Prezentace se nahrává, počkejte prosím

Prezentace se nahrává, počkejte prosím

Optické metody. Optické a separační metody Obsah přednášky UV-VIS spektroskopie Vibrační spektroskopie.

Podobné prezentace


Prezentace na téma: "Optické metody. Optické a separační metody Obsah přednášky UV-VIS spektroskopie Vibrační spektroskopie."— Transkript prezentace:

1 Optické metody

2 Optické a separační metody Obsah přednášky UV-VIS spektroskopie Vibrační spektroskopie

3 UV-VIS spektrometrie

4 Molekulová spektroskopie Interakce elektronů v molekulách UV – ultrafialová oblast (200 – 400 nm) VIS – viditelná oblast (400 – 800 nm) Princip: primární záření (190 – 800 nm) je absorbováno zředěnými roztoky molekul látky Pásová spektra

5 UV-VIS spektrometrie Abs. barvaVnímaná barva (doplňková) nmfialovážlutozelená nmmodrážlutá nmzelenáčervená nmčervenázelená

6 UV-VIS spektroskopie Sloučeniny bez chromoforů Jednoduché vazby (C-C, C-H) Sigma orbitaly Neabsorbují v UV-VIS oblasti Voda, n-hexan, ethanol ad. - použití jako rozpouštědla

7 UV-VIS spektroskopie Sloučeniny s jednoduchými chromofory Valenční elektrony v π orbitalech - organika Vazby C=C, C=O, N=N, N=O Maximální absorbance na vlnové délce v závislosti na typu chromoforu  C=O280 nm  C=N300 nm  N=N350 nm  C=S500 nm  N=O650 nm Vliv substituentu Vliv rozpouštědla

8 UV-VIS spektroskopie Aromatické sloučeniny Konjugované π systémy Spektra obsahují charakteristické pásy nad 200 nm Benzen a jeho deriváty, naftalen a polykondenzované uhlovodíky, jejich deriváty, heterocykly Absorpce v UV

9 UV-VIS spektroskopie Donor-akceptorové pásy, komplexy přechodných kovů Donor-akceptorové pásy  Široké a intenzivní pásy  Komplexy jódu s donory jako alkoholy nebo aminy, anorganické komplexy (PbI +, FeSCN 2+, Me(H 2 O) n 2+ ) Komplexy přechodných kovů  Slabé pásy nad 300 nm  Typické zbarvení roztoků iontů nebo krystalů

10 UV-VIS spektroskopie Lambert-Beerův zákon I 0 = I a + I A = log I 0 /I = -log T [%] I = I ax …….Bouguerův zákon I/I 0 = 10 -ax = T

11 UV-VIS spektroskopie Lambert-Beerův zákon A = ε. l. c ε – molární absorpční koeficient l – délka absorpčního prostředí c - koncentrace A = -log T [%]

12 UV-VIS spektroskopie Instrumentace

13 Zdroj  Deuteriová výbojka  Wolframová žárovka Kyvety  Skleněné  Křemenné  Průtočné

14 UV-VIS spektroskopie Aplikace Stanovení kovů  Barevné komplexy Dithizon (difenylthiokarbazon) – Hg, Cd, Co, Cu 1,10 – fenantrolin – Fe, Ag, Co Dimethyldioxim – Ni, Mo, Fe Stanovení organických látek Převedení na barevnou sloučeninu (činidla) Hodnocení čistoty org. látek (tabelovaná spektra) Kontinuální měření absorpce (kontrola čistoty) Studium chemických rovnováh Stanovení disociačních konstant kyselin a zásad Stanovení stechiometrie komplexů Spektrofotometrické detektory u separačních metod

15 Vibrační spektrometrie

16 Rotačně-vibrační přechody Molekulová spektrometrie Infračervená spektrometrie  Absorpce záření Ramanova spektrometrie  Rozptyl záření

17 Infračervená spektrometrie

18 Infračervená spektroskopie (IR, IČ) Interakce s molekulami látek Rotační a vibrační energie molekul Vlnové délky > 800 nm Pásová spektra Dělení IR oblasti Blízká (NIR): – 4000 cm -1, 800 – nm Střední (MIR): 4000 – 400 cm -1, – nm Vzdálená (FIR): 400 – 10 cm -1, – nm

19 IR spektroskopie K... silová konstanta vazby ... redukovaná hmotnost molekuly Harmonický oscilátorAnharmonický oscilátor

20 IR spektroskopie Typy vibračních přechodů Přechody fundamentální: základní energetická hladina  1. excitovaná hladina Vyšší harmonické – overtony základní energ. Hladina  2. nebo 3. excitovaná hladina Horké přechody 1. excitovaná hladina  vyšší excitované hladiny Za normálních podmínek se téměř nevyskytují

21 IR spektroskopie Výběrové pravidlo Schopnost absorbovat IČ závisí na struktuře molekuly Zvýšení vnitřní energie absorpcí je možná jen v případě, že dojde ke změně elektrického dipólu molekuly. Ke změně dipólmomentu dochází u asymetrických molekul  Asymetrické molekuly aktivní v IČ (HCl)  Symetrické molekuly neaktivní (N 2,O 2 ) nebo mnohem méně aktivní (CO 2 )

22 IR spektroskopie Vibrace víceatomových molekul Počty stupňů volnosti – počty možných vibrací Lineární molekuly: 3N – 5 (2 transl. 3 rot. osy) Nelineární molekuly: 3N – 6 (3 transl. 3 rot. osy) Dělení vibrací Valenční Deformační a)-symetrická valenční, b)-asymetrická valenční, c)- symetrická deformační rovinná (nůžková), d)-asymetrická deformační rovinná (kývavá), e)- symetrická deformační mimorovinná (vějířová), f)-asymetrická deformační mimorovinná (torzní)

23 IR spektroskopie Spektrum Závislost absorpce záření na vlnočtu Nejčastěji se měří v MIR – fundamentální vibrace, a první harmonické (overtony) 2 oblasti  Oblast otisku palce – projev vibrace a rotace molekuly jako celku (1500 – 400 cm -1 )  Oblast charakteristických vibrací (4000 – 1500 cm -1 )

24 IR spektroskopie Instrumentace Disperzní IR FT IR Michelsonův interferometr

25 IR spektroskopie Instrumentace Nastavení zrcadel interferometru: He-Ne laser Zdroje záření Pevná látka zahřívaná průchodem proudu - Globar Detektory Termočlánek (deuterovaný triglycinsulfát, merkurokademnatý telurit) Golayův pneumatický detektor

26 IR spektroskopie Vzorky a techniky měření Vzorky – pevné, kapalné i plynné Techniky  Průchodové techniky KBr Tableta Nujolová suspenze Kapalinové a plynové kyvety  Reflexní techniky ATR – attenuated total reflectance (zeslabená totální reflexe) DRIFT – Difúzní reflexe

27 IR spektroskopie Aplikace Strukturní analýza organických látek Kontrola čistoty látek Prakticky neexistují 2 sloučeniny s totožným spektrem – knihovny spekter Jednotlivé skupiny se projevují ve spektru podobně – kvalita – přítomnost skupin v molekule Stanovení NEL

28 Ramanova spektrometrie

29 Vibrační děje v molekule Generováno na základě rozptylu Zdrojové záření  VIS  NIR  UV

30 Ramanova spektrometrie Ramanův rozptyl  Přechod molekuly na virtuální vibrační hladinu  Okamžitý pokles na vyšší vibrační hladinu Fluorescence Majoritní část záření  Absorpce, fluorescence

31 Ramanova spektrometrie Typy Ramanova rozptylu Rayleighův rozptyl  Zachování vlnové délky Změna vlnové délky  1923 – Smekal – teoreticky  Chandrasekhara Venkata Raman – prakticky  1930 – Nobelova cena za fyziku

32 Ramanova spektrometrie Vznik Ramanova rozptylu

33 Ramanova spektrometrie Výběrové pravidlo Změna dipólového momentu Velikost indukovaného dipólmomentu přímo úměrná intenzitě elektrické složky použitého záření (µ = αε) α – polarizovatelnost

34 Ramanova spektrometrie Výběrové pravidlo Pro výskyt pásů v Ramanově spektru je nutná nenulová změna polarizovatelnosti dané vazby (dα/dr) Symetrické molekuly mnohem aktivnější v Ramanově spektru než asymetrické Molekuly se středem symetrie  Princip alternativního zákazu

35 Ramanova spektrometrie Disperzní přístroje Zdroj záření Vzorkový prostor Filtr Monochromátor/ polychromátor Detektor

36 Ramanova spektrometrie Striktně monochromatické intenzivní budící záření Lasery  Laditelné  S pevnou vlnovou délkou  Kontinuální  Pulsní

37 Ramanova spektrometrie Vzorkový prostor Optimální konstrukce pro maximální zisk rozptýleného záření Různé úhly zachycování záření  0°  90°  180°

38 Ramanova spektrometrie Monochromátor Co nejkvalitnější Dvojitá až trojitá holografická mřížka Konkávní mřížka Detektory Viditelná oblast – nenáročné Fotonásobiče  Jednokanálová detekce  Skenovací přístroje Plošné polovodičové detektory (CCD)  Polychromátory  Vícekanálová detekce

39 Ramanova spektrometrie FT přístroje Často nástavce pro FTIR Budící záření v NIR oblasti Nd-YAG laser Většinou 90° uspořádání Navíc He-Ne laser NIR detektory

40 Ramanova spektrometrie Srovnání disperzních a FT přístrojů Výběr závisí na požadované aplikaci Disperzní jsou dražší NIR laser pro FT má nižší intenzitu, ale nedochází k fluorescenci Pokročilé metody vyžadují VIS oblast – disperzní přístroje

41 Ramanova spektrometrie Měřící techniky Kapalné vzorky  skleněné/křemenné kyvely  Tyndalův efekt Pevné látky  Skleněné kapiláry  Kovové kalíšky  KBr tablety  Držáky pro filmy ad. Plyny – velmi obtížné

42 Ramanova spektrometrie Ramanská spektra podobná infračerveným Ostřejší pásy Symetrické části molekul Vzorky podobné IR spektrometrii

43 Vibrační spektroskopie Přístroje FTIR

44 Vibrační spektroskopie Přístroje Raman

45 Vibrační spektroskopie A co dál?

46 Pro dnešek vše


Stáhnout ppt "Optické metody. Optické a separační metody Obsah přednášky UV-VIS spektroskopie Vibrační spektroskopie."

Podobné prezentace


Reklamy Google