt bilan optik aloqada bo'lgan, to'liq
ichki ko'zgu prizmasidan chiqadigan elektromagnit nurlanish energiyasining sirt
qatlami tomonidan yutilishiga asoslanadi. Infraqizil spektroskopiya aralashmalarni
tahlil qilish va toza moddalarni aniqlash uchun keng qo'llaniladi.
Sof moddalarni identifikatsiyalash odatda axborot qidirish tizimlari yordamida
tahlil qilingan spektrni kompyuter xotirasida saqlanadigan spektrlar bilan avtomatik
ravishda taqqoslash orqali amalga oshiriladi. Sun'iy intellekt tizimlari yangi
moddalarni aniqlash uchun ishlatiladi (ularning molekulalarida 100 ta atom bo'lishi
mumkin). Ushbu tizimlarda spektrostrukturaviy korrelyatsiyalar asosida molekulyar
tuzilmalar hosil bo'ladi, so'ngra ularning nazariy spektrlari tuziladi, ular
eksperimental ma'lumotlar bilan taqqoslanadi. Infraqizil spektroskopiya usullari bilan
molekulalar va boshqa ob'ektlarning tuzilishini o'rganish molekulyar modellarning
parametrlari to'g'risida ma'lumot olishni nazarda tutadi va teskari spektral masalalarni
echishda matematik ravishda kamaytiradi. Bunday masalalarni echish spektral egri
chiziqlarning maxsus nazariyasidan foydalanib hisoblab chiqilgan parametrlarni
eksperimental ravishda ketma-ket yaqinlashtirish orqali amalga oshiriladi.
Molekulyar modellarning parametrlari - bu tizimni tashkil etuvchi atomlarning
massalari, bog'lanish uzunliklari, bog'lanish va burilish burchaklari, potentsial
yuzaning xususiyatlari (kuch konstantalari va boshqalar), bog'lanishlarning dipol
momentlari va ularning hosilalari bog'lanish uzunliklariga nisbatan va boshqalar.
6
Infraqizil spektroskopiya fazoviy va konformatsion izomerlarni aniqlashga imkon
beradi. ichki va molekulalararo o'zaro ta'sirlar, kimyoviy bog'lanishlarning tabiati,
zaryadlarning taqsimlanishi, fazaviy transformatsiyalar, kimyoviy reaktsiyalar
kinetikasi, qisqa muddatli (umri 10-6 s gacha) bo'lgan zarralarni ro'yxatdan o'tkazish,
individual geometrik parametrlarni aniqlashtirish, termodinamik funktsiyalarni
hisoblash uchun ma'lumotlar olish va h.k.
Bunday tadqiqotlarning zarur bosqichi spektrlarning talqini, ya'ni. normal
tebranishlarning shaklini o'rnatish, tebranish energiyasini erkinlik darajalari bo'yicha
taqsimlash, spektrdagi polosalarning holatini va ularning intensivligini aniqlaydigan
muhim parametrlarni tanlash. 100 ga qadar atomlarni, shu jumladan polimerlarni o'z
ichiga olgan molekulalarning spektrlarini hisoblash kompyuter yordamida amalga
oshiriladi. Bunday holda, mos keladigan teskari spektral masalalarni echish yoki
kvant
kimyoviy hisob-kitoblar orqali topiladigan
molekulyar
modellarning
xususiyatlarini (kuch konstantalari, elektro-optik parametrlar va boshqalar) bilish
kerak.
Ikkala holatda ham, odatda davriy tizimning faqat dastlabki to'rt davridagi
atomlarni o'z ichiga olgan molekulalar uchun ma'lumot olish mumkin. Shuning uchun
molekulalarning tuzilishini o'rganish usuli sifatida infraqizil spektroskopiya organik
va organoelement kimyosida eng ko'p qo'llaniladi. Ba'zi hollarda infraqizil
mintaqadagi gazlar uchun tebranish bantlarining aylanish tuzilishini kuzatish
mumkin. Bu molekulalarning dipol momentlari va geometrik parametrlarini
hisoblash, kuch konstantalarini va boshqalarni hisoblashga imkon beradi.
Infraqizil
spektroskopiya
ko'rinadigan
va
ultrabinafsha
mintaqalardagi
spektroskopiyaga nisbatan bir qator afzalliklarga ega, chunki u o'rganilayotgan
moddalar molekulalarida barcha asosiy bog'lanish turlarining o'zgarishini kuzatishga
imkon beradi. Tabiiy aralashmalarning sifatli va miqdoriy tarkibini aniqlash uchun
infraqizil spektroskopiyadan foydalanganda moddalarning yo'q bo'lib ketishi sodir
bo'lmaydi, bu ularni keyingi tadqiqotlar uchun ishlatishga imkon beradi.
Ma'lumki, infraqizil spektroskopiyada organik molekulaning har bir kimyoviy
guruhi oralig'ida yaxshi o'rganilgan va tegishli ma'lumotnomalarda keltirilgan ma'lum
7
bir yutilish chiziqlar to'plami mos keladi. Shuni ta'kidlash kerakki, infraqizil spektrni
yo'q qilish jarayonida elektromagnit nurlanishni O-H va C-H erituvchilarning
bog'lanishlari bilan singdirish bilan bog'liq bo'lgan ma'lum to'lqin uzunliklarida
interferentsiya hosil bo'ladi.
Biologik namunaning infraqizil spektri - bu organik moddalar va suvning turli
xil funktsional guruhlarining assimilyatsiya lentalari joylashtirilgan umumiy spektr.
Ushbu hodisa ushbu guruhlarning alohida tebranish rejimlarining o'zaro ta'siri bilan
murakkablashadi, shu bilan birga yutilish bantlarining shakli buzilib, ularning
maksimallari siljiydi. Shuning uchun infraqizil spektrlarda noaniq maksimal darajaga
ega
bo'lgan
keng
assimilyatsiya
diapazonlari
mavjud.
Odatda,
biologik
namunalarning infraqizil spektrlarini ochish juda qiyin, shuning uchun umumiy
spektrning parchalanishini osonlashtirish uchun biologik namunani oddiyroq tarkibiy
qismlarga ajratish kerak. Bu o'rganilayotgan modda uchun ko'proq assimilyatsiya
bantlarini olish va namunadagi tarkibiy qismlarning tarkibini aniqroq aniqlash
imkonini beradi.
Infraqizil spektroskopiya usulining ijobiy xususiyati shundaki, har xil
moddalarning atom guruhining bir xil tebranish rejimidagi yutilish polosalari
infraqizil spektrning ma'lum bir oralig'ida joylashgan (masalan, 3720-3550 sm-1 - OH guruhlarining cho'zilgan tebranishlari oralig'i; 3050-2850 sm-1) - guruhlari -CH, CH2, -CH3 organik moddalar). Ushbu diapazon ichida atom guruhining yutilish
bandining maksimal pozitsiyasining aniq pozitsiyasi moddaning xususiyatini bildiradi
(masalan, maksimal 3710 sm-1 -OH guruhlari mavjudligini va maksimal 3030 sm-1
8
aromatik
tuzilmalarning
=
CH
guruhlari
mavjudligini
ko'rsatadi).
Характеристические частоты функциональных
групп в органических соединениях
Ammo, agar o'rganilayotgan ob'ekt mexanik aralashma emas, balki murakkab
kimyoviy birikma bo'lsa, unda infraqizil spektrlarning bu xususiyatlari aniqlanmaydi.
Atom guruhlarining xarakterli yutilish polosalari soni, ularning intensivligi va
infraqizil spektrlarda kuzatilgan maksimumlarning holati alohida birikmaning
tuzilishi yoki murakkab moddalarning tarkibiy tarkibi to'g'risida fikr beradi.
Absorbsiya diapazonining intensivligi son jihatdan infraqizil nurlari o'tayotganda
namunaning atom yoki funktsional guruhlari yutgan energiyaga teng bo'lgan qiymat
bilan aniqlanadi. Absorbsiya tasmalarining muhim diagnostik ko'rsatkichi - bu
9
uzatish qiymati. Ushbu ko'rsatkich va olib tashlangan ob'ektdagi moddaning
konsentratsiyasi teskari mutanosiblik munosabati bilan bog'liq bo'lib, bu alohida
komponentlarning tarkibini miqdoriy aniqlash uchun ishlatiladi.
Infraqizil spektroskopiya usuli biologik massaning qattiq, suyuq fazalarini
o'rganishga imkon beradi. Ushbu usul namunani qismlarga ajratmasdan va dastlabki
kimyoviy ishlovsiz, umuman o'rganishga, shuningdek kichik (10 mg gacha) tortilgan
qismlardan foydalanishga imkon beradi.
Infraqizil diapazonning turli qismlarida organik moddalarning yutilishi
molekulani tashkil etuvchi kimyoviy guruhlar, aniqrog'i ularni hosil qiluvchi
bog'lanishlar bilan belgilanadi, shuning uchun usul sizga bog'liq bo'lgan moddalarni
o'ziga xos yutilish zonalari bo'yicha umumlashtirishga imkon beradi.
Infraqizil spektroskopiya biologik suyuqliklarni, xususan, qonni va uning
parchalarini tahlil qilish uchun keng qo'llaniladi va yaqinda turli xil kasalliklarga
tashxis qo'yish va bashorat qilish uchun og'iz suyuqligi yoki aralash tupurik tobora
ko'proq foydalanilmoqda, ammo natijalarni izohlash o'rganish ob'ektlarining
ko'pkomponentli tabiati tufayli murakkablashmoqda.
Qon va tupurikning infraqizil spektroskopiyasi bilan analitik miqdorlarda faqat
asosiy tarkibiy qismlarga kiritilgan funktsional guruhlarni miqdoriy tahlil qilish
mumkin. Shuning uchun bu suyuqliklarning namunalarini tahlil qilish qiyin, chunki
ularning suv bazasini mohiyatan tahlil qildi.
So'nggi yillarda tibbiyotda infraqizil spektroskopiya biologik suyuqlikdagi ba'zi
moddalarni: qon, siydik, tupurik, ko'z yoshi suyuqligi, safro, sutni aniqlash, ba'zi
vitaminlar, gormonlar va boshqa biologik faol moddalarni aniqlashda qo'llanilmoqda.
Bundan tashqari, yaqinda usul biopsiya namunalarida o'rganilgan, shuningdek,
optik tolali optik usullardan foydalangan holda hujayra biomembranalarining
oqsillari, lipidlari, fosfolipidlarining konformatsion va strukturaviy o'zgarishlarini
tavsiflash uchun tobora keng qo'llanilmoqda.
Ushbu usul yordamida turli dorilarning farmakokinetikasini baholash mumkin.
Diabetes mellitusda qonning infraqizil spektridagi ishonchli sezilarli o'zgarishlar
aniqlandi.Tish kasalliklarini erta tashxislash va bolalarda tish kariesini bashorat qilish
10
uchun infraqizil spektr ko'rsatkichlaridan foydalanish imkoniyati isbotlangan.
Osteoporozning og'irligini va uni davolash samaradorligini taxmin qilish, diagnostika
qilish va aniqlash uchun qonning infraqizil spektri parametrlarining tez o'zgarishini
o'rganish
o'tkazildi.
Rejeneratsiya
jarayonlarini
o'rganish
uchun
infraqizil
spektroskopiyadan foydalanish imkoniyati isbotlangan.
Infraqizil spektroskopiya, shuningdek, shaxsni aniqlash va otalikni aniqlash
uchun mitoxondriyal genomni o'rganish uchun sud ekspertizasida qo'llaniladi. tandem
takrorlanishining o'zgaruvchan sonlarini o'z ichiga olgan DIS80 genetik fokusi
aniqlangan.
11
Infraqizil spektroskopiya uchun priborlar
Spektrlarni ro'yxatdan o'tkazish uchun klassik spektrofotometrlar va furye
spektrometrlari qo'llaniladi.
Исследовательский ИК спектрометр Varian Scimitar 1000 FT-IR
Klassik spektrofotometrning asosiy qismlari uzluksiz termal nurlanish manbai,
monoxromator va tanlanmagan nurlanish detektoridir. Moddasi bo'lgan kyuvet (har
qanday agregatsiya holatida) kirish teshigi oldiga (ba'zan chiqish orqasida) yoriq
qo'yilgan. Monoxromator uchun tarqatuvchi moslama sifatida har xil materiallardan
(LiF, NaCl, KCl, CsF va boshqalar) tayyorlangan prizmalar va difraksion panjara
ishlatiladi. Har xil to'lqin uzunlikdagi nurlanishni chiqish tirqishiga va radiatsiya
qabul qiluvchiga ketma-ket olib tashlash prizma yoki panjara aylantirib skanerlash
orqali amalga oshiriladi. Nurlanish manbalari - bu turli xil materiallardan
tayyorlangan elektr toki bilan isitiladigan novdalar. Qabul qiluvchilar: sezgir
termojuftlar, metall va yarimo'tkazgichli termorezistentsiyalar (bolometrlar) va gazli
issiqlik konvertorlari, ularning tomir devorining isishi gazning isishiga va uning
12
bosimining o'zgarishiga olib keladi. Chiqish signali odatdagi spektral egri chiziqqa
o'xshaydi.
Klassik qurilmalarning afzalliklari: dizaynning soddaligi, nisbatan arzonligi.
Kamchiliklari: signal va shovqin nisbati past bo'lganligi sababli zaif signallarni
ro'yxatdan o'tkazishning iloji yo'qligi, bu esa uzoq infraqizil mintaqadagi ishni juda
qiyinlashtiradi; nisbatan past piksellar sonini (0,1 sm-1 gacha), spektrlarni uzoq
muddatli (bir necha daqiqada) yozib olish.
Furye spektrometrlarida kirish va chiqish yoriqlari mavjud emas, asosiy element
esa interferometrdir. Manbadan chiqqan nurlanish oqimi namuna orqali o'tuvchi va
aralashadigan ikkita nurga bo'linadi. Nurlar yo'lidagi farq nurlardan birini aks
ettiruvchi harakatlanuvchi oyna bilan o'zgaradi.
Блок-схема фурье-спектрометра:
1 – источник излучения; 2 – прерыватель; 3 – светоделитель; 4 – подвижное зеркало;
5 – неподвижное зеркало; 6 – система линз; 7 – кюветное отделение;
8 – детектор; 9 – аналого-цифровой преобразователь; 10 – контроллер;
11 – компьютер; 12 – цифровая печать; 13 – дисковая память.
Dastlabki signal nurlanish manbasining energiyasiga va namunaning yutilishiga
bog'liq va juda ko'p sonli harmonik komponentlarning yig'indisi shakliga ega.
13
Spektrni odatdagi shaklda olish uchun tegishli Furye konvertatsiyasi o'rnatilgan
kompyuter yordamida amalga oshiriladi.
Fourier transformatsiyasining infraqizil spektroskopiyasi uchun uskunadan eng
samarali foydalanish faqat tahlil uchun mo'ljallangan namunani tayyorlash bilan
mumkin. Infraqizil Furye spektrometrlari ustida ishlashda infraqizil spektroskopiya
uchun namunalarni tayyorlashning an'anaviy usullari va ba'zi bir yangi usullardan
foydalanish mumkin, bu avvalambor tahlil uchun etarli miqdordagi moddalar va
qo'shimcha qurilmalar (qo'shimchalar) dan foydalanish imkoniyati bilan bog'liq.
Furye spektrometrining afzalliklari: shovqin-shovqinning yuqori nisbati,
dispersiyalash elementini o'zgartirmasdan, to'lqin uzunligining keng diapazonida
ishlash qobiliyati, tezkor (soniyalar va soniyalarning soniyalarida) spektrni ro'yxatdan
o'tkazish, yuqori aniqlik (0,001 sm-1 gacha). Kamchiliklari: ishlab chiqarishning
murakkabligi va yuqori narx.
Barcha spektrofotometrlar spektrlarni birlamchi qayta ishlashni amalga
oshiruvchi kompyuterlar bilan jihozlangan: signallarni to'plash, ularni shovqindan
ajratish, fonni va taqqoslash spektrini chiqarib tashlash (erituvchi spektr), yozuv
masshtabini o'zgartirish, eksperimental spektral parametrlarni hisoblash, spektrlarni
ko'rsatilganlari bilan taqqoslash, spektrlarni farqlash va boshqalar. infraqizil
spektrofotometrlar infraqizil mintaqada shaffof materiallardan tayyorlangan. Odatda
ishlatiladigan erituvchilar CCl4, CHCl3, tetrakloretilen va suyuq kerosin hisoblanadi.
Qattiq namunalar ko'pincha eziladi, KBr kukuni bilan aralashtiriladi va tabletkalarga
siqiladi. Korozif suyuqlik va gazlar bilan ishlash uchun maxsus vositalardan
foydalaniladi. kyuvet oynalariga himoya purkagich (Ge, Si). Havoning aralashuv
ta'siri qurilmani evakuatsiya qilish yoki azot bilan puflash orqali yo'q qilinadi.
Zaif singdiruvchi moddalar (kam uchraydigan gazlar va boshqalar) uchun ko'p
qavatli hujayralar qo'llaniladi, ulardagi parallel oynalar tizimidan bir necha marta aks
etishi tufayli optik yo'l uzunligi yuzlab metrga etadi. Matritsani ajratib olish usuli
keng tarqaldi, unda tekshirilayotgan gaz argon bilan aralashtiriladi, so'ngra aralash
muzlatiladi. Natijada, assimilyatsiya bantlarining yarim kengligi keskin kamayadi va
14
spektr ko'proq ziddiyatli bo'ladi. Maxsus mikroskopik texnikani qo'llash juda kichik
narsalar (mm fraktsiyalari) bilan ishlashga imkon beradi.
Ularning infraqizil spektrlarini yozish uchun qattiq namunalarni tayyorlash ikki
yo'l bilan amalga oshiriladi:
1. Süspansiyon usuli, namunani mayda dispers holatga qadar maydalash
(zarracha hajmi 2-7 mikron) va namunaga yaqin sinish ko'rsatkichi bo'lgan
immersion suyuqlikda suspenziya tayyorlash. Bunday holda, odatda matritsa sifatida
suyuq kerosin, ftorli yoki xlorli moylar ishlatiladi. Olingan shaffof pasta spatula bilan
optik materialdan yasalgan oynaga ingichka bir xil plyonka shaklida qo'llaniladi.
Vazelin moyi ko'pincha ekspert amaliyotida immersion suyuqlik sifatida
ishlatiladi. Shu bilan birga, vazelin moyining spektri 2900, 1460, 1380 va 725 sm -1
mintaqalarida yutilish bantlariga ega. Ushbu bantlar namunaning assimilyatsiya
bantlariga joylashtirilgan; ular kompensatsiyasini taqqoslash kyuvetasi yordamida
yoki umumiy spektrdan neft jeli spektrini chiqarib olish yo'li bilan qoplashi mumkin.
Amalda perfluorokarbon moyi 4000-1500 sm-1 oralig'idagi moddalarni o'rganishda
ishlatiladi (ftorli yog'ni o'zlashtirmaydi), vazelin moyi esa 1500-400 sm-1 oralig'ida
tadqiqotlar uchun ishlatiladi (u neft jelini ozgina yutadi).
2. Tabletkalarni metall galoidlari bilan preslash namuna tayyorlashning asosiy
va ko'p qirrali usuli hisoblanadi. U ingichka maydalangan namunani KBr kukuni
bilan agat eritmasida yaxshilab aralashtirishdan va undan keyin aralashmani qolipga
bosib, shaffof yoki shaffof tabletka olishdan iborat. Yuqori sifatli spektrlarni olish
uchun moddaning tarqalish darajasi 2-7 mikron (infraqizil nurlanish to'lqin uzunligi
bilan taqqoslanadigan) zarracha hajmiga yetishi kerak.
Ba'zan silliqlashni yengillashtirish uchun bir necha tomchi distillangan erituvchi
(uglerod tetraxlorid yoki geksan) qo'shiladi, bu esa keyingi silliqlash paytida
bug'lanadi. Tabletkalardagi havo qo'shilishidan xalos bo'lish uchun qolip evakuatsiya
qilinganida eng yaxshi natijalarga erishiladi. Tabletkalar uchun kaliy bromidi
spektroskopiya yoki hech bo'lmaganda kimyoviy jihatdan toza, ammo ilgari suvdan
quritilishi uchun ishlatilishi mumkin. Bromli kaliy kamida 6 soat t ≈ 600°C da
quritilishi va quritgich bilan eksikatorda saqlanishi kerak. Bunday ehtiyotkorlik bilan
15
tayyorgarlik ko'rish zarur, chunki aks holda olingan spektr 3450 va 1630 sm-1
hududlarida adsorbsiyalangan suvning keng tasmalariga ega bo'ladi.
Diametri 3, 5, 7 mm va undan yuqori bo'lgan planshetlardan spektrni qo'shimcha
qurilmalarsiz yozib olish mumkin. Diametri 1 va 2 mm bo'lgan tabletkalarni
mikrofokuslash moslamasi yordamida tekshirish kerak. Agar qolip diametri 1-3 mm
bo'lgan tabletkalarni olishga imkon bermasa, u holda maxsus tayyorlangan, masalan,
karton, markazda kesilgan mos diametrli teshik bilan yumaloq qo'shimchadan
foydalanish mumkin. Moddaning iz miqdorlarini (10-9 g gacha) o'rganishda diametri
1-3 mm bo'lgan tabletkalardan foydalaniladi.
Tabletkalarni KBr bilan bosish usulini umumiy erituvchilarda erimaydigan,
amorf yoki barqaror kristalli tuzilishga ega va almashinadigan ionlarni o'z ichiga
olmaydigan namunalar uchun qo'llash maqsadga muvofiqdir.
16
Suvning tuzilishini o'rganishda infraqizil spektroskopiyadan foydalanish
Ma'lumki, molekulalarning yadrolari bir-biriga nisbatan sobit holatlardan
uzluksiz tebranish holatida. Ushbu tebranishlarning muhim xususiyati shundaki,
ularni cheklangan miqdordagi fundamental tebranishlar (normal rejimlar) bilan
tavsiflash mumkin. Oddiy rejim - bu tebranish bo'lib, unda yadrolar bir xil chastotada
va bir xil fazada tebranadi. Suv molekulalari uchta normal rejimga ega.
ν1 (ОН)
3656,65см-1
ν 2 (ОН)
ν3 (ОН)
1594,59 см-1
3755,79 см-1
Suv molekulalarining asosiy tebranish chastotalari
Tebranish paytida yadro harakatlari ν1 (ОН) va
ν3 (ОН) deyarli О-Н ulanish
yo'nalishi bo'ylab sodir bo'ladi, ushbu rejimlar odatda bog'lanishning kuchlanish
tebranishlari (yoki δОН) deb ataladi yoki bog'lanishning cho'zilgan tebranishlari О-Н.
ν2 (ОН) ebranishlarda Н yadrolari O-H bog'lanishlariga deyarli perpendikulyar
yo'nalishda harakat qiling, ν2 rejimi H - O - H bog'lanishining deformatsiya tebranishi
yoki vodorod bog'lanishining egilish tebranishi deb ataladi. ν 3 rejimi simmetrik ν1
cho'zilish tebranishidan farqli o'laroq, assimetrik cho'zish tebranishi deyiladi.
Suv molekulasining asosiy tebranish holatidan ν2 rejimi bilan tavsiflangan
hayajonlangan holatga o'tishi 1594,59 sm-1 infraqizil tasmaga to'g'ri keladi.
Suvning infraqizil spektrlarini o'rganish bo'yicha ko'plab nashrlar mavjudligiga
qaramay, tebranish chastotalari va ularning tayinlanishi to'g'risidagi ma'lumotlar
nafaqat bir-biriga to'g'ri kelmaydi, balki bir-biriga ziddir. Suyuq suv spektrida yutilish
polosalari sezilarli darajada kengayadi va suv bug'lari spektridagi mos chiziqlarga
nisbatan siljiydi. Ularning pozitsiyasi haroratga bog'liq. Suyuq suv spektrining
alohida bantlarining haroratga bog'liqligi juda murakkab. Bundan tashqari, OH
cho'zilgan tebranishlari mintaqasida spektrning murakkablashishini har xil turdagi
17
assotsiatsiyalar mavjudligi, OH guruhlarining vodorod bog'lanishlaridagi tonlari va
kompozitsion chastotalarining namoyon bo'lishi, shuningdek protonning tunnel ta'siri
(o'rni
mexanizmiga
ko'ra).
Spektrning
bu
murakkabligi
uning
talqinini
murakkablashtiradi va qisman ushbu bal bo'yicha adabiyotdagi ziddiyatni
tushuntiradi.
-OH gidroksil guruhi infraqizil spektrni kuchli singdirishga qodir. Polarligi
tufayli bu guruhlar odatda o'zaro yoki boshqa qutbli guruhlar bilan ta'sir o'tkazib,
molekula ichi va molekulalararo vodorod aloqalarini hosil qiladi. Vodorod
bog'lanishining hosil bo'lishida ishtirok etmaydigan gidroksil guruhlari odatda
spektrda tor, bog'langan guruhlar esa - past chastotalarda intensiv keng assimilyatsiya
bantlarini beradi. Chastotani siljitish kattaligi vodorod bog'lanishining kuchi bilan
aniqlanadi. Adabiyotda asosiy chastotalar diapazonida (2,5 - 6,0 mkm (4000-1600
sm-1)), shuningdek (0,7-2,0 mkm (14300-5000 sm-1)) assimilyatsiya diapazonlarini
belgilash to'g'risidagi ma'lumotlar mavjud. va uzoqroq (20-16 mikron (50-625 sm-1)).
Asosiy chastotalarning eng ko'p o'rganilgan maydoni. Monomer suv uchun 3725
va 3627 sm - 1 diapazonlari OH guruhining simmetrik va antisimetrik tebranishlariga,
1600 sm-1 diapazonlari esa H - O - H egilish tebranishiga biriktirilgan [8, 9, 10].
Shuni ta'kidlash kerakki, suv o'lchagichlari ochiq (2) emas, balki ikkita vodorod
aloqasi (1) bilan tsiklik tuzilishga ega bo'lishi mumkin.
Н
\О–Н
Н
\
Н–О
\
H
/
/O... H–O
H
Н
1
2
Suv dimmerlarining tuzilishi: 1 - siklik; 2 - ochiq
Suyuq suv uchun assimilyatsiya bantlari spektrning boshqa mintaqalarida ham
kuzatiladi. Ularning eng qizg'inlari 2100, 710-645 sm-1. Suv monomerlaridan
dimerlarga
va
trimmerlarga
o'tishda
O
-
H
bog'lanishining
cho'zilgan
tebranishlarining yutilish maksimal darajasi pastki chastotalarga siljiydi. Aksincha, H
- O - H deformatsiya tebranishlari uchun yuqori chastotalarga siljish kuzatiladi. 3546
va 3691 sm - 1 gacha bo'lgan assimilyatsiya diapazonlari (N2O) 2 dimerning valentlik
18
rejimlariga tayinlangan. Ushbu chastotalar izolyatsiya qilingan suv molekulalarining
ν1 va ν3 valentlik rejimlaridan ancha past (mos ravishda 3657 va 3756 sm- 1).
3250sm-1 diapazoni deformatsiya tebranishlarining yuqori tonlarini aks ettiradi. 3250
va 3420 sm-1 oralig'ida Fermi rezonansi mumkin (bu rezonans tasodifiy bir-birining
ustiga tushganda bir tebranish intensivligining boshqasidan qarz olishidir).
Suyuq suv spektrida chastotalarni belgilash
Tebranish turlari
Yutilish chiziqlarining maksimal
joylashishi sm-1
Burilishli νL
780
Deformatsion ν2
1645
Kompozitsion νL + ν2
2150
Valent semmetrik ν1
3450
Valent semmetrik ν3
3600
Obertonlar 2ν2
3290
1620 sm-1 gacha bo'lgan assimilyatsiya diapazoni dimerning deformatsiya
rejimiga tegishli. Ushbu chastota izolyatsiya qilingan molekulaning deformatsiya
rejimidan (1596 sm-1) bir oz yuqori. Suyuq holatdan qattiq holatga o'tish paytida
suvning deformatsiya tebranish diapazonining yuqori chastotalarga siljishi O - H
bog'lanishining egilishiga to'sqinlik qiladigan qo'shimcha kuch paydo bo'lishi bilan
bog'liq. Deformatsiyani yutish diapazoni 1645 sm-1 chastotaga ega va haroratga juda
oz bog'liq. 1595 sm-1 chastotada erkin molekulaga borishda ham u ozgina o'zgaradi.
Ushbu chastota tuz eritmalarida ham ozgina o'zgaradi. Bu juda barqaror bo'lib
chiqadi, harorat o'zgarishi, tuzning erishi, fazali o'tish boshqa barcha chastotalarga
sezilarli ta'sir qiladi. Zundel (1971) bukilish tebranishlarining barqarorligi
molekulalararo o'zaro ta'sir qilish jarayonlari bilan, ya'ni molekulalarning bir-biri
bilan o'zaro ta'siri natijasida suv molekulasining bog'lanish burchagi o'zgarishi,
shuningdek, kationlar va anionlar bilan bog'liqligini taklif qiladi.
19
Suvning asosiy chastotalar sohasida
infraqizil yutilish spektrlari.
Sitema
Tebranish turi
To'lqin raqami см-1
1
2
3
Monomer (bug ')
Valent О-Н
3756
Deformatsion
3652
Н-О-Н
3657
1595
Monomer (qattiq.)
Valent О-Н
3725
Deformatsion
3627
Н-О-Н
1600
1615
Dimer (qattiq.)
Valent О-Н
3691
Deformatsion
3546
Н-О-Н
1620
1610-1621
Trimer (qattiq.)
Yuqori molekulyar
oligomerlar
(qattiq.)
Valent О-Н
3510
Deformatsion
3355
Н-О-Н
1633
Valent О-Н
3318
Deformatsion
3360
Н-О-Н
3270
3256
3240
3222
3210
1644-1645
1635
20
1585
«Polimerlangan»
suv (suyuq.)
Valent О-Н
3480±20
Deformatsion
3425±10
Н-О-Н
1645±5
Amaliyotda infraqizil spektroskopiyadan foydalanishning qiyinchiliklari nafaqat
texnik, balki tebranish chastotalarini aniqlashda va ularni ma'lum bir kimyoviy
bog'lanishga bog'lashda matematik tahlilni qo'llashga imkon beradigan texnikaning
etishmasligi bilan ham bog'liq.
Infraqizil spektroskopiya natijalariga ko'ra suvli tizimlarni tahlil qilish uchun
kimyoviy jihatdan ishonchli, takrorlanadigan, standartlashtirilgan usul ishlab
chiqilishi mumkin. Shu nuqtai nazardan, past aniqlikdagi infraqizil spektroskopiya
ma'lum afzalliklarni keltirib chiqaradi, bu esa o'tkazuvchanlik koeffitsientlarining
o'zgarishi bilan eritmalar va biologik suyuqliklarning suvli asosini strukturaviy
tashkil etishga o'rganilayotgan tizimda mavjud bo'lgan moddalarning ta'sir darajasini
aniqlashga imkon beradi.
21
Infraqizil spektroskopiya orqali eksplutatsion moylarida mexanik
aralashmalarning miqdorini aniqlash
Dizel dvigatellarining texnik-iqtisodiy ko'rsatkichlarini yaxshilash kema
egalarining asosiy muammolaridan biridir. Ish paytida, yog'ning yonishi natijasida
hosil bo'lgan soot bilan birga yog'ning oksidlanish va parchalanish mahsulotlari,
shuningdek dvigatelning aşınma zarralari ham yog'ga kiradi. Mexanizmlarning
ishonchliligini oshirish va moylash materiallaridan oqilona foydalanish bir qator
sabablarga bog'liq bo'lib, ular orasida ishlatiladigan moylarning sifati katta
ahamiyatga ega. Hozirgi vaqtda zamonaviy instrumental tahlil usullaridan
foydalanish katta ahamiyatga ega.
Mexanik aralashmalarning tarkibi aksariyat hollarda ishchi yog'larning engil
uglevodorod erituvchilaridagi eritmalarini santrifüjlash yoki filtrlashga asoslangan
standart usullar bilan, shuningdek ko'rinadigan mintaqada qog'oz xromatografiya va
fotometriya bilan aniqlanadi. Biroq, yuqoridagi usullarning har biri o'zining
kamchiliklariga
ega.
Masalan,
agar
yog'da
yaxshi
dispersiyalashtiruvchi
qo'shimchalar mavjud bo'lsa, santrifüjda santrifüjlangandan keyin ko'p miqdordagi
soot ifloslanishi qoladi; filtrlash usulidan foydalanganda filtrga qo'shimcha
komponent yotqiziladi, buning natijasida faqat erimaydigan ifloslantiruvchi
moddalarning tarqalish darajasi to'g'risida tasavvurga ega bo'lish mumkin; Spektrning
ko'rinadigan mintaqasidagi fotometriya, qoida tariqasida, o'rganilayotgan namunani
suyultirishni talab qiladi, bu vaqtni ko'payishiga olib keladi va xatolarga to'la.
Elektron spektroskopiya usuli zarrachalarning sonini va hajmini aniqlashga imkon
beradi, ammo bu texnik murakkabligi va tahlil davomiyligi tufayli mos emas.
Yuqoridagilar bilan bog'liq holda infraqizil mintaqada fotometrik usul bir qator
muhim afzalliklarga ega: tezkorligi, yaxshi takrorlanishi va taqqoslanishi, tahlil
uchun namunani oldindan tayyorlashga hojat yo'q va moylash moylarining navlari va
sifatiga cheklovlar qo'yilmaydi.
Diferensial infraqizil spektrlar qatlam qalinligi 0,1 mm bo'lgan kaliy bromli
kyuvetalar yordamida qayd qilinadi. Ishlaydigan yog'lar odatda xum qatlamlari bilan
22
juda ifloslanganligi sababli, umuman olganda, ishlaydigan yog'ning butun infraqizil
spektri yangi yog'ning infraqizil spektridan yuqori va bu spektrning "ko'tarilishi"
ishlaydigan yog'ning ifloslanishiga mutanosibdir. Tahlilda yog 'yutish bantlarining
ta'siri minimal bo'lgan to'lqin uzunligi mintaqalari qo'llaniladi. Eng qulay to'shak
2000 sm-1. Boshlang'ich usuli bilan aniqlangan va 2000 sm-1 gacha bo'lgan fonni
chiqarib tashlagan 1704 sm-1 to'lqinli sonda yutilish o'zgarishini taqqoslash shuni
ko'rsatdiki, "fon" ning bunday ayirboshlanishi juda qonuniy va oksidlanish
mahsulotlarining yog'da to'planishi dinamikasini buzmaydi.
Изменение поглощения на волновом числе 1704 см -1,
определенное методом "базовой линии" и вычитанием "фона"
Xuddi shunday natijalar yog'dagi sulfat qo'shimchalarining holatini baholashda
ham olingan. Bu neft tarkibidagi mexanik aralashmalarning miqdorini 2000 sm-1
to'lqinda yutish orqali aniqlash imkoniyati to'g'risida xulosa chiqarishga imkon
beradi. Ishlaydigan yog'larning infraqizil spektrlaridagi yutish polosalarining absolyut
qiymatlarini taqqoslash mumkin bo'lmaganligi sababli (yog'lar tarkibida turli
miqdordagi mexanik aralashmalar mavjud), yutilish qiymatlarini taqqoslash uchun
"fon" chiqarib tashlandi (2000 sm-1 to'lqinda yutilish qiymati). Bunga parallel
ravishda mexanik aralashmalarning tarkibi standart usullar yordamida aniqlandi
(GOST 6370 va "tomchi sinov" usuli). Yog 'tarkibidagi mexanik aralashmalar C
(wt%) quyidagi formula bilan aniqlandi:
,
23
 - to’lqin uzunligi, мкм; l - kyuvetaning ishchi qatlamining qalinligi, mm
(interferometrik usulda o'lchanadi); А - yog 'ning to'lqin uzunligida yutilishi.
Ushbu texnikada va santrifüjlash usuli yordamida olingan natijalarni taqqoslash
yaxshi takrorlanuvchanlikni ko'rsatdi (korrelyatsiya koeffitsienti 0,881). Bitta tahlil
taxminan 15 daqiqa davom etadi.
Shunday qilib, dvigatel yog'ining to'liq ifloslanishini aniqlash uchun infraqizil
spektroskopiyadan foydalanish samarali bo'lib, ish moyining kuy bilan ifloslanishini,
dvigatel qismlarining mahsulotlarini kiyish va yog'ning uglevodorod asosini
oksidlanishini tezda baholashga imkon beradi.
24
Xulosa
Infraqizil spektroskopiya yarimo'tkazgichli materiallar, polimerlar, biologik
ob'ektlar va to'g'ridan-to'g'ri tirik hujayralar tuzilishini o'rganishda qo'llanilishi
mumkin, chunki molekulalarning tuzilishini o'rganish usuli ko'proq organik va
elementorganik
birikmalar
kimyosida
qo'llaniladi.
Ba'zi
hollarda
infraqizil
chegaralarda gazlar uchun tebranish chiziqlarida aylanma serukturasini kuzatish
mumkin.
Tez spektrometrlar yutiish spektrlarini qisqa vaqtda aniqlashni ta'minlaydi va tez
boradigan
kimyoviy
reaktsiyalarni
o'rganishda
qo'llaniladi.
Maxsus
oynali
mikropristavkalar yordamida biologiya va mineralogiya uchun zarur bo'lgan juda
kichik narsalarning yutilish spektrlarini olish mumkin.
Infraqizil spektroskopiya molekulyar optik kvant generatorlarini yaratish va
o'rganishda muhim rol o'ynaydi, ularning nurlanishi spektrning infraqizil mintaqasida
yotadi. Infraqizil spektrning yaqin va o'rta mintaqalari infraqizil spektroskopiya bilan
eng ko'p o'rganiladi, buning uchun juda ko'p turli xil (asosan ikki nurli)
spektrometrlar ishlab chiqariladi.
Uzoq infraqizil mintaqa kamroq o’rganilgan, ammo bu mintaqadagi infraqizil
spektrlarni o'rganish ham katta qiziqish uyg'otadi, chunki unda molekulalarning sof
aylanadigan spektrlaridan tashqari, yarimo'tkazgichlarning kristall panjaralari,
molekulalararo tebranishlar va boshqalarning tebranish chastotalari spektrlari
mavjud.
25
Adabiyotlar ro'yxati
1.
Юхневич Г.В. Инфракрасная спектроскопия воды. М. 1973.
2.
Зацепина Г.Н. Физические свойства и структура воды. М. 1987.
3.
Карякин А.В. Кривенцова Г.А. Состояние воды в органических и
неорганических соединениях. М. 1973.
4.
Антонченко В.Я., Давыдов А.С., Ильин В.В. Основы физики воды.
Киев. 1991.
5.
Привалов П.Л. Вода и ее роль в биологических системах.//
Биофизика 1968. т.13. №1.
6.
Грибов Л.А. Введение в молекулярную спектроскопию. М. 1976.
7.
Митчелл Дж., Смит Д. Акваметрия: Пер. с англ. М. 1980.
8.
Эйзенберг Д., Кауцман В. Структура и свойства воды. : Пер. с англ.
Л. 1975.
9. A.Quvatov. Fizikaviy tadqiqot usullari (laboratoriya ishlari uchun qo’llanma).
T: “Fan va texnologiya” 2006
10. SH.P.Nurullayev. Fizikaviy kimyo (chet el о‘quv adabiyotlari маълумотлари
asosida tо‘ldirilgan va qayta ishlangan nashri). Darslik. - T.: Iqtisod-moliya,
2016. – 384 bet.
11. X.I.Akbarov, R.S.Tillayev, B.U.Sa’dullayev. Fizikaviy kimyo. Darslik. - T.:
Universitet, 2014. – 436 bet.
12. Yunusov Т.К., Zayiutdinov U.P.. Uteniyazov K- Salixov SH.I. "Kimyoda
fizikaviy usullar". Toshkent. «Universitet», 2007.
Internet saytlari
1. www.ziyonet.uz, www.bilimdon.uz, www.tcti.uz
2. www.omgtu.ru, www.dpo-msu.ru, www.xumuk.ru
3. http://www.chemistry-chemists.com/fizicheskaya-ximiya
4. www.amozonka.com; http://www.chem.msu.su;
http://www.xumuk.ru/encyklopedia/1671.html
26
Скачать