Laboratoriya mashg’uloti. 5 Мавзу: ИҚ-спектр частоталари ва тебраниш турлари Характеристик частоталар

Laboratoriya mashg’uloti. 5
Мавзу: ИҚ-спектр частоталари ва тебраниш турлари


Характеристик частоталар
Оптик спектроскопиянинг турлари ичида инфрақизил спектроскопия ишлатилиш кўламида ўзига хос ўрин эгаллаб, моддаларнинг тузилишини ўрганишда энг керакли маълумотлар берадиган физикавий усуллардан ҳисобланади. Бошқа мавжуд бўлган оптик усуллардан фарқли равишда, моддаларни ҳар қандай агрегат ҳолатда, яъни газ, суюқ ва қаттиқ ҳолатларда ҳам спектрларини олиш мумкин. Бу усулни кимёда ишлатилиши билан боғлиқ масалаларни баён этишда албатта унинг ривожланиш тарихи ва асосий назарий қонунларини кўриб чиқиш лозим ҳисобланади.
Спектрнинг инфрақизил соҳаси инглиз астрономи Уильям Гершел томонидан 1800 йилда кашф қилинган. Тахминан 100 йилдан сўнг америкалик физик Кобленц инф-рақизил спектрга бағишланган монография чоп этиб унда айрим органик ва анорганик бирикмаларнинг инфрақизил спектрини келтириб, уларнинг тузилиши билан спектрлари орасида боғланиш борлигини баён этади. Агар бундай тадқиқот ишлари ўша вақтдан бошлаб давом эттирилганда албатта органик кимёнинг ривожланишига катта ҳисса қўшилган бўлар эди.
Инфрақизил соҳани амалиётда ишлатилиш ХХ асрнинг ўрталарига тўғри келиб, шу даврдан бошлаб бир ва икки нур йўналишли спектрометрлар ишлаб чиқилди.
Маълумки, кимёвий боғлар орқали боғланган атомлар молекулани ташкил этади. Кимёвий боғ билан боғланган атомларнинг харакатини пружина орқали боғланган шарлар харакатига ўхшатиш мумкин, яъни уларнинг харакатини икки хил харакат (чўзилувчан ва қисқарувчан) нинг бир бирига қўшилишидан деб қараш мумкин.

Агар пружина тортиб туриб, кейин қўйиб юборилса, аввалги мувозанат ҳолига келгунча гармоник тебраниш содир бўлади. Бу тебраниш частотаси қуйидаги формула билан изоҳланиб, частота билан массалар орасидаги боғланишни ифодаловчи Гук қонуни деб юритилади.

(9)
F-куч доймийси (константаси) ёки бошланғич ҳолатга қайтарувчи куч.
m_z - айрим массаларнинг ўртача миқдори.
(10)
Тебраниш молекула харакатининг шакли сифатида квант назариясига бўйсунади. Бу назарияга асосан, тебранма харакатнинг энергияси исталган қийматларга эга бўлмасдан, балки қуйидаги тенгламани қаноатлантириши керак:
(11) 0,1.2,3....
 - тебраниш частотаси
v - исталган сон, ноль ҳам бўлиши мумкин ёки тебраниш квант сони.
Икки атомли молекула тебраниш энергиясининг поғоналари 11-расмда ифодаланган бўлиб, бунда r-нинг қиймати атомлар орасидаги боғнинг узайиши ёки қисқаришига боғлиқ, вертикал тарзда кўрсатилган чизмалар эса асосий ўтишларни ва уларнинг обертонларини (2) ифодалайди.

11-расм. Икки атомли молекула тебраниш энергиясининг поғоналари.