ИК спектры гидратированного CаSO4 в среднем инфракрасном диапазоне

Статья посвящена исследованию влияния влажности образцов алебастра (строительного гипса) на форму их ИК спектров в диапазоне волновых чисел 500–4000 см−1. Для этого экспериментальными методами нарушенного полного внутреннего отражения исследованы ИК спектры дистиллированной воды и образцов алебастра с влажностью 0, 26, 106, 132, 159, 185 и 212% при температуре 23°С. Методами, базирующимися на использовании теории функционала плотности с обменно-корреляционным потенциалом XLYP, рассчитаны волновые числа и интенсивности компонентов ИК спектров кластеров CaSO4(H2O)n для 0 < n < 16. С помощью гауссовых кривых с ширинами, оцененными из эксперимента, определены формы полос валентных колебаний воды. При расчете структуры CaSO4(H2O)n выполнена оптимизация положений атомов в различных структурных модификациях кластеров. В качестве критерия выбора оптимальной структуры кластера служило минимальное значение полной энергии, а для кластеров с большим числом атомов этот критерий применялся к изначально выбранному изомеру. На основе результатов расчетов объяснены трансформации измеренных спектров (изменения волновых чисел и интенсивностей) при изменении влажности образцов. Сравнение экспериментальных и теоретических спектров в диапазоне волновых чисел 3500–3900 см−1 позволило отнести исследованный порошок алебастра к совокупности кластеров разного размера: 2(CaSO4(H2O)0.5), 2(CaSO4(H2O)0.5 + 0.5H), 4(CaSO4(H2O)0.5), включая и кластер кристаллического гипса: 2(CaSO4(H2O)2). Достигнутое согласие в положении и форме экспериментальных и теоретических полос воды в спектрах образцов разной влажности обосновывает адекватность теоретического описания гидратации CaSO4.

ИК спектр, метод НПВО, гидратация CaSO4, кластерный метод, электронная и пространственная структуры, метод DFT