DOI: 10.17586/2226-1494-2018-18-1-15-23


УДК533.9.082.5

ИССЛЕДОВАНИЕ ОПТИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ЯНТАРЯ (СУКЦИНИТА) МЕТОДОМ ИНФРАКРАСНОЙ СПЕКТРОСКОПИИ

Верховская Я. И., Прокопенко В. Т., Сапунова Н. П.


Язык статьи - русский

Ссылка для цитирования: Верховская Я.И., Прокопенко В.Т., Сапунова Н.П. Исследование оптических свойств янтаря (сукцинита) методом инфракрасной спектроскопии // Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики. 2018. Т. 18. № 1. С. 15–23. doi: 10.17586/2226-1494-2018-18-1-15-23

Аннотация
Предмет исследования. Предложено решение проблемы идентификации янтаря (сукцинита) как природного полимерного материала органического происхождения на основе получения его инфракрасных спектров поглощения методом инфракрасной спектроскопии. Предложенный метод позволяет получить как его вещественный, так и элементный составы. В условиях растущего спроса на применение подобных композиционных (сложносоставных) материалов в промышленном масштабе и недостаточности существующих методов по определению их состава предложенный метод может стать новым решением проблемы идентификации. Метод. Основу предлагаемого метода исследования сукцинита с использованием инфракрасной спектроскопии составляет просвечивающая спектроскопия с измерением зеркального и диффузного отражения. Для исследования использованы инфракрасный Фурье-спектрометр VERTEX 70 (BRUKER), интерферометр RockSolid™ с микроскопом HYPERION 1000В. В качестве исследуемых объектов использованы образцы янтаря Пальмникенского месторождения, полученные в городе Калининграде Российской Федерации. Подобраны образцы различной степени прозрачности и термической обработки. Основные результаты. Получены и представлены в сравнении данные инфракрасных спектров сукцинита, полученные предложенным способом инфракрасной спектроскопии. Показаны отличительные характеристики в четырех основных группах спектров: 1700–1735 см–1, 1640 см–1, 2800–3000 см–1, 3400–3480 см–1, вне зависимости от характеристик прозрачности материалов. На полученных инфракрасных спектрах экспериментально выделены пять основных связей, которые могут быть использованы как характерные признаки для идентификации и диагностики сукцинита Пальмникенского месторождения по вещественному составу. Влияние термической обработки янтаря на дифференциацию его структуры, в частности, перестроение группы С–О, затрудняет идентификацию в термически обработанных материалах и требует дальнейшего исследования. Практическая значимость. Предложенный метод может представлять интерес в области теории материаловедения и в исследованиях, связанных с процессами идентификации, обработки и изготовления продукции из янтаря. Выполненные исследования могут найти применение при синтезе высокомолекулярных соединений, а также в вопросах, связанных с развитием и распространением различных областей применения материалов органического происхождения, в частности, сукцинита.

Ключевые слова: инфракрасные спектры, методы спектроскопии, янтарь, сукцинит, спектроскопия, спектрометрия, спектры поглощения

Благодарности. Авторы выражают благодарность за привнесенный вклад и всестороннюю поддержку при подготовке и проведении настоящего исследования директору Института декоративно-прикладного искусства СПГУПТД, д.т.н., проф. Л.Т. Жуковой, заведующему кафедрой минералогии, кристаллографии и петрографии Горного университета, д.г-м.н., проф. М.А. Иванову, ведущему инженеру кафедры минералогии, кристаллографии и петрографии Горного университета, к.г-м.н. Е.А. Васильеву, заведующему кафедрой приборостроения Горного университета, д.т.н., проф. А.И. Потапову.

Список литературы
 1.      Мартиросян О.В., Богдасаров М.А. Ископаемые смолы: диагностика, классификация и структурные преобразования в условиях термального воздействия // Вестник Института геологии Коми НЦ УрО РАН. 2014. № 4(232). С. 10–15.
2.      Богдасаров М.А., Богдасаров А.А., Мартиросян О.В. Инфракрасная спектрометрия ископаемых смол из меловых отложений Болгарии // Вестник Института геологии Коми НЦ УрО РАН. 2011. № 4. С. 15–17.
3.      Коноваленко С.И., Богдасаров М.А. ИК-спектрометрия ископаемых смол Балтийско-Днепровской и Чулымско-Енисейской субпровинций Северной Евразии // Вестник Том. гос. ун-та. 2008. № 314. С. 201–203.
4.      Kosmowska-Ceranowicz B. Atlas widm w podczerwieni żywic kopalnych świata, subfosylnych i niektórych imitacji bursztynu [Infrared spectra atlas of fossil resins, subfossil resins and selected imitations of amber] / In: Widma IR żywic świata. Charakterystyka ich holotypó [ATLAS Infrared spectra of the World’s resins. Holotype Characteristics].Warszawa: Wyd. PAN Muzeum Ziemi, 2015. P. 5–210.
5.      Kosmowska-Ceranowicz B, Wagne-Wysiecka E., Całka S. Diagnostyczne pasma IRS po modyfikacji bursztynu [Diagnostic IRS bands in modified amber]. Prace Muzeum Ziemi, 2012. N 50. P. 57–65.
6.      Богдасаров М.А. Ископаемые смолы Северной Евразии. Брест: БрГУ, 2005. 180 с.
7.      Савкевич С.С. Янтарь. Л.: Недра, 1970. 192 с.
8.      Alekseeva I.A., Samarina L.A. The question of the chemical structure of amber // Chemistry of Natural Compounds. 1966. V. 2. N 6. P. 351–356. doi: 10.1007/BF00564222
9.      Beck C.W., Wilbur E., Meret S. Infra-red spectra and the origin of amber // Nature. 1964. V. 201. N 4916. Р. 256–257. doi: 10.1038/201256a0 
10.   Hummel D.О., School F. Infrared Analysis of Polymers Resin and Additives, An Atlas. NY, Wiley, 1969. V. 1. Pt. 2.
11.   Kosmowska-Ceranowicz B. Succinite and some other fossil resins in Poland and Europe (deposits, finds, features and differences in IRS) // Estudios del Museo de ciencias naturals de Alava. 1999. V. 14. N 2. Р. 73–117.
12.   Shashoua Y. Degradation and Inhibitive Conservation of Baltic Amber in Museum Collections. The National Museum of Denmark, 2002. 44 p.
13.   Virgolici M., Petroviciu I., Teodor E.D., Litescu S.C., Manea M.M., Medvedovici A., Ponta C.C. TD/CGC/MS and FT-IR characterization of archaeological amber artefacts from Romanian collections (Roman age) // Revue Roumaine de Chimie. 2010. V. 55. P. 349–355.
14.   Орлов Н.А., Успенский В.А. Минералогия каустобиолитов. М.; Л.: АНСССР, 1936. 198 с.
15.   Anderson K.B., Winans R.E., Botto R.E. The nature and fate of natural resins in the geosphere – II. Identification, classification and nomenclature of resinites // Organic Geochemistry. 1992. V. 18. N 6. Р. 829–841. doi: 10.1016/0146-6380(92)90051-X
16.   Anderson K.B., Crelling J.C. Amber, Resinite and Fossil Resins. ACS Symposium Series. 1996. V. 617. 297 p. doi: 10.1021/bk-1995-0617 
17.   Янтарь. Геологический словарь: в 2-х томах / Под ред. К.Н. Паффенгольца и др. М.: Недра, 1978.
18.   Fawcett A.H. Polymer Spectroscopy. NY: John Wiley & Sons, 1996. 400 p.
19.   Field L.D., Sternhell S., Kalman J.R. Organic Structures from Spectra. 4th ed. Wiley, 2008. 454 p.
20.   Silverstein R.M., Webster F.X., Kiemle D.J. Spectrometric Identification of Organic Compounds. 7thed. Wiley, 2005. 550 p.
21.   Беллами Л.Дж. Инфракрасные спектры сложных молекул / Под ред. Ю.А. Пентина. М.: Изд-во Иностранной литературы, 1963. 592 с.
22.   Дехант Я., Данц Р., Киммер В., Шмольке Р. Инфракрасная спектроскопия полимеров. М.: Химия, 1976. 471 с.
23.   Казицына Л.А., Куплетская Н.Б. Применение УФ-, ИК- и ЯМР-спектроскопии в органической химии. М.: Высшая школа, 1971. 264 с.
24.   Купцов А.Х., Жижин Г.Н. Фурье-КР и Фурье-ИК спектры полимеров. М.: Техносфера, 2013. 696 с.
25.   Наканиси К. Инфракрасные спектры и строение органических соединений. М.: Мир, 1965. 216 с.
26.   Преч Э., Бюльманн Ф., Аффольтер К. Определение строения органических соединений. Таблицы спектральных данных. М.: Мир, 2006. 438 с.
27.   Сильверстейн Р., Басслер Г., Моррил Т. Спектрометрическая идентификация органических соединений. М.: Мир, 1977. 592 с.
28.   Тагер А.А. Физико-химия полимеров: 2-е изд. М.: Химия, 1968. 536 с.
29.   Тарутина Л.И., Позднякова Ф.О. Спектральный анализ полимеров. Л.: Химия, 1986. 248 с.
Информация 2001-2018 ©
Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики.
Все права защищены.

Яндекс.Метрика