- •П.А. Киселев, с.Б. Бокуть курс лекций по коллоидной химии
- •1. Коллоидная химия
- •1.1. Классификация коллоидных систем
- •1.2.Свойства коллоидных растворов
- •1.3. Методы приготовления коллоидных растворов
- •1.4. Оптические свойства и методы исследования коллоидных растворов
- •1.5.Рассеяние света (опалесценция)
- •1.6.Нефелометрия
- •1.7. Абсорбция (поглощение) света коллоидами и окраска коллоидных растворов
- •2. Молекулярно-кинетические свойства коллоидных растворов
- •2.1. Броуновское движение
- •2.2. Кинетическая устойчивость дисперсионных систем и седиментационное равновесие
- •2.3. Осмотическое давление
- •2.4. Равновесие Гиббса-Доннана
- •2.5. Электрические свойства коллоидных растворов. Электроосмос и электрофорез
- •2.6. Строение коллоидных частиц
- •3. Устойчивость дисперсных систем
- •3.1. Основные положения
- •3.2. Коагуляция гидрофобных коллоидов
- •3.3.Адсорбционно-сольватный барьер как фактор стабилизации коллоидных систем
- •3.4. Электрокинетический потенциал
- •3.5.Обратимость коагуляции. Пептизация
- •3.6. Студни и гели
- •4. Свойства растворов высокомолекулярных соединений
- •4.1. Набухание и растворение вмс
- •4.2. Термодинамические свойства растворов вмс
- •4.3. Вязкость растворов вмс
- •4.4. Растворы полимерных электролитов. Изоэлектрическая точка
- •5. Характеристика некоторых широко применяемых дисперсных систем
- •5.1. Общая характеристика эмульсий
- •5.2. Устойчивость эмульсий
- •5.3. Разрушение и обращение эмульсий
- •5.4. Пены
- •5.5. Суспензии
- •5.6. Аэрозоли
- •6. Характеристика некоторых спектральных методов исследования растворов вмс
- •6.1. Абсорбционная спектроскопия
- •6.2. Факторы, влияющие на абсорбционные свойства хромофора
- •6.3. Инфракрасная спектроскопия
- •6.4. Спектроскопия комбинационного рассеяния
- •6.5. Флуоресцентная спектроскопия
- •6.6. Изучение белков путем измерения их собственной флуоресценции
- •6.7. Поляризация флуоресценции
- •Содержание
6.3. Инфракрасная спектроскопия
В результате поглощения света в ИК-области (103-105нм) происходят переходы между колебательными уровнями основного состояния молекулы. Колебательные уровни и, следовательно, ИК-спектры возникают за счет характеристических движений (растягивание связей, изменение величин углов между связями и более сложных типов движения) различных функциональных групп (метильной, карбонильной, амидной и т.д.). Вид колебаний каждой группы очень чувствителен к изменению химической структуры, конформации и окружения.
Информация, содержащаяся в инфракрасных спектрах.
Необходимо сказать, что в ИК-спектроскопии традиционно используются волновые числа 1/или частоты, а не длины волн. В терминах частот каждая полоса в ИК-спектре может быть охарактеризована частотой, максимумом поглощениямах, шириной полосы на половине высоты Du1/2, оптической плотностью примах(Амах) и формой полосы. В случае простых соединений ИК-спектры отличаются от спектров в видимом и УФ-свете тем, что они обычно состоят из довольно узких линий. Однако в случае макромолекул число типов связей велико, много различных конформаций, так что каждая полоса смещается в той или иной степени в зависимости от положения соответствующей группы в молекуле, и, следовательно, полосы перекрываются и в спектре содержатся несколько относительно широких полос.
Примеры использования ИК-спектроскопии.
ИК-спектроскопия широко применяется для:
1) определения относительного содержания -спирали,‑структуры и беспорядочного клубка в белках по интенсивности различных амидных полос;
2) идентификации обменивающихся атомов водорода, поскольку частоты многих полос изменяются при замещении дейтерия на водород. Наблюдая за полосами для различных функциональных групп, можно определить, в каких группах возможен обмен;
3) идентификации таутомерных форм по появлению новых полос;
4) изучения взаимодействия между небольшими молекулами – такими, как рибофлавин и аденин, – и связывания белка с лигандами, что сопровождается изменением частоты и интенсивности полос;
5) титрования карбоксильных групп белка, так как наблюдать за ионизацией карбоксильных групп можно по спектральным изменениям в дейтерированной воде.
6.4. Спектроскопия комбинационного рассеяния
Как правило, при рассеянии света его частота не меняется (так называемое упругое рассеяние); однако небольшая часть излучения, обычно в ИК-области, рассеивается с изменением частоты, неупруго. Это называется рассеянием Рамана. Причиной изменения частоты является либо возбуждение на более высокий колебательный уровень, либо добавление к электромагнитной энергии световой волны колебательной энергии молекулы. Если в процессе рассеяния свет возбуждает рассеивающий центр на более высокий колебательный уровень, энергия теряется и частота уменьшается. Если рассеивающий центр находится на более высоком колебательном уровне, он может передавать свою колебательную энергию падающему свету и таким образом увеличивать его частоту. Чаще всего частота, конечно, уменьшается. Таким образом, спектроскопия комбинационного рассеяния, как ИК-спектроскопия, изучает колебательные переходы. Полученные спектры достаточно характеристичны, и поэтому могут использоваться для характеристики структуры и поведения молекул и макромолекул.