Научная электронная библиотека

Практикум по спектроскопии. Вода в минералах: Учебное пособие

Шишелова Т. И., Созинова Т. В., Коновалова А. Н.,

Лабораторная работа № 6: Определение ориентации ОН-связи во флогопите

Цель работы: уточнение структуры флогопита.

Основные понятия

Молекулы в газе или жидкости имеют случайную ориентацию в пространстве. Таким образом, при поглощении света никакое направление не является преимущественным, и интенсивность поглощения есть величина усредненная и не зависит от угла падения или поляризации излучения.

Для кристаллических твердых тел ситуация совершенно иная. Излучение будет поглощаться только в том случае, если его электрический вектор имеет составляющую в направлении возможных колебаний молекулы. Поэтому интенсивность поглощения будет зависеть от угла падения и направления поляризации.

Интенсивность поглощения на частотах, ассоциирующихся с частотой колебания ОН-связи в слюдах, также является функцией угла между направлениями связи и плоскостью электрического вектора излучения.

Если предположить, что диполи распределены изотропно по азимутальному углу, образуя некоторый конус с углом 2g при вершине, то оптическая плотность может быть выражена формулой:

, (1)

где D=lg(I₀/I) - оптическая плотность,

- коэффициенты отражения перпендикулярно и параллельно поляризованного излучения, рассчитанные по формулам Френеля:

; .

Для малых углов:

где d - толщина кристалла слюды; n - показатель преломления слюды; i - угол падения излучения; r - угол преломления; I₀ - интенсивность падающего и I - прошедшего излучения; k=D/α - коэффициент поглощения.

Порядок выполнения работы

Ознакомиться с данными по ориентации ОН-связи в слюдах (по теоретической части и рекомендуемой литературе).
Приготовить образцы слюды - флогопита одинаковой толщины.
Произвести измерение толщины образцов d с помощью микрометра.
Установить образец слюды на специальный держатель, позволяющий фиксировать угол наклона образца к падающему излучению.
Установить образец под углом i=90⁰ к падающему излучению.
Снять ИК-спектр образца в области валентных колебаний ОН-связи (n=3500-4000 см^-1).
Аналогичную съемку провести для углов i=80⁰, 70⁰, 60⁰.
Для характеристической линии спектра валентных колебаний ОН-связи флогопита n = 3700 см^-1 провести базовую линию. Рассчитать оптическую плотность D в максимуме полосы поглощения.
Данные занести в таблицу 6.1.
Используя табличные данные и формулу (1), определить ориентацию ОН-связи (g) во флогопите.
Провести анализ полученных данных.