Физикавий ва физик – кимёвий усулларни сифат таҳлилда қўлланиши Кириш Сифат таҳлилда, жумладан фармацевтик таҳлилда, илгариги бобларда баён этилган аналитик реакциялардан ташқари, «Ускунавий усуллар»

Усулнинг назарий асослари ҳақида тушунча. Анъанага кўра ИҚ спектроскопияда нурнинг тўлқин узунлиги микронда (мкм, ) тўлқин сони эса тескари сантиметр (см^-1) да ўлчанади. Амалдатўлқин сонини «частота» деб номлашади (масалан «тўлқин сони 1600 см^-1» ўрнига «частотаси 1600 см^-1» деб ёзилади). Бу атамавий ноаниқлик кенг тарқалган бўлиб, маънолари бир бўлгани сабабли тушунмовчиликни келтириб чиқармайди.
ИҚ нурлар учта (20.1 жадвалга қаранг): 0,76 дан 2 μ гача ёки ˜13000 дан 5000 см^-1 гача – қисқа ИҚ; 2 дан-2,5 μ ёки 5000 дан 400 см^-1 гача ўрта ИҚ; 25-1000 μ ёки 400-10 см^-1 гача узун ИҚ соҳага ажратилган. Баъзан ўрта ИҚ нурлар соҳаси 2-15 μ гача белгиланади.
Моддани ИҚ – ютилиш спектрини ҳосил қилиш учун ўрганилаётган намуна: суюқлик, газ, пленка, кристалл, суспензия орқали ИҚ нурлар ўтказилади ва моддага тушаётган нур интенсивлиги ундан ўтган нур интенсивлигига, ёруғликни ютилиш қонуни асосида солиштирилади.
ИҚ спектрлар табиати, ҳосил бўлиш сабабини, қисқача кўриб чиқамиз. Аввал бу масалани энг оддий қўш атомли молекула (бир атомдан иборат молекулалар ИҚ ютилиш спектрларини намоён этмайди) мисолида кўриб чиқамиз. Сўнгра кўп атомли молекулаларга татбиқ этамиз.
Молекула ёки ионлар илгарилама, электрон, тебранма ва айланма энергияларга эга (ядроларнинг ички энергияси ҳисобга олинмади). Молекулани фазода бутунлигича ҳаракатланиш энергияси унинг илгарилама энергияси молекула таркибига кирувчи атомлар электронларини энергиялари – электрон энергия; атом ядроларини мувозанат ҳолати атрофида тебранма ҳаракат энергияси – тебранма энергия; молекула ёки ионни фазодаги айланма ҳаракати – айланма энергия дейилади. Электрон, тебранма ва айланма энергиялари узлуксиз эмас дискрет ўзгаради, яъни улар квантланган.
Масалан икки атомлик АВ молекуласини тебранма энергияси Е_{тебранма} ни қуйидагича ифодалаш мумкин (20.4):
Е_{тебранма} = hcω_e(ν + 1/2) - hcω_ex_e(ν + 1/2)² + hcω_ey_e(ν + 1/2)³… (20.4)
бу ерда: h – Планк универсал доимийси; с – ёруғлик тезлиги; ω_e – тебранишлик доимийси; ω_ey_e, ω_ex_e, ω_ez_e ва ҳоказо – ногармоник коэффициентлар; ν – тебранма квант сони 0, 1, 2... ν қийматларга эга (ν_мах – тебранма квант соннинг максимал қиймати). Одатда ω_e  ω_ex_e >> ω_ey_e >> ω_ez_e ва ҳоказо.
Агар ω_ex_e = 0, ω_ey_e = 0, ω_ez_e = 0 бўлса (20.4) тенглик қуйидаги 20.4 кўринишда бўлади:
Е_тебр = hcω_e(ν + 1/2) (20.5)
20.5 формула икки атомли молекуланинг тебранма спектрини гармоник ифодаси.
Молекула унга тушаётган нурнинг hν квант энергиясини ютиб (ν – ютлаган нур частотаси) қуйи тебранма ν, энергетик ҳолатдан юқорироқ ν₂ тебранма ҳолатга ўтиши натижасида нур ютилишинитебранма спектри ҳосил бўлади. КР спектрини ҳосил бўлиш сабаби ҳам шундай, аммо механизми ўзгача. Шундай қилиб ИҚ ёки КР спектрлардан тебранма ҳолат энергиялар орасидаги фарқни, тебранишлик доимийси ва молекула ёки ионни ангармонийлик доимийсини билиш мумкин. Танлов қоидасига мувофиқ фақат қўш атомли қутбли молекулар тебранма ҳолатлари орасида ўтиш кузатилади. КР спектрларида қутбли гетероядроли молекула билан бир қаторда қутбсиз, гамоядроли қўш атомли молекулаларда ҳам юқори тебранма ҳолатига ўтишни кузатиш мумкин.
Қадимги (классик) таълимот (квант назария эмас) гармоник ёндашувига биноан асосий тебранма частота, қўш атомли АВ молекулани гармоник тебраниши, яъни А ва В атомлари орасидаги кимёвий боғни А-В (пружина каби) қисқариб ва узайиб туришига мувофиқ келади.
Бу частота қуйидагича ифодаланади:
ν = (1/2)(k/μ)^1/2 (20.6)
бу ерда: k – муайян АВ молекулани куч доимийси; μ = m_Am_B/(m_A+m_B) – молекулани келтирилган массаси m_A ва m_B А ва В атомларнинг массалари.
АВ молекуланинг куч доимийси унинг А-В масофани мувозанат ҳолатига нисбатан чўзилиши ёки қисқаришига деформацияга қарши кучни ифодалайди ва миқдоран атомлар орасидаги масофани бир узунлик бирликга ўзгартирадиган кучга эга.
20.6 тенгликдан маълум бўлишича 2 атомли молекула учун муайян, биттагина тебраниш частотаси бўлиши мумкин, яъни тебранма ҳаракат эркинлик даражаси n = 1 бирга тенг. n – атомдан иборат молекула учун, агар у чизиқли молекула бўлса, тебранма ҳаракат эркинлик даражаси n = 3n – 5; чизиқли бўлмаганда n = 3n – 6 га тенг. Шунинг учун исталган кўп атомли молекуланинг тебранма энергияси 20.5 тенглик каби i ва j тебранма ҳолатларгина ҳисобга олинганда кўп хадли тенглама билан қуйидаги (20.7) кўринишда ифодаланади.


20.7 тенгликда ν₁ν₂… ν_3n-6 (ν_3n-5 – чизиқли молекула учун) тебранма квант сонлар; ω_i – тўлқин сонида ифодаланган, икки атомли молекуланинг тебраниш доимийсига ω_е ўхшаш маънога эга бўлган, тавсифий частота; x_ij – ногармониклик коэффициенти; i ва j чизиқли бўлмаган молекулалар учун 3N-6 гача, чизиқли молекулалар учун 3N-5 та қийматга эга бўлади. Ҳар бир тебранма квант сони қатор турли энергетик поғоналардан иборат: ν_i = 1, 2... ν_max. Бу ерда ν_max айни молекулани энг юқори энегетик поғонаси. 20.7 тенгламадан маълум бўлишига тебранма энергияси абсолют ноль ҳароратда ҳам, яъни барча тебранма квант сонлар нолга тенг бўлганда ҳам нолдан фарқли бўлади.
Соф тебранма спектрда ν_i = 0 поғонадан ν_i = 1 тебранма поғонага ўтиш асосий ўтиш ва унга тегишли частота асосий тебранма частота дейилади. (ν_i = 0 поғонадан ν_i = 2, 3, 4 ва хоқазо поғоналарга ўтиш) обертонлар ҳам кузатилиши мумкин, бир вақтни ўзида бир неча тебранма квант сонлар ўзгарадиган мураккаб ўтишлар кам бўлиши мумкин. Шундай қилиб, кўп атомли молекулани тебранма спектри икки атомли молекуланинг тебранма спектридан анча мураккаб. Энг интенсив ютилиш бандлари, асосий тебранма ҳолатдан биринчи тебранма ҳолатга ўтишга тегишли бўлади. Асосий ўтишга тегишли частоталар, тегишли шароитда КР спектрда кўринади.