Г. Юинг - Инструментальные методы химического анализа (1115206), страница 32
Текст из файла (страница 32)
Необходимо, чтобы излучение было близко к монохроматическому и в то же время достаточно интенсивным. Лучшим источником в рамановской спектроскопии является лазер, который полностью вытеснил ранее используемые ртутные лампы. Для работы в видимой области обычно выбирают гелий-неоновый (632,8 нм) или аргоновый ионный лазер (488,8 илн 514,6 нм). При построении рамановского спектра одной из координат обычно служит рамановское смещение Лч, получаемое из соотношения и = ~(т! — я) (6-4) где ч! и чя — волновые числа падающего и рамановского излучений (рис.
6.14), Стоксовы линни соответствуют положитель- Рнс. 6-!6. Сравненне ИК- я рамановского спектров 1,4-дноксана. Спектры, снятые в регистре волновых чисел, во многом сходны. Обратите вняманне на полосу прн !220 см-', очень ннтенсявную в рамановском спектре н почти невнднмую в ИК-спектре. Наоборот, полоса прн 620 см-', наблюдаемая в ИК, отсутствует в рамановском спектре (Соцг1езу о! Сагу !О81гцп7еп16 О!918!оп о1 чаг1ап Аъзоаа1ез), 100 90 во и й. 70 60 о 50 , 40 р, зо 20 1О о 1,0 ,Ч 09 е о,з 8 0,7 'и 06 - 0,5 0,4 и о , О,! в о,о 2800 2400 2000 !800 !600 1400 1200 1000 800 600 Вслнодпе число, см ' 2800 2400 2000 1800 1600 1400 1200 1000 800 600 400 200 0 Волновое число, см ' 170 Глава 6 мановском спектре, и наоборот.
Некоторые колебательные моды влияют и на поляризуемость, и на дипольный момент, тогда они будут наблюдаться и в том и другом спектрах. Сравнение двух видов спектров. 1,4-диоксана (рис. 6-16) иллюстрирует эти особенности. Обычно рамановский спектр исследуют в спектральной области, где нет заметного поглощения пробой, потому что иначе детектор не смог бы уловить слабое рамановское излучение.
Однако если использовать лазер на красителе с церестраивае. мой частотой, близкой по величине, но не совсем совпадающей с частотой максимума поглощения, то чувствительность возрастает во много раз. Это явление, называемое резонансныч колгбпнш(ионны раппеяиислг (27], еще не нашло широкого аналитического применения, но перспективно в будущем. Источником помех в рамаповской спектроскопии, ограничивающим возможности метода, является флуоресценция. Флу- 1,0 0,9 0,7 о,г> е з Молекулярная люминесценция 17! оресцентное излучение обычно гораздо интенсивнее рамацовского, поэтому небольшие количества флуоресцирующих примесей (или флуоресценция, вызванная растворителем) могут заглушить наблюдаемый сигнал. Чтобы избежать флуоресценцни, нужно подобрать лазер, излучающий свет с длиной волны, находящейся за пределами полосы возбуждения флуоресценции.
Существует несколько, пожалуй, экзотических методов, представляющих собой варианты рамановской спектроскопии, наиболее интересный из которых когерентная антистоксова спектроскопия КР. Этот метод требует одновременного использования двух мощных лазеров; он подробно описан в литературе (27, 28].
Применение рамановской спектроскопил>. Кпк показзно на рис. 6-16, рамановскнй спектр, так же как ИК-спектр, можно использовать для идентификации веществ. Существуют атласы рамаповских спектров [29]. Как и при установлении структуры, рамановский и инфракрасный спектры дополняют, а не дублируют друг друга (30] и используются также в количественном анализе. Подготовка жидких проб включает пх тщательное фильтрование для удаления следов суспендированных веществ, которые увеличивают рассеяние, Флуоресцирующие примеси необходимо тщательно удалять.
Профильтрованные газы можно исследовать в многоходовой кювете. Твердые вещества или тонкие пленки, нанесенные на твердые подложки, можно' изучать при помощи отраженного от поверхности лазерного луча. Температурный контроль обычно не требуется, по спектры охлажденных проб могут проявлять интересную тонкую структуру (рис. 6-16). о,> с,о 460 470 460 450 440 др, см а с' Рис. 6-16. Рамановскпй спектр СС!ь Симметричные взлснтныг колебания по. лучены при разрешении 0,5 см '", обратнте внимание на то, что здесь разрешен один из пиков, показанных на рис. 6-!4. а — при комнатной температуре; б — при 77 К после нанесения на охлажденный медный блок. проявилась сложная структура, отражающая пять возмо>киых комбппзпнй пзотопоз хлора, Спектр отчетливо разрешен прп инзкойг температуре, тзк как полосы стали узле [30], Задачи 6-1.
Навсску свинины массой 2 г проаиализпровалн на содср>каапе витамина В, (твамнна) методом, включающим образование тиохрома. Его извлекали НС(, обрабатывали фосфатазой и разбавляли до 100 мл. Ллнквотную порцию объемом 15 мл очнщалн адсорбцией и злюировали, в результате чего объем увеличивался до 25 мл. Из него отобралп две порции объемом 5 мл каждая, к олпой пз ннх (Л) добавляли Клре(Сь))л и обе (Л и Б) разбавляли до !О мл для флуорпметрпческпх исследований. Аналогичные операции проделывали со стандартнылг раствором, содержащим 0,2 мы(мл тиамина, за исключением того, что порцию, введенвую в адсорбцпонную колонку, разбавляли до исходного обьема после злюирования (т, е. не разбавляли). Затем отобрали еще две алнквотные порции по 5 мл, одну из которых (В) окислплн, и обе разбавили (В я Г) до конечного объема 10 мл для измерения флуоресцепцин.
Были получены следующие результаты измерений: Молекулярная люминесценция 173 !72 Глава б Относнтельнан ннтен- сненость фауорессенннн пас«нов А (станд., окисленный) Б (станд., холостой) В (проба, окисленный) Г (проба, холостой) 7,0 52,0 8,0 260 к„ сы о о й у С-и Н»С 1 Оа»С Кн К ! Ка Ка с о !! "х й К вЂ” С-С С вЂ” С-К !! й 41ЦО К вЂ” С С вЂ” К, ы ! Ка о й К-С СН ЛС=О к, 20 0 О 1О гО 3О 40 5О 6О 7О ЗО 9О 1ОО бремя, мс Рис, 6-17.
Зависимость фосфоресценции двухкомпонентной смеси от времени. 6-5. Рамановский спектр чистого соединения был получен с использованием излучения аргоиового ионного лазера с длиной волны 488,8 нм. Рамаиовскне линии были найдены при длинах волн 496,6, 498,5, 506,5 и 522,0 нм. а) Рассчитайте для этих линий значения рамаиовских смещений в волновых числах.
б) Какова длина волны антистоксовой линии, соответствующей стоксовой линни при 522,0 нм? 6-6. Рамановскую спектроскопию можно применить для количественного анализа смесей газон. Были изучены смеси трех газов — метана, изобутана и азота. Использованы следующие раманонскне смещения (в см-'): при 29! 7 для метана, два смещения прн 800 и 29!7 для изобутана и при 233! для азота. Какие измерения следует провести с чистыми стандартами или смесями известного состава, чтобы разработать методику серийного анализа смесей этих трех газов? 6-7. Имеются сведения, что в благоприятных условиях, используя для освеще- ния гелий-неоновый лазер, можно наблюдать рамановскую линию, смещенную всего на 2 см ' от возбужда1ощего излучения.
Каковы длина волны и частота соответствующего перехода в ИК-спектре поглощения? 6-8. Объясните качественно форму кривой флуоресценции фенола на рис. 6-4, если оиа получена на приборе с конструкцией, изображенной иа рис. 6-3,0. 6-9. Найдите литературные источники информации об использовании родамина 6О и родственных соединений в качестве «счетчика квантов» и объясните, как оии действуют. Расс'штайте содержание витамина В> в свинине в микрограммах на грамм. 6-2, Показано (ЗЦ, что реакцию Ханца можно использовать для определения альдегидов и первичных амппов, в том числе аммиака, с высокой чувствительностью.
В присутствии 2,4.пентандиоиа (ацетилацетоиа) при рН 6 образуется циклический аддукт с интенсивной флуоресценцией. Реакция протекает так: а) Если амллнак находится в избытке, интенсивность флуоресцеиции после вычнтання значения холостой пробы почти линейно зависит от концентрации формальдегида в диапазоне 0,005 — 1,0 мкг/мл. Каков примерный интервал линейной зависимости при определении следов анилина в присутствии избытка формальдегида? 6) В спектре поглощения флуоресцирующего соединения имеется довольно интенсивный максимум при 410 им (в=8000), слишком болыпой, чтобы отнести его за счет хромофоров несвязанных 2,3-ненасыщенных кетонных групп.
Можете лн вы предложить объяснение этому фактуР 6-3. Прн флуорииетрнческом определении 7Н-бена(с(е) аитрацен-7-оиа (БО) (загрязнителя воздуха) возможны значительные помехи со стороны флуорес. цирующих полиядерных углеводородов (32). Флуоресцеиция последних в срав. ненни с флуоресценцией БО легче тушится 1,3-динитробеизолом (ДНБ), что можно использовать в аналитических целях. а) Добавление к раствору !5 ал ДНБ умеиыпает интенсивность флуоресценции Р 5 10-' М БО при измерении на флуориметре от 0,7 до 0,4 (относительных единиц). Каким будет выигрыш в чувствительности при использовании тушителя, если указанное количество ДНБ уменьшает флуоресценцню мешающих веществ до 0,005 исходной концентрации? б) Можно ли обойтись без тушителя, если для нзмере.
ний использовать спектрофлуориметр? 6-4. Спектр поглощения флуоресцирующего вещества„полученный иа обычном спектрофотометре, оказался искалкенпым из-за флуоресценции. Предположим, соединение имеет максимум поглощения (следовательно, и максимум возбуждения) при 290 им, а максимум флуоресценции при 350 им. При какой длине волны следует ожидать самой большой ошибки? Будет ли наблюдаемая оптическая плотность в этой точке слишком велика нли слишком мала? Изменится ли ваш ответ, если измерение проводить на спектрофотометре, в котором излучение лампы сначала проходит через кювету, а затем диспергируется монохроматором? Поясните свой ответ. 260 'с» 240 ц й 220 ', 200 о 160 ь шо 'Я 140 б 120 Ц й 100 П.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
