Методика измерений

ФИЗИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ
ИЗУЧЕНИЯ МИНЕРАЛОВ(Ч.II)
Коровкин М.В.
1
Методика измерений
Для получения удовлетворительного спектра
поглощения
исследуемого
вещества
необходимо применять порошок с размером
частиц меньше длины волны падающего
излучения ( т.е. около 2 микрон и менее).
2
Методика измерений
• Образец минерала растирается в агатовой
ступке с маслом (парафиновым).
• Пасту переносят на одну из подложек ( из
LiF, KCl или KBr) и накрывают другой
пластинкой, что заставляет ее растекаться в
тонкую пленку.
• Количество образца от 1 до 10 мГ и две
капли масла ( 25 мГ), получаются слои с
содержанием образа около 1 мГ / см2 , что
соответствует тощине слоя пасты около 0,01
3
мм.
Методика измерений
ИЛИ:
тонко измельченная проба смешивается с
очень чистым порошком KBr , помещается в
прессформу и прессуется под большим
давлением ( 10 т / см2 )
в прозрачные
тонкие диски. Эта методика особенно
удобна для количественных исследований и
для работы с редкими веществами.
4
Спектр
поглощения
характеризуется
длиной волны λ ,
при которой
наблюдается
максимальное
оптическое
поглощение (I)
5
Инфракрасные спектры поглощения карбонатов:
1 — кальцит. 2 — кобальтовый шпат, 3 — доломит,
6
4 — анкерит, 5 — арагонит
Интерпретация спектров
Класс минерала
Положение полос, см -1
Силикаты
SiO4
1100-900
Бораты,
BO3 , BO4
13001150
830-740
500-400
1050-900 780-660
Фосфаты,
PO4
11001000
830-780
650-500
Арсенаты,
AsO4
900-780
550-400
350
Сульфаты,
SO4
12501000
650-610
450
7
Интерпретация спектров
Класс минерала
Карбонаты
CO3
Нитраты
NO3
Положение полос, см -1
14501410
13801350
880-860 740-680
840-815
Вольфраматы, WO4
930-810
450-400 320
Молибдаты, MoO4
950-810
450-400 320
1150-830
480-450 350
Ванадаты,
VO4
8
Интерпретация спектров
карбонатных минералов
• Основную массу встречающихся в природе
карбонатов образуют безводные нормальные
соли двухвалентных металлов, обладающих
достаточно большими ионными радиусами Мg, Fе, Мn, Са, Sr и Ва. Реже встречаются
безводные карбонаты Сu, Zn, Рb. Минералы,
в состав которых входят эти катионы, часто
представляют собой основные соли.
9
Интерпретация спектров
карбонатных минералов
• Встречающиеся в природе карбонаты
двухвалентных металлов в зависимости от ионного
радиуса катионов образуют, как правило,
кристаллическую решетку двух сингоний тригональную (ряд кальцита) и ромбическую (ряд
арагонита).
• Главным элементом кристаллической структуры
нормальных и основных карбонатов является
группа [СО3]2- - это плоский треугольный
комплексный ион, который играет в соединениях
роль двухзарядного аниона.
10
Интерпретация спектров
карбонатных минералов
• Две полосы поглощения между 11 и 12 m и
13 и 14 m, смещаются в более длинноволновую
область с увеличением полного радиуса
двухвалентных катионов в минерале в ряду
магнезит - смитсонит (цинковый шпат) - сидерит родохрозит (марганцевый шпат) -кальцит в
кальцитовой группе и в ряду доломит - анкерит кутнагорит в доломитовой группе.
Понятно, что более длинные межатомные расстояния
будут давать более низкие частоты колебаний, то
есть большие длины волн.
11
Интерпретация спектров
карбонатных минералов
• Для всех изученных карбонатов, за
исключением карбоната лития, имеет место
почти линейная зависимость между частотой
центра полосы при 880-850 см-1 и
логарифмом массы катионов.
• Полоса между 13-14 m является наиболее
диагностической и применяется как для
качественного, так и для количественного
определения минеральной конституции
породы.
12
Количественный анализ.
метод базовой линии.
Интенсивности полос
измеряются величиной
отрезков, проходящих через
максимум поглощения и
заключенных между линией
100% погло-щения и базовой
линией
В спектре для выбранной
полосы определяют условное
поглощение (b/a), условное
пропускание (c/a) и
условную экстинцию
( lg c/a).
13
Количественный анализ.
метод базовой линии.
По построенному графику зависимости,
например, пропускания от концентрации
вещества, определяют концентрацию
веществ для исследуемой минеральной
смеси.
Метод базовой линии дает достаточно
высокую точность в особенности для
интервала составов от 10 до 90% для
двухкомпонентной смеси.
14
Возможности метода ИКС
• определение ( идентификация минерала
• исследование изоморфных замещений и
полиморфизма
• определение минерала в смеси
• определение неупорядоченных и
скрытокристаллических фаз
• идентификация гидроксильных групп,
молекул воды в минералах
15
Возможности метода ИКС
помощью ИК-спектров успешно
различаются
кристаллические
формы карбоната кальция,
этот
метод
является
более
чувствительным,
чем
обычные
методы рентгенографии.
C
16
Преимущества метода ИКС
• Спектры инфракрасного поглощения
могут получены практически для всех
веществ независимо от их физического
состояния, цвета, кристаллической
формы, молекулярного веса, числа
компонентов, растворимости и числа
фаз. Методы ИКС применимы для
любого из трех агрегатных состояний
вещества.
17
Преимущества метода ИКС
• экспрессность,
• простота,
• экономичность : для исследования
необходимо всего несколько
миллиграммов вещества;
18
СПАСИБО
ЗА ВНИМАНИЕ
19