Качественный анализ

Колебательные спектры очень характерны, и в иностранной литературе их нередко называют fingerprint, т.е. отпечатки пальцев, имея в виду неповторимость инфракрасного спектра соединения. Изучение инфракрасных спектров неорганических веществ в настоящее время идет по двум путям: сравнение спектров сложных веществ со спектрами индивидуальных соединений и выявление характеристических частот.

Понятие "характеристическая частота" было введено впервые для органических соединений. Экспериментальные данные показали, что молекулы, имеющие одни и те же химические группы, часто имеют одинаковые или мало различающиеся по величине частоты. Соответствующие определенным химическим группам частоты независимо от типа молекулы называются характеристическими. К ним относятся частоты, сопровождающие связи С–Н, С=С, СС, С=О, С–Cl и др. После того как понятие "характеристическая частота" утвердилась в органической химии, его распространили на неорганические вещества. Было обнаружено, что в спектрах неорганических веществ присутствуют полосы поглощения с приблизительно одинаковыми по значению частотами, соответствующими определенным группам атомов, независимо от типа соединений, в которых они находятся. Для неорганических веществ установлены характеристические частоты ограниченного числа атомных групп, что связано в основном со сложностью строения кристаллических решеток данных веществ. Кроме того, в любой кристаллической решетке каждая атомная группа находится в окружении других атомов, влияющих на колебания, происходящие в ней, что отражается на значениях колебательных частот и затрудняет выявление характеристических. В табл. приведены характеристические частоты различных атомных групп и ионов неорганических соединений.

Расшифровка ИК-спектра поглощения производится следующим образом. Если имеется спектр неизвестного вещества, идентификация полос поглощения начинается с наиболее сильных и высокочастотных полос в области валентных колебаний. По таблицам (или диаграммам) характеристических частот полосу поглощения относят к колебанию конкретной связи. Часто области колебания нескольких связей перекрываются. Например, в интервале 900–1200 см^-1 имеются колебания Si–O–, P–O–, S–O– связей. Если по высокочастотной области связь однозначно не определяется, обращаются к области деформационных колебаний, и наличие той или иной связи подтверждается присутствием деформационной полосы поглощения, относящейся к данной связи. Так, если в области 1000–1100 см^-1 наблюдается интенсивная полоса поглощения, то ее можно отнести к колебанию Si–O-связи только тогда, когда в спектре имеется интенсивная полоса поглощения в области 400–500 см^-1. При отсутствии таковой, но при появлении полосы в области 550–650 см^-1, можно с уверенностью говорить о наличии связи Р–О– и т.д. (рис. ). Аналогично поступают и при исследовании спектра известного вещества, только расшифровка сводится к поискам по таблицам частот определенных связей. После идентификации возможно большего числа полос, по количеству полос тех или иных связей, их положению в спектре и относительной интенсивности можно судить о локальной симметрии отдельных узлов кристаллической решетки, координации элементов и т.п.