Spektroskopiya va Infraqizil spektroskopiya

📅 23-noyabr, 2025 📁 Nazariy ✍️ Admin

Spektroskopiya — fizikaning bo‘limi bo‘lib, atomlar va molekulalardagi energetik sathlar orasidagi o‘tishlar, shuningdek ulardan tashkil topgan makroskopik obyektlarda paydo bo‘ladigan spektrlar elektromagnit nurlanishining spektrlarini o‘rganadi. Kengroq maʼnoda spektroskopiya turli xil nurlanish turlarining spektrlarini o‘rganish bilan shug‘ullanadi.

O‘rganilayotgan spektr turiga qarab — nurlanish (emission) spektrlari, yutilish (absorbtsion) spektrlari, qaytish spektrlari, sochilish va lyuminessensiya spektrlari — mos ravishda turli xil spektroskopiya turlari ajratiladi. Masalan, absorbtsion spektroskopiya, kombinatsion sochilish spektroskopiyasi (Raman spektroskopiyasi), qaytish (refleksiya) spektroskopiyasi va boshqalar.

Spektroskopiyaning eng muhim qo‘llanilishlaridan biri — modda namunasi tarkibining element va/yoki molekulyar tarkibini aniqlashdir. Spektroskopiya usullari shuningdek atomlar, molekulalar hamda ulardan tashkil topgan makroskopik jismlarning energetik tuzilishini tadqiq qilish uchun qo‘llaniladi. Ular jismlarning shunday makroskopik xossalarini o‘rganishda ham ishlatiladi, masalan, temperatura va zichlik, hamda analitik kimyo sohasida moddalarni aniqlash va miqdoriy baholash uchun qo‘llanadi.

Spektroskopiyaning afzalliklaridan biri shundaki, ayrim hollarda obʼektni bevosita uning «tabiiy muhitida», yaʼni in situ (joyida), kontaktsiz, masofadan turib, obʼektni maxsus tayyorlamasdan diagnostika qilish mumkin. Shu bois u, masalan, astronomiyada keng rivojlangan.

Spektroskopiyaning vazifalari

Spektroskopiyaning to‘g‘ri (bevosita) masalasi — moddaning spektr ko‘rinishini uning tuzilishi, tarkibi va boshqa xossalari haqidagi maʼlumotlarga asoslanib oldindan aytib berish.

Spektroskopiyaning teskari masalasi — moddaning bevosita kuzatib bo‘lmaydigan xususiyatlarini uning spektrlari xossalariga qarab aniqlash (spektorlar bevosita kuzatiladi va aniqlanayotgan xususiyatlar bilan birga tashqi omillarga ham bog‘liq bo‘ladi).

Infraqizil spektroskopiya

Infraqizil spektroskopiya (tebranish spektroskopiyasi, o‘rta infraqizil spektroskopiya, IK-spektroskopiya, IKS) — spektroskopiyaning infraqizil nurlanishning infraqizil nurlanishning moddalar bilan o‘zaro ta’sirini o‘rganuvchi bo‘limidir.

Infraqizil nurlanish modda orqali o‘tkazilganda molekulalarning tebranish harakatlari yoki ularning alohida fragmentlari qo‘zg‘aladi. Natijada namuna orqali o‘tgan nurlanish intensivligi kamayadi. Biroq yutilish tushayotgan nurlanish spektrining hamma qismida emas, balki faqat energiyasi o‘rganilayotgan molekulalardagi tebranishlarni qo‘zg‘atish energiyasiga mos keladigan to‘lqin uzunliklarida sodir bo‘ladi. Shuning uchun IK-nurlanish maksimal yutiladigan to‘lqin uzunliklari (yoki chastotalari) namuna molekulalarida ma’lum bir funksional guruhlar va boshqa fragmentlarning mavjudligidan dalolat berishi mumkin; bu turli kimyo sohalarida birikmalar tuzilishini aniqlashda keng qo‘llanadi.

IK-spektroskopiyada tajriba natijasi infraqizil spektr — ya’ni o‘tkazilgan infraqizil nurlanish intensivligining chastotaga bog‘liq funksiyasidir. Odatda infraqizil spektr bir qator yutilish polosalaridan iborat bo‘ladi; ularning joylashuvi va nisbiy intensivligi bo‘yicha o‘rganilayotgan namuna tuzilishi haqida xulosa qilinadi. Bunday yondashuv yutilish chastotalarini ma’lum molekulyar fragmentlarning mavjudligi bilan bog‘laydigan katta hajmdagi tajribaviy ma’lumotlar to‘planishi natijasida paydo bo‘lgan. Ba’zi sinflar uchun IK-spektlar bazalari ham yaratilgan bo‘lib, ular noma’lum modda spektrini ma’lum moddalarning spektrlari bilan avtomatik taqqoslash va shu yo‘l bilan modda identifikatsiyasi imkonini beradi.

Infraqizil spektroskopiya qimmatli analitik usul bo‘lib, organik molekulalar, noorganik va koordinatsion, shuningdek yuqori molekulyar birikmalar tuzilishini tadqiq etishda qo‘llanadi. Bunday tahlillar uchun asosiy asbob — infraqizil spektrometr (dispersiyon yoki Furye (Fourier) o‘zgartirishi bilan ishlaydigan).

Murakkab namunalarning tahlili infraqizil spektroskopiyaning yangi usullari ishlab chiqilishi tufayli mumkin bo‘ldi: aks ettirish IK-spektroskopiyasi, emissiya IK-spektroskopiyasi va IK-mikroskopiya. Bundan tashqari, infraqizil spektroskopiya boshqa analitik usullar bilan ham birlashtirilgan: gaz xromatografiyasi va termogravimetriya bilan.

Usul tarixi

Infraqizil nurlanish 1800-yilda astronom Uilyam Gershel tomonidan kashf etilgan. U prizmadan foydalanib, ko‘rinadigan nurlanish spektrining qizil chegarasidan keyingi sohada harorat oshishini kuzatdi. 1882–1900-yillarda Uilyam Ebni va Edvard Festing 52 ta birikmaning infraqizil spektrlari yozib oldi va kuzatilgan yutilish polosalarini bu molekulalarda mavjud bo‘lgan funksional guruhlar bilan bog‘ladi. Usul rivojiga amerikalik fizik Uilyam Koblenz katta hissa qo‘shdi; u 1903-yildan boshlab natriy xlorid prizmasidan foydalanib, yuzlab organik va noorganik moddalar uchun juda aniq va to‘liq IK-spektlar oldi.

Infraqizil spektrlarni yozib olish bo‘yicha dastlabki tajribalar nihoyatda mehnat talab qiluvchi edi, chunki tadqiqotchilar asboblarni o‘zlari yig‘ishlari, prizmalarni sayqallash va jilolashlari, oynalarni kumushlashlari, asboblarni sinish ko‘rsatkichi bo‘yicha tog‘ tuzi yordamida kalibrlashlari kerak edi. Spektrometrlar tebranishlarga juda sezgir bo‘lgani uchun ularni poydevorga o‘rnatishar, o‘lchovlar esa odatda tun vaqtida bajarilar edi. Bitta spektrni yozib olish 3–4 soat vaqt olardi. Dastlabki ishlarning o‘zidayoq birikmalarning IK-spektlari individual ko‘rinishga ega ekani ko‘rsatildi.

O‘sha davrda infraqizil yutilish tabiatini to‘liq tushuntiruvchi nazariya hali mavjud emas edi. Ammo 1930-yillarga kelib yutilish molekulyar tebranishlar natijasida yuzaga kelishi va bu yutilish xususiyati dipol momentning o‘zgarishi, tanlanish qoidalari, molekulalar simmetriyasi va tebranishlarning angarmoniklik darajasi bilan bog‘liq ekanini tasvirlaydigan nazariya ishlab chiqildi.

1940-yilda Dow Chemical va American Cyanamid kompaniyalari uglevodorodlarni o‘rganish uchun o‘zlarining bir nurli (bir-luchli) asboblarini yaratdilar. Tijoriy spektrometrlar 1946-yildan boshlab American Cyanamid va Perkin-Elmer hamkorligida chiqarila boshlandi. Asboblarning ommalashuvi yutilish polosalarini yutuvchi funksional guruhlar tuzilishi bilan bog‘lovchi katta korrelyatsion jadvallar yaratilishiga olib keldi.

Ikkinchi jahon urushidan keyin IK-spektrometrlardan kelayotgan zaif signallarni kuchaytirish imkoniyati paydo bo‘ldi, bu esa tajriba vaqtini 1–2 soatgacha qisqartirdi. Keyinchalik tez javob beruvchi termoelektrik qabul qilgichlar ishlab chiqarish texnikasi takomillashtirildi. Bunday detektorlar ko‘rsatkichlarning vaqt bo‘yicha siljishiga kamroq moyil bo‘lib, ikkita nurli asboblar yaratishga olib keldi; ularda shkala to‘lqin uzunligi yoki to‘lqin soniga nisbatan o‘tkazish foizi bilan kalibrlanardi.

Asboblar uchun optik elementlar yaratishda zarur bo‘lgan galogenidlarning katta va sifatli kristallarini sanoat miqyosida olish imkoniyati paydo bo‘lganidan so‘ng ko‘plab qiyinchiliklar bartaraf etildi. Masalan, sintetik kaliy bromid avval ishlatilgan tog‘ tuzidan farqli o‘laroq, spektrlarni 400 sm⁻¹ gacha yozib olish imkonini berdi (ilgari pastki chegarasi 650 sm⁻¹ edi).

IK-spektroskopiyaning yuksalish davri IK-interferometrlar paydo bo‘lgach boshlandi. Dastlab ular astronomik obyektlarning juda zaif infraqizil nurlanishini aniqlash uchun qo‘llanilgan. Interferogrammalarni spektrlarga tez konvertatsiya qilish usullari (Furye o‘zgartirishi) yaratilishi va skanerlash vaqtining qisqarishi bilan bunday asboblar seriyali ravishda ishlab chiqarila boshlandi. 1970-yillarda spektroskopiya bo‘yicha tajribaga ega bo‘lmagan, lekin kompyuter ishlab chiqaradigan Nicolet va Bruker kabi kompaniyalar ham IK-spektrometrlar bozoriga kira boshladilar. Interferometrlarning afzalligi ularning multipleksligida (Felgett afzalligi) — ya’ni barcha to‘lqin uzunliklari bo‘yicha axborotni bir vaqtning o‘zida yig‘ishidadir; bu esa berilgan skanerlash vaqtida yuqoriroq signal/shovqin nisbatini ta’minlaydi. Ikkinchi afzallik — asboblarning unumdorligi: dispersiyon asboblardagi kirish va chiqish yoriqlari yorug‘lik oqimini cheklab qo‘ysa, interferometrlarda unumdorlik manbadan chiqayotgan nur yo‘lagi qalinligi bilan belgilanadi. O‘sha davrda yuqori signal/shovqin nisbatiga amalda katta ehtiyoj bo‘lmagan bo‘lsa-da (odatda namuna tayyorlash o‘lchovdan ancha uzoq vaqt olgan va namuna massasi sifatli spektrlar olish uchun yetarli bo‘lgan), Furye-spektrometrlarning keng tarqalishida ma’lum darajada “moda” omili ham rol o‘ynagan deb qaraladi.

IK-interferometrlar uzoq IK sohasida spektrlar olish, kristallar panjara tebranishlarini kuzatish, shuningdek yuqori signal/shovqin nisbati tufayli organik birikmalar spektrlari talqinidagi qiyinchiliklarni yengib o‘tishga imkon berdi. O‘sha davrda mashhur yo‘nalishlardan biri spektrlarning raqamli ishlovi — erituvchilar yutilish polosalarini olib tashlash, namunalar tozaligi va aralashmalar tabiatini aniqlash edi. Interferometrlar biologik molekulalarning suvli eritmalarini tadqiq etishda keng qo‘llanila boshlandi.

1980-yillarda gaz xromatografiyasi va IK-spektroskopiyani birlashtirgan kombinatsiyalangan usullar paydo bo‘ldi. Katta o‘lchamli pol qoplamali asboblar o‘rnini ixchamroq stol usti modellari egalladi. Vaqt bo‘yicha bosqichma-bosqich skanerlash (step-scan) imkoni paydo bo‘lib, bitta nuqtada ma’lumot to‘plash orqali dinamik jarayonlarni o‘rganish mumkin bo‘ldi.

Usul prinsipi

IK-nurlanishning asosiy xususiyatlari

IK-spektroskopiya kimyoviy moddalar tomonidan infraqizil nurlanish yutilishi va shu bilan bir vaqtda molekulalar tebranishlarining qo‘zg‘alishi hodisasiga asoslanadi. Infraqizil nurlanish elektromagnit to‘lqin bo‘lib, to‘lqin uzunligi λ, chastota ν $\scriptstyle \nu$ va to‘lqin soni ν~ $\scriptstyle {\tilde {\nu }}$ bilan tavsiflanadi; ular orasidagi bog‘lanish quyidagicha:

${\tilde {\nu }}={\frac {\nu }{(c/n)}}={\frac {1}{\lambda }},$

bu yerda c — yorug‘lik tezligi, n esa muhitning sinish ko‘rsatkichi.

IK-spektroskopiya qamrab olgan yutilish spektroskopiyasida molekulalar ma’lum energiyaga ega bo‘lgan fotonlarni yutadi; bu energiya elektromagnit to‘lqin chastotasi bilan Plank doimiysi orqali bog‘langan:

$E_{p}=h{\nu }.$

Foton yutilganda molekula qo‘zg‘aladi, ya’ni uning energiyasi ortadi: molekula asosiy tebranish holati E₁ dan qandaydir qo‘zg‘algan tebranish holati E₂ ga o‘tadi va bu holatlar orasidagi energiya farqi foton energiyasiga teng bo‘ladi:

$E_{2}-E_{1}={\Delta }E=h{\nu }=hc{\tilde {\nu }}$

Yutilgan infraqizil nurlanish energiyasi kondensirlangan holatdagi moddalar uchun tebranish o‘tishlarini qo‘zg‘atishga sarflanadi. Gazlar uchun IK-kvantning yutilishi tebranish- aylanish (rotatsion) o‘tishlarga olib keladi.

Molekulalar tebranish turlari va energiyasi

Shuningdek qarang: Molekulyar tebranishlar

Molekulalarning tebranish harakatlari ularning ichki, ya’ni tebranish erkinlik darajalari bilan belgilanadi. Tebranish erkinlik darajalari soni va ularga mos normal tebranishlar soni chiziqli molekulalar uchun (3n-5), chiziqli bo‘lmagan molekulalar uchun esa (3n-6) ga teng; bu yerda n — molekula tarkibidagi atomlar soni. Masalan, H₂O suv molekulasi chiziqli bo‘lmagan bo‘lib, 3 ta tebranish erkinlik darajasiga ega, chiziqli H₂ vodorod molekulasi esa faqat bitta tebranish darajasiga ega.

Molekulyar tebranishlar bog‘ uzunliklarining o‘zgarishi (valent tebranishlar, v) yoki bog‘lar orasidagi burchaklarning o‘zgarishi (deformatsion tebranishlar, δ) bilan bog‘liq bo‘lishi mumkin. Valent tebranishlar simmetrik va antisимметrik bo‘lishi mumkin, deformatsion tebranishlar esa qaychi-simon (scissoring), mayatnik-simon (rocking), ventilyator-simon (wagging) va burg‘ilish (twisting) turlariga bo‘linadi. Murakkabroq molekulalar uchun, agar deformatsion tebranayotgan qismning biri ikkinchisiga nisbatan ancha og‘ir bo‘lsa, deformatsion tebranishlar ko‘proq tekislikdagi va tekislikdan tashqaridagi tebranishlar sifatida tasvirlanadi. Bir vaqtning o‘zida bir nechta bog‘ uzunliklari yoki valent burchaklarining o‘zgarishi bilan bog‘liq tebranishlar suyak (skelet) tebranishlari deb ataladi.

Valent tebranishlar (Stretching)		Deformatsion tebranishlar (Bending)
simmetrik	antisимметrik	tekislikdagi		tekislikdan tashqaridagi
simmetrik	antisимметrik	qaychi-simon(scissoring)	mayatnik-simon(rocking)	ventilyator-simon(wagging)	burg‘ilish(twisting)

Garmonik va angarmonik osillyatorlar uchun potensial egri chiziqlar.

Molekula tebranishlari garmonik osillyator va angarmonik osillyator modellari yordamida tasvirlanishi mumkin. Garmonik osillyator modeli nuqtai nazaridan ikki atomli molekula massasi m₁ va m₂ bo‘lgan ikki zarra va ularni biriktirib turuvchi, massaga ega bo‘lmagan prujinadan tashkil topgan deb qaraladi; prujinaning elastiklik doimiysi K bilan belgilanadi. Bu holda atomlarning umumiy massa markazlari orqali o‘tuvchi chiziq bo‘ylab tebranish chastotasi quyidagicha bo‘ladi:

$\nu ={\frac {1}{2\pi }}{\sqrt {\frac {K}{\mu }}};{\tilde {\nu }}={\frac {1}{2\pi c}}{\sqrt {\frac {K}{\mu }}};$

$\mu ={\frac {m_{1}m_{2}}{m_{1}+m_{2}}}.$

Bu ifodalardan ko‘rinadiki, ikki atomli osillyatorning kuzatilayotgan tebranish chastotasi atomlar orasidagi bog‘ bog‘lanish energiyasi bilan bog‘liq bo‘lgan elastiklik doimiysi K ga, shuningdek tebranishda qatnashayotgan atom massalariga bog‘liq. Ko‘p atomli molekulalar uchun tebranishlar ancha murakkab bo‘ladi va garmonik osillyator yaqinlashuvi yetarli emas.

Garmonik osillyatorning potensial energiyasi atomlar orasidagi masofa chetlanishi X bilan quyidagicha bog‘langan:

$E_{pot}={\frac {1}{2}}KX^{2}.$

Potensial energiyaning grafigi atomlarning tinch holatdagi masofasi r_e ga nisbatan simmetrik parabola ko‘rinishiga ega. Kvant mexanikasi nuqtai nazaridan molekulaning energiya holatlari kvantlangan, ya’ni diskret bo‘ladi; bunday kvantlangan holatlar tebranish darajalari deb ataladi. Garmonik osillyator modeli bo‘yicha tebranish darajalari bir-biridan teng masofada joylashgan va ularning energiyasi quyidagi tenglama bilan ifodalanadi:

$E_{i}=\left(v_{i}+{\frac {1}{2}}\right)h\nu ,v_{i}=0,1,2...$

v_i = 0 bo‘lganda molekula eng past tebranish darajasida bo‘ladi va bu holatdagi tebranish energiyasi E = ½hν ga teng. Bu energiya molekulaga doimo xos bo‘lib, undan “ajratib olish” mumkin emas. Garmonik osillyator yaqinlashuvida faqat Δv = ±1 ga teng o‘tishlar — ya’ni qo‘shni darajalar orasidagi o‘tishlargina ruxsat etiladi (tanlanish qoidasi).

Angarmonik osillyator modeli molekulalarning haqiqiy tebranishlarini yanada aniqroq tasvirlaydi. Angarmoniklik dipol moment qiymati atomlar siljishiga mutanosib bo‘lmaganda namoyon bo‘ladi. Bu modelda tebranish darajalari orasidagi masofa daraja tartib raqami oshgan sari kamayib boradi; garmoniklikdan og‘ish pastdan yuqoriga qarab ortib boradi. Angarmonik osillyator uchun daraja energiyasi quyidagicha yoziladi:

$E_{v}=h{\nu }_{e}\left(v+{\frac {1}{2}}\right)-h{\chi }_{e}{\nu }_{e}\left(v+{\frac {1}{2}}\right)^{2}.$

Angarmoniklik tanlanish qoidalarini yumshatadi; natijada spektrlarda Δv = ±2 bo‘lgan o‘tishlar — obertonlar ham kuzatilishi mumkin. Odatda oberton chastotasi 2×ν₁-b sohada joylashadi, bu yerda b ≈ 2–10 sm⁻¹. Shuningdek, chastotasi ν₁ + ν₂ ga teng bo‘lgan kombinatsion (yoki qo‘shilma) polosalar ham paydo bo‘lishi mumkin; bu yerda ν₁ va ν₂ molekulaning fundamental tebranishlariga mos chastotalardir. Kombinatsion polosa qo‘zg‘algan holatlardan tebranish o‘tishlari natijasida paydo bo‘ladi. Kondensirlangan holatdagi moddalarda oberton va kombinatsion polosalar intensivligi odatda asosiy polosalar intensivligidan 10–100 marta kichik bo‘ladi, biroq istisnolar ham uchraydi.

Agar oberton yoki kombinatsion polosa chastotasi qandaydir fundamental tebranish chastotasiga mos tushsa, Fermi rezonansi kuzatiladi. Bunday holda bitta fundamental polosa kutilgan bo‘lsa-da, spektrda taxminan bir xil intensivlikdagi ikkita yutilish polosasini ko‘rish mumkin bo‘ladi. Ba’zan o‘zaro chastotalari yaqin bo‘lgan tebranishlar aralashib ketadi: bu holda tebranishlar soni o‘zgarmaydi, ammo ular boshqa chastotalarda namoyon bo‘ladi va ma’lum bir bog‘ga qat’iy taalluqli bo‘lmay qo‘yadi. Spektrlarda gazsimon moddalargagina xos bo‘lgan aylanish o‘tishlariga mos nozik tuzilmaning paydo bo‘lishi ham talqinni murakkablashtiradi.

Xarakteristik tebranishlar

Shuningdek qarang: Infraqizil spektroskopiyada xarakteristik chastotalar jadvali

Bir nechta spektral polosalar ro‘yxati. Misol sifatida, karboksil guruhi (-COOH) karbonil (C=O polosa — 1700 sm⁻¹) va gidroksil (OH polosa — 3500 sm⁻¹) qismlaridan iborat, biroq bu polosalar bilan birga boshqa polosalar ham bo‘ladi. To‘lqin sonlari sm⁻¹ da berilgan.

Ko‘p atomli molekulalar 3n-6(5) ta normal tebranishga ega bo‘ladi va har bir normal tebranishda alohida bog‘ juftlari emas, balki ma’lum darajada hamma n atomlar ishtirok etadi. Shunga qaramay, tajriba natijalariga ko‘ra ba’zi funksional guruhlar tebranishlari uchun “chet” atom va bog‘larning hissasi juda kichik bo‘lib, ularning yutilishi atrofdagi muhitdan qat’i nazar ma’lum tor chastotalar oralig‘ida sodir bo‘ladi. Shu fakt asosida ko‘plab spektrlarga taqqoslash yo‘li bilan molekuladagi xarakterli fragmentlarning mavjudligini ma’lum yutilish polosalari bilan bog‘lash mumkin bo‘lgan. Bunday polosalar guruh (gruppaviy) yoki xarakteristik polosalar deb ataladi. Ular bo‘yicha mos fragmentlarning molekulada bor-yo‘qligini tez va ishonchli tasdiqlash yoki rad etish mumkin.

Xarakteristik tebranishlarning paydo bo‘lishi ikki asosiy sababga ega bo‘lishi mumkin:

Agar xarakteristik tebranish og‘ir atomga bog‘langan yengil atomga tegishli bo‘lsa, tebranishning deyarli butun harakati aynan shu yengil atomda jamlanadi va molekulaning qolgan qismi ta’siri juda kuchsiz bo‘ladi.
Massalari bir-biriga juda yaqin bo‘lgan atomlar (masalan, C=O, C≡N) bilan bog‘liq tebranishlar molekulaning boshqa qismlari tebranishlari bilan sust o‘zaro ta’sirlashadi.

Chastotalar oralig‘i nisbatan kengroq bo‘lgan, kamroq aniq xarakteristik tebranishlar ham mavjud. Biroq ularning spektrdagi o‘rnini atom massalari, rezonans yoki molekuladagi elektron effektlari orqali tushuntirish mumkin.

Nurlanishni yutilishi

Odatda tajribada asbob infraqizil nurlanishning barcha to‘lqin uzunliklarini bir vaqtda chiqaradi: yaqin IK-soha (14 000–4000 sm⁻¹), o‘rta IK-soha (4000–400 sm⁻¹) va uzoq IK-soha (400–10 sm⁻¹). Modda tomonidan nurlanish yutilishi miqdoriy jihatdan Bujer–Lambert–Ber qonuni bilan tavsiflanadi; spektr esa o‘tkazish koeffitsienti (T, ingl. transmittance, %) yoki optik zichlik (D, ingl. optical density)ning to‘lqin uzunligi (yoki chastota, to‘lqin soni) ga bog‘liqligi grafigi sifatida quriladi.

Yutilish sodir bo‘lishi uchun ikkita shart bajarilishi kerak. Birinchidan, faqat molekulaning ma’lum tebranishiga mos keladigan chastotali to‘lqinlar yutiladi. Ikkinchidan, tebranish molekulaning dipol momentini o‘zgartirishi lozim. Shu sababli dipol momentga ega bo‘lmagan molekulalar (masalan, H₂, N₂, O₂, shuningdek kovalent bog‘siz tuzlar va metallar) infraqizil nurlanishni yutmaydi. IK-spektardagi polosalar intensivligi dipol momentdagi o‘zgarish kvadratiga proportsional bo‘ladi.

IK-spektrometrlar

Asosiy maqola: Infraqizil spektrometr

Dispersiyon IK-spektrometrlar

Dispersiyon IK-spektrometrlarda monoxromator rolini prizma yoki — yanada yangi modellarda — difraksion panjara bajarishi mumkin. Odatda optik sxemada monoxromator tahlil qilinayotgan modda joylashgan kyuvetadan keyin joylashtiriladi; ya’ni spektrga namuna bilan o‘zaro ta’sir qilgan nurlanish ajratiladi. Shundan so‘ng har bir to‘lqin uzunligi uchun nurlanish intensivligi ketma-ket qayd etiladi va natijada yutilish spektri olinadi. Nurlanish yo‘lida tartiblanadigan kenglikka ega yoriq o‘rnatilgan bo‘lib, u ishchi spektral intervalni (odatda 20 dan 0,5 sm⁻¹ gacha) tanlash imkonini beradi.

Eng ko‘p qo‘llaniladiganlari — ikki nurli dispersiyon IK-spektrometrlar. Bunda manbadan chiqqan nurlanish ikki qismga bo‘linadi: ulardan biri tahlil qilinayotgan namuna orqali, ikkinchisi esa solishtirma namunalar (toza erituvchi yoki namunasi yo‘q kaliy bromid tabletkasi) orqali o‘tkaziladi. Bu ikki nur navbatma-navbat detektorga tushadi va har biri turlicha intensivlikli signal hosil qiladi. Ularning nisbatidan o‘tkazish darajasi T aniqlanadi.

Furye o‘zgartirishli spektrometrlar

Asosiy maqola: Furye-spektroskopiya

Furye-IK-spektrometrlarning asosiy qismi — XIX asr oxiridan ma’lum bo‘lgan Maykelson interferometri. Uning asosiy elementlari — uchta oyna. Nurni ajratuvchi oyna (plastina) tushayotgan nur oqimini ikki qismga bo‘ladi: ularning biri qimirlamas oynadan, ikkinchisi esa harakatlanuvchi oynadan (skanerdan) qaytadi. Ikkala qaytgan nur yana nurni ajratuvchi oynaga tushib, bu yerda birlashadi va detektorga yo‘naltiriladi. Harakatlanuvchi oyna ikki nur uchun optik yo‘l uzunligi farqini hosil qilish uchun xizmat qiladi. Yo‘l farqi (n+1/2)⋅λ ga teng bo‘lganda o‘tayotgan nurlar bir-birini so‘ndiradi, aks ettirilganlari esa, aksincha, kuchayadi. Natijada detektorda ro‘yxatga olingan nurlanish intensivligining yo‘l farqiga bog‘liqligi grafigi — interferogramma hosil bo‘ladi. Monoxromatik nurlanish uchun interferogramma kosinusoid ko‘rinishida bo‘ladi. IK-spektroskopiyada ishlatiladigan polixromatik nurlanish uchun interferogramma murakkabroq shaklga ega bo‘ladi va unda detektorga tushayotgan nurning barcha spektral axboroti mujassam bo‘ladi. Keyin interferogramma Furye o‘zgartirishi yordamida infraqizil spektrga aylantiriladi.

🏷️ Teglar: #2D IR spektroskopiya #angarmonik ossalator #Buger-Lambert-Ber qonuni #dipol momеnti #FTIR #funksional guruhlar #Furye spektroskopiya #gaz xromatografiya IR #harakteristik chastotalar #harmonik ossalator #infraqizil spektrometr #infraqizil spektroskopiya #IR mikroskopiya #IR spektr #IR spektroskopiya #koordinatsion birikmalar #Mikelson interferometri #molekulyar tebranishlar #neorganik birikmalar #organik kimyo tahlili #polimerlar #termogravimetriya IR #vibratsion spektroskopiya