Бухоро- 2022 Ўзбекистон республикаси олий ва ўрта махсус таълим вазирлиги бухоро давлат университети

34 – расм. КН тарқалиш спектрофотометр схемаси.
1 – лазер нур манбаи; 2 – кўзгулар; 3 – конденсорли ёритгич мосламасига жойлаштирилган модда намунаси (кюветада), 4 – анализатор; 5 – 2 хил монохроматлаш учун нур кириш, оралиқ ва чиқиш дарчалари; 6 – объектив линзалар; 7 – дифракцион панжара; 8 – фотоэлектронли кўпай тиргич; 9 – кучайтиргич; 10 – спектр сигналларини қабул қилувчи мослама.

Расмдаги чизиқлар _______________ лазер нур тутами ___.___.___.___.___ электр сигналлар.

35 – расм. КН – таралиш спектрометрии кюветалари
(А) – кўп йўналишли газлар солинадиган кювета; (Б) – суюқ ва кукунли моддалар учун кювета (капилляр), (В) – катталик моддалар учун кювета.
Мазкур усул яратилиб моддалар таҳлили ва тадқиқида ишлатила бошланган дастлабки даврда, нур манбаи сифатида симобли чироқлардан фойдаланган ва бунда асосан микрофотографик тарзда нисбатан оддий спектрлар олинган. Ҳозирга пайтда эса икки ва ҳатто уч марталаб монохроматланган нурлар шу жумладан лазер нурларидан фойдаланадиган КН – таралиш спектрограф қурилмалар ишлаб чиқилган бўлиб улардан моддалар таҳлили ва тадқиқида кенг қўлланилмоқда. Ана шундай асбоб (қурилма) схемаси 34 – расмда ва унда қўлланиладиган кювета (модда намунаси солинадиган идиш) ларнинг схематик кўринишлари 35 – расмга тасвирланган.
КН – таралиш спектроскопия усулида бошланғич нурланиш манбаи сифатида лазер нурлардан фойдаланиш кўп қулайликлар яратади. Чунки бундай нур юқори қувват (10 ватт ва ундан ортиқ)га эга. Айнан шундай нур туфайли амалда ҳар хил ҳолатда: суюқ, газ, қаттиқ, шу жумладан, қотишма моддалар билан улар намунаси жуда оз бўлганда ҳам бемалол самарадор анализ олиб бориш таъминланади, таҳлил қилинадиган модда газ ёки суюқ бўлса –10-4 см³, қаттиқ ҳолда эса, - 10-4 г атрофида миқдор етарли бўлади. Мазкур усул билан модда аралашмалари, металл котишмаларни ўрганиш алоҳида аҳамият касб этади. Бунда бирикма таркибидаги компонентлар нисбий таксимоти узаро жойлашиш ҳолатлари тузилмалари ҳамда ҳар бир компонентнинг сифат-миқдор кўрсаткичлари ва бошқа илмий маълумотлар қўлга киритилади.
Маълумки, молекула ички тебранма ҳаракати ҳар доим ундаги атом (ёки ион) ларга тегишли валентлик бурчаги ва мавжуд боғларнинг ўзгариши билан амалга ошади. Шунинг учун ҳам молекула тебранишларини валентлик ва деформацияли тебраниш хилларга бўлиб қаралади. Валентлик тебранишда асосан молекуладаги кимёвий боғларнинг узун-қисқа кўринишлар бўлиб ўзгариши, лекин улар орасидаги бурчак тахминан ўзгармайдиган ҳолат тушунилади. Деформацияли тебранишда эса, аксинча, боғлар орасидаги бурчак ўзгаради. Деформацияли тебранишда, шунингдек нафақат ички, балки молекулага оид ташқи тебранишлар ҳам назарда тутилади: ички тебранишда – молекулани ташкил қилувчи атомлар орасидаги бурчаклар ўзгариши тушунилади ва ҳисобга олинади.
Молекулага хос умумий тебранишни амалда ўрганиш вақтида унга тегишли муайян структуравий элемент тубраниш частотаси (қайтарилиш даражаси) ни аниқлаш асосий вазифалардан ҳисобланади. Демак, тажрибада молекула тебраниши спектрограммаси олиниб, ундан молекула ва ундаги барча гуруҳларга хос «ҳарактерли частота» лар қийматлари топилади. Ана шундай маълумотларни олишда, айниқса, ИК – спектроскопия усулининг аҳамияти беқиёс.
Таъкидлаб ўтиш жоизки, иссиқлик энергиясини ўзида тутувчи ИК– нурларни XYIII аср охирида У.Гершел кашф этган эди. Кейинчалик ИК– нурланиш, 3 хил тўлқин узунлиги (λ)га эга бўлган (λ₁=0,75-2,5, λ₂=2,5-25 ва λ₃=25 мкм) нурлар мажмуасидан ташкил топганлиги маълум бўлди. Айтайлик, ўрганиладиган муайян модда N та атомдан ташкил топиб тўғри чизиқли конформацияга эга бўлмасин. Ана шундай молекуланинг тебраниш эркинлиги даражаси 3N -6 га тенг. Унга ИК – нурлар таъсир этганда маълум тўлқин узунликдаги нурлар ютилиб, молекулада тебранма ҳаракатда бўлган атом (ёки атомлар гуруҳи) га оид характерли частотада нурланиш спектри кузатилади. Шу кунгача фанда маълум бўлган барча тур атом ёки ионлар учун тажрибада олинган спектрограммалардан аниқланган «характерли частоталар» қийматлари катор маълумотномаларда келтирилган. Шу нарса аниқланганки, олинган спектрларда, масалан, - ОН гуруҳининг валентлик тебранма частотаси 2500-3700 см-1, - СН учун 2800-3100, =С=О учун 1600-1900, -С= N учун 2100-2300 см-1 даги максимумларга тўғри келади. Худди шунга ўхшаш атомлар гуруҳлари учун деформацияли тебраниш частоталари ҳам маълум бўлиб, уларнинг қийматлари жадвал кўринишида маълумотнома (ёки махсус илмий манба)ларди келтирилган.
Одатда, спектранализда тегишли миқдорий қийматларни ифодалаш учун «тўлқин сони» ёки «нурланиш частотаси» кўрсаткичидан фойдаланилади, уни ν билан белгилаш қабул қилинган. У тўлқин узунлиги (λ) га тескари қийматда бўлади, яъни . Мисол учун, нур тўлқин узунлиги 1 мкм (10 – 4 см) деб қабул қилинса, у ҳолда: см^-1 кўринишида ёзилади. Шундай қилиб, «тўлқин сони» ни 1см масофадаги «нурланиш частотаси» дейиш мумкин.
Юқорида баён қилинган илмий тушунча ва маълумотлардан келиб чиққан ҳолда, таъкидлаш мумкинки, муаян моддага йўналтирилган ИК–нурлар молекулаларга ютилиб (абсорбцияланиб) унинг таркиб – тузилмасидаги атомлар, атомлар гуруҳи ва улар ўртасидаги турли боғланишларнинг энергетик ҳолатлари, умуман молекула тузилмасидаги ўринларини тўлқин сони (нурланиш частотаси) қийматларида ифодалайди. Янада оддий ифодаласак, ИК – нур ютилиши чизиғи-полосаси спектрограммада хос max.-min. нуқтали чизиқлар пайдо бўлади.
Спектрограммани миқдорий таҳлил қилиш учун Бугер-Ламберт-Бер тенгламаси: дан фойдаланилади. Бунда: К_ν-ν частотали нур ютилиш кўрсаткичи (маълумотномалардан топилади); с – модда концентрацияси (молекулалар сони); d – текширилаётган модда намунасининг қалинлиги; I_oν ва I_ν – моддага тушган бошланғич ва ундан ўтаётган ν частотали нурлар ёрқинлик даражалари. Борди-ю, тажриба вақтида ўрганилаётган модда миқдори с (концентрация) ни аниқлаш имкони бўлмаса, у ҳолда, Бугер-Ламберт-Бернинг кўринишдаги тенгламасидан фойдаланилади. Айрим математик шартларни қабул қилиб, жумладан: I_ov/I_v=T_v «ўтказаш,» (I_o – I_v)/I_o=1 – T=П « ютилиш» деб аталадиган ифодаларни белгилаб олиб D=lgT=lg(I_o/I_v)=K_vcd ёзиш ҳам мумкин, D=K_vcd о п т и к з и ч л и к кўрсаткичи ҳисобланади.
Шуни алоҳида таъкидлаш керакки, моддага нур тушганда, бунда нафақат нурнинг модда томонидан ютилиши, қисман уни модда молекулалари томонидан сочиб юборилиши ҳам мумкин. Шуни ҳисобга олиб Бугер-Ламберт-Бер тенгламасини кўринишида ёзиш қабул қилинган. K_vp – нур сочилиш коэффициенти.
Энди ИК–спектроскопия усули амалиёти хусусида батафсилроқ маълумот берамиз. Замонавий ИК – спектрофотометрнинг илк нусхалари ХХ асрнинг 60-чи йилларида яратилиб кимёвий бирикмалар таҳлил ва тадқиқида кенг қўлланила бошланди. Улар ёрдамида асосан 2–хил йўналишли ИК нурлардан фойдаланган ҳолда, ҳам органик, ҳам анорганик бирикмалар тебранма молекуляр спектрлари олиниб, ўрганилаётган молекулалар таркиб-тузилмалари тўғрисида аниқ илмий тушунчаларга эга бўлинади. 36 – расмда замонавий ИК – спектрофотометри тузилмасининг схемаси берилган.
ИК – нурларни ҳосил қиладиган манба сифатида одатда силит (Si – карбиди) стержни олиб, унга электр токини йўналтириб юқори даража (1000^оС)да қиздирилади. Физик-кимёвий таҳлил ва тадқиқ қилиш мақсадлари учун ИК – нурларнинг эса, қисқа тўлқин узунлигидаги 0,75-2,5 мкм дан фойдаланилади. Уларни ҳосил қилиш учун симобли лампалар жуда қўл келади.
Спектрометрларда қўлланиладиган оптик кўзгулар тизимларини тайёрлаш учун LiF, NaCl, KBr, CsJ ва бошқа анорганик тузлардан фойдаланилади. Модда спетрини ўзида мужассамлайдиган спектрофотометр қисмида махсус газлар жойлаштирилган бўлиб, улар нур таъсирида қизишиб, шу жойдаги фотоэлементга таъсир этади. Бунинг натижасида таъсир кучга уйғун тарзда электр сигналлари ҳосил бўлади ва улар ўзи ёзадиган мосламага йўналтирилиб спектрограмма–текшириладиган моддaга хос спектр чизиқлари намоён бўлади.






------------------------ ИК – нурлар,
___________ механик богланиш,
__.__.__.__.__ электр сигналлар