Отнесение частот в спектре жидкой воды
Типы колебания |
Положения максимума полос поглощения см-1 |
Крутильное νL |
780 |
Деформационная ν2 |
1645 |
Составная νL + ν2 |
2150 |
Валентное симметричное ν1 |
3450 |
Валентное симметричное ν3 |
3600 |
Обертоны 2ν2 |
3290 |
Полоса поглощения при 1620см-1 отнесена к деформационной моде димера. Эта частота несколько выше, чем деформационная мода изолированной молекулы (1596 см-1). Сдвиг полосы деформационного колебания воды в сторону высоких частот при переходе от жидкого состояния к твердому приписывают появлению дополнительной силы, которая препятствует изгибу О-Н связи. Деформационная полоса поглощения имеет частоту 1645см-1 и очень слабо зависит от температуры. Она мало изменяется и при переходе к свободной молекуле при частоте 1595см-1. Эта частота мало изменяется и в растворах солей. Она оказывается достаточно стабильной, в то время как изменение температуры, растворение солей, фазовые переходы существенно влияют на все остальные частоты. Цундель (1971) предполагает, что постоянство деформационных колебаний связано с процессами межмолекулярного взаимодействия, а именно обусловлена изменением валентного угла молекулы воды в результате взаимодействия молекул друг с другом, а также с катионами и анионами.
Инфракрасные
спектры поглощения воды
в области основных частот.
Система |
Тип колебания |
Волновое число см-1 |
1 |
2 |
3 |
Мономер (пар) |
Валентное О-Н
Деформационное
Н-О-Н |
3756
3652
3657
1595 |
Мономер (тверд.) |
Валентное О-Н
Деформационное
Н-О-Н |
3725
3627
1600
1615
|
Димер (тверд.) |
Валентное О-Н
Деформационное
Н-О-Н |
3691
3546
1620
1610-1621 |
Тример (тверд.) |
Валентное О-Н
Деформационное
Н-О-Н |
3510
3355
1633
|
Более высокомолекулярные олигомеры
(тверд.) |
Валентное О-Н
Деформационное
Н-О-Н |
3318
3360
3270
3256
3240
3222
3210
1644-1645
1635
1585 |
«Полимерная» вода (жидк.) |
Валентное О-Н
Деформационное
Н-О-Н |
3480±20
3425±10
1645±5 |
Трудности использования инфракрасной спектроскопии на практике являются не только техническими, но связаны также с отсутствием методики, позволяющей применить математический анализ при определении частот колебаний и отнесении их к той или иной химической связи.
На основе результатов инфракрасной спектроскопии можно разработать химически надежный, воспроизводимый, допускающий стандартизацию метод анализа водных систем. В этом отношении определенные преимущества представляет инфракрасная спектроскопия низкого разрешения, которая позволяет по флуктуации коэффициентов пропускания определить степень влияния, присутствующих в исследуемой системе веществ на структурную организацию водной основы растворов и биологических жидкостей.
|