ИК-спектроскопия этанола в криоматрице азота при различных концентрационных соотношениях

Abstract

Проведены ИК-спектрометрические исследования тонких пленок криовакуумных конденсатов смеси этанол–азот, образующихся в процессе соконденсации смеси газов различной концентрации на охлаждаемой металлической подложке. Температура конденсации Тс = 16 К. Давление газовой фазы в процессе криоосаждения Р = 10⁻⁵ Торр. Диапазон концентраций этанола в азоте от 0,5 до 10%. Толщина пленок варьировалась от 1 до 30 мкм. Спектральный диапазон измерений составил 400–4200 см⁻¹. На основании анализа полученных ИК-спектров и сопоставления результатов с данными других авторов сделан вывод о присутствии в матрице азота мономеров и димеров этанола. На это указывает полоса поглощения на частоте 3658 см⁻¹, обусловленная колебаниям О–Н-связи мономеров и димеров этанола. Существование у этой полосы локальных минимумов на частотах 3645 и 3658 см⁻¹ связано с наличием у молекулы этанола двух конформационных состояний: anti (3658 см⁻¹) и gauche (3645 см⁻¹). Кроме того, присутствие в матрице димеров и мономеров этанола проявляется в виде полос поглощения на частотах 1259 и 1276 см⁻¹, относящихся к деформационным колебаниям δ(CОH) anti- и gauche-изомеров соответственно, а также полос, соответствующих комбинации валентных колебаний ν(ССО) с вращательными колебаниями метиловой группы r(СН₃), относящихся к димерам-anti (ν = 1090 см⁻¹) и мономерам-anti (ν = 1095 см⁻¹). Локальные минимумы в интервале 3000–3600 см⁻¹ указывают на наличие в матрице циклических димеров, тримеров и тетрамеров, а также гексамеров. Широкая полоса в интервале 3250–3330 см⁻¹ означает наличие в матрице крупных полиагрегатов, в которых молекулы этанола находятся в водородосвязанном состоянии (multimer).

Проведено ІК-спектрометричні дослідження тонких плівок кріовакуумних конденсатів суміші етанол–азот, що утворюються в процесі соконденсації суміші газів різної концентрації на охолоджуваній металевій підкладці. Температура конденсації Тс = 16 К. Тиск газової фази в процесі кріоосадження Р = 10⁻⁵ Торр. Діапазон концентрацій етанолу в азоті від 0,5 до 10%. Товщина плівок варіювалася від 1 до 30 мкм. Спектральний діапазон вимірів склав 400–4200 см⁻¹. На підставі аналізу отриманих ІК-спектрів і зіставлення результатів з даними інших авторів зроблено висновок про присутність у матриці азоту мономерів і димерів етанолу. На це указує смуга поглинання на частоті 3658 см⁻¹, обумовлена коливанням О–Н-зв'язка мономерів і димерів етанолу. Існування у цій смузі локальних мінімумів на частотах 3645 і 3658 см⁻¹ пов'язано з наявністю у молекули етанолу двох конформаційних станів: anti (3658 см⁻¹) та gauche (3645 см⁻¹). Крім того, присутність у матриці димерів і мономерів етанолу проявляється у вигляді смуг поглинання на частотах 1259 і 1276 см⁻¹, що відносяться до деформаційних коливань δ(CОH) anti- та gauche-ізомерів відповідно, а також смуг, що відповідають комбінації валентних коливань ν(ССО) з обертальними коливаннями метилової групи r(СН₃), що відносяться до димерів-anti (ν = 1090 см⁻¹) та мономерів-anti (ν = 1095 см⁻¹). Локальні мінімуми в інтервалі 3000–3600 см⁻¹ указують на наявність у матриці циклічних димерів, тримерів і тетрамерів, а також гексамерів. Широка смуга в інтервалі 3250–3330 см⁻¹ означає наявність у матриці великих поліагрегатів, у яких молекули етанолу перебувають у воднезв’язаному стані (multimer).

Infrared spectroscopy researches of thin films of cryovacuum condensates of ethanol–nitrogen mixture formed in the process of co-condensation of different gases mixture of different concentration on a cooling metal substrate were carried out. Temperature of condensation was Т с = 16 К. Pressure of gas phase in the process of cryoprecipitation was Р = 10⁻⁵ Torr. The ethanol concentration in nitrogen was varied from 0,5 to 10%. The thickness of films was varied from 1 to 30 μm. The spectral range of measurements was between 400 and 4200 cm⁻¹. The analysis of the infrared spectra taken and the comparison with the results of other authors made it possible to suggest the existence of monomers and dimers of ethanol in the matrix of nitrogen. This is evidenced by the absorption band at a frequency of 3658 cm⁻¹ conditioned by the O–H oscillation bond of monomers and dimers of ethanol. The existence of local minima at frequencies of 3645 and 3658 cm⁻¹ in this band is connected with the presence of two conformational conditions of ethanol molecule—anti (3658 cm⁻¹) and gauche (3645 cm⁻¹). In addition, the presence of dimers and monomers of ethanol in the matrix results in the appearance of absorption bands of frequencies 1259 and 1276 cm⁻¹, which are responsible for by the deformation oscillations of δ(CОH) anti- and gauche isomers, and also in bands related to the combination of valence vibrations ν(ССО) and rotatory ones of methyl group r(СН₃), caused by dimers-anti (ν = 1090 cm⁻¹) and monomers-anti (ν = 1095 cm⁻¹). The local minima in the interval 3000–3600 cm⁻¹ also shows the presence of cyclic dimers, trimers, tetramers and hexamers in the matrix. The broad band in the interval 3250–3330 cm⁻¹ means that there are large polyaggregates in the matrix, in which molecules of ethanol are in the hydrogen-bond condition (multimer).