Скачать презентацию Спектральные методы анализа Ультрафиолетовая и видимая спектроскопия Скачать презентацию Спектральные методы анализа Ультрафиолетовая и видимая спектроскопия

Груздев лекция 1 УФ ИК Раман.ppt

  • Количество слайдов: 22

Спектральные методы анализа • Ультрафиолетовая и видимая спектроскопия • Инфракрасная спектроскопия • Спектроскопия комбинированного Спектральные методы анализа • Ультрафиолетовая и видимая спектроскопия • Инфракрасная спектроскопия • Спектроскопия комбинированного рассеяния

Спектроскопия – это раздел оптики, в котором исследуется зависимость интенсивности (или энергии) поглощения, испускания Спектроскопия – это раздел оптики, в котором исследуется зависимость интенсивности (или энергии) поглощения, испускания и рассеяния или иного преобразования света (излучаемого или поглощаемого возбужденными электронами, целыми молекулами или её частями) от длины волны Взаимосвязь между видом возбуждения, длиной волны и энергией для некоторых спектральных методов Длина волны Энергия, к. Дж Название метода Вид возбуждения 200 – 350 нм 600 – 340 Ультрафиолетовая (УФ) спектроскопия Возбуждение валентных электронов 350 – 800 нм 340 – 150 Спектроскопия видимого света То же 1 – 300 мкм 200 – 5000 см-1 150 – 0, 4 Инфракрасная (ИК) спектроскопия Колебания молекул См - М 1· 10 -6 Ядерный магнитный (ЯМР) и электрон парамагнитный (ЭПР) резонанс Взаимодействие спинов ядер и электронов с внешним магнитным полем

Области электромагнитного спектра Длина волны λ, см 104 102 Частота ν, с-1 1 м Области электромагнитного спектра Длина волны λ, см 104 102 Частота ν, с-1 1 м Спектральная область Радиоволновая 108 Коротковолновая 10 -2 1 1 мм 1010 Микроволновая 1012 10 -6 10 -4 1 мкм 1014 ИК- область 10 -8 1 нм 1016 УФобласть Область видимого света 1018 Рентгеновская Область γ- излучения

Спектроскопия в Ультрафиолетовом (УФ) и видимом свете Спектроскопия в ультрафиолетовом (УФ) и видимом свете Спектроскопия в Ультрафиолетовом (УФ) и видимом свете Спектроскопия в ультрафиолетовом (УФ) и видимом свете – это раздел оптики, в котором исследуется зависимость интенсивности поглощения электромагнитного излучения, прошедшего через анализируемое вещество, от длины волны (в ультрафиолетовой и видимой областях). Физические основы метода При поглощении света молекулой в видимой и ультрафиолетовой областях изменяется энергия определенных электронов, что приводит к их переходу на более высокий энергетический уровень. Переход электрона из основного состояния S в возбужденное состояние S’ сопровождается изменением колебательного и вращательного состояний Диаграмма энергетических уровней энергии S’ σ* – σ π* – σ σ* – π Е σ* – π Колебательные энергетические уровни π* (разрыхляющая) π* – π Электронные переходы S σ * (разрыхляющая) Вращательные энергетические уровни π* – π Е Энергетическая диаграмма энергетических переходов π (несвязывающая) π (связывающая) σ (связывающая)

UV/Vis spectroscopy (Perkin. Elmer): Lambda 950 UV/Vis spectroscopy (Perkin. Elmer): Lambda 950

УФ-спектр окиси мезитила: 1 - в гептане; 2 – в этаноле; 3 – в УФ-спектр окиси мезитила: 1 - в гептане; 2 – в этаноле; 3 – в воде

1 – нафталин 2 – атрацен 3 - пентацен Спектры поглощения аценовых соединений в 1 – нафталин 2 – атрацен 3 - пентацен Спектры поглощения аценовых соединений в спирте

2 -K 2, 10 • (Fe. Cl 3)4. 7 Fe. Cl 3 2 -K 2 -K 2, 10 • (Fe. Cl 3)4. 7 Fe. Cl 3 2 -K 2, 10 Concentration C: C 2 -K 2, 10 • (Fe. Cl 3)4. 7 = C 2 -K 2, 10 = C Fe. Cl 3 = 0. 05 g/L

Литература • Столяров К. П. , Химический анализ в ультрафиолетовых лучах, M. -Л. , Литература • Столяров К. П. , Химический анализ в ультрафиолетовых лучах, M. -Л. , 1965; • Зайдель А. Н. , Островская Г. В. , Островский Ю. И. , Техника и практика спектроскопии, 2 изд. , M. , 1976.

Инфракрасная (ИК) спектроскопия Инфракрасной (ИК) спектроскопией называется метод анализа химических соединений, при котором поглощается Инфракрасная (ИК) спектроскопия Инфракрасной (ИК) спектроскопией называется метод анализа химических соединений, при котором поглощается энергия в пределах инфракрасного излучения. Поглощаемая энергия обуславливает переходы между вращательными и колебательными уровнями молекул. ИК-спектроскопию применяют для определения практически любой функциональной группы, строения молекул и для идентификации соединений. Физические основы метода Когда электромагнитное излучение с волновыми числами от 5000 до 200 см-1 (инфракрасный свет, тепловое излучение) поглощается химическими соединениями, происходят изменения колебательных и вращательных движений молекулы. Колебания молекулы, сопровождающиеся изменением длины связи, называются валентными колебаниями, а сопровождающиеся изменением величин валентных углов – деформационными. Спектральная область Инфракрасная далекая между 200 см-1 и 10 см-1 фундаментальная между 4000 см-1 и 200 см-1 близкая между 13000 см-1 и 4000 см-1

Области основных колебаний в средней ИК-области Волновое число, мкм 1500 4000 100 Область групп Области основных колебаний в средней ИК-области Волновое число, мкм 1500 4000 100 Область групп Область «отпечатков пальцев» функциональных Пропускание, % Прежде всего колебания: 625 100 Прежде всего сложные колебания: валентные • (комбинационные колебания), • (изменение длин связей) • частично деформационные колебания (изменение валентных углов) 0 Идентификация вещества Определение функциональных групп 2, 5 0 6, 5 Длина волны, мкм 16

6 5 5 4 1 2 4 3 Схема спектрофотометра 7 8 1 - 6 5 5 4 1 2 4 3 Схема спектрофотометра 7 8 1 - источник излучения; 2 – кювета с образцом; 3 – монохроматор; Методы приготовления образцов Матричный (стандартный) метод: таблетки с KBr 4 – исходная и выходная щели монохроматора; Агрегатное состояние вещества 5 – фокусирующая оптика; 6 – диспергирующая оптика; • твердое 7 - приёмник излучения: Метод растворов • жидкое 8 – записывающее устройство Метод пленок • газообразное Метод суспензий Метод снятия гелей и высококипящих жидкостей

ИК-спектр молочной кислоты ИК-спектр молочной кислоты

Примеры ИК-спектров органических молекул Примеры ИК-спектров органических молекул

Литература • Колебания молекул, 2 изд. , М. , 1972; • Эляшберг М. Е. Литература • Колебания молекул, 2 изд. , М. , 1972; • Эляшберг М. Е. , Грибов Л. А. , Серов В. В. , Молекулярный спектральный анализ и ЭВМ, М. , 1980; • Колебательная спектроскопия. Современные воззрения и тенденции, под ред. А. Барнса, В. Дж. Орвил-Томаса, пер. с англ. , М. , 1981; • Смит А. , Прикладная инфракрасная спектроскопия, пер. с англ. , М. , 1982; • Вилков Л. В. , Пентин Ю, А. , Физические методы исследования в химии, М. , 1987; • The Sadtler standard spectra. Infrared grating spectra, v. 1 -79, Phil. , 1966 -85; "Documentation of molecular spectroscopy - DMS"; Infrared spectra of organic compounds, № 1 -23560 of spectral cards, Weinheim, 1956 -71.

Спектроскопия комбинационного рассеяния (КР или Раман) КР-спектроскопия – это метод исследования структуры молекул, основанный Спектроскопия комбинационного рассеяния (КР или Раман) КР-спектроскопия – это метод исследования структуры молекул, основанный на изменении колебательного и вращательного движения молекул, сопровождающийся изменением поляризуемости молекул, в поле электромагнитного излучения. Физические основы метода Появление полос поглощения в КР-спектрах связано с рассеиванием. При воздействии на молекулы электромагнитного излучения часть поглощаемого света рассеивается веществом беспорядочно по отношению к направлению входящего луча. Если падающий луч является монохроматическим, то большая часть рассеянного света (упругое рэлеевское рассеяние) характеризуется частотой падающего света, а небольшая часть излучения – частотами, отличными от первоначальной (Раман-эффект).

Литература • Richard Nyquist, Nyquist Associates, Interpreting Infrared, Raman, and Nuclear magnetic resonance spectra, Литература • Richard Nyquist, Nyquist Associates, Interpreting Infrared, Raman, and Nuclear magnetic resonance spectra, Elsever, 2001, 1068 p. • Siegfried Wartewig, IR and Raman Spectroscopy. Fundamental Processing, WILEY-VCH, Weinheim, 2003, 185 р. • G. E. Pake, Paramegnetic resonance, W. A. Benjamin, New York, 1958, 583 p.