Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

Műszeres analitika vegyipari területre 4. Optikai mérések elmélete 2.

Hasonló előadás


Az előadások a következő témára: "Műszeres analitika vegyipari területre 4. Optikai mérések elmélete 2."— Előadás másolata:

1 Műszeres analitika vegyipari területre 4. Optikai mérések elmélete 2.

2 Az IR spektrometria alapjai Az infravörös spektrometria látszatra teljesen hasonló, mint a látható és az UV, ugyanúgy lehet mérni áteresztett és visszavert fényt, a berendezés felépítése is lehet hasonló. Mégis több a különbség, mint a hasonlóság. Mik ezek? 1.A kölcsönhatást létrehozó folyamatok UV és VIS tarto- mányban elektron-átmenetek voltak, IR tartományban molekula rezgések és forgások. 2.A fényforrás többnyire nem W lámpa, hanem Globár-izzó. 3.A küvetta anyaga is más (pl. KBr az üveg helyett). 4.Monokromátor a korszerű készülékekben nincs, helyette interferométer és egy matematikai transzformáció. 5.A detektor is más, mint az UV-VIS tartományban, pl. PbS. 6.Az alkalmazási terület is eltérő.

3 Az IR spektrometria alapjai A vizsgálandó mintát az IR sugárzásnak tesszük ki, és a mintán áteső, vagy a mintáról visszaverődő, a minta mole- kuláris tulajdonságai által módosított sugárzást mérjük. Az IR teljes tartománya: = 780 nm μm, hullám- szám 10 cm − cm −1, frekvencia 300 GHz..384 THz. Közeli infravörös (NIR - near infrared), hullámszám kb cm −1, ( = 1,4..0,8 μm felhangok vagy harmonikus rezgések (főként élelmiszeripar és agykutatás) Közép-infravörös (MIR - middle infrared) hullámszám kb cm −1, = 30..1,4 μm fundamentális rezgések és a kapcsolódó rotációs-vibrációs rezgések. Távoli infravörös (FIR - far infrared): hullámszám kb cm −1, = μm rotáció.

4 A kölcsönhatást létrehozó folyamatok Rezgések Kötéshossz és kötésszög változás Forgások: kisebb energiájúak, a rezgési energiákra „rakód- nak”, így lesz a spektrum látszatra folyamatos (ld. következő dia) kaszálóollózó síkbeli szimmetrikus, aszimmetrikus síkra merőleges szimmetrikus, aszimmetrikus

5 A rezgések és a rugómozgás nyúlás – rövidülés rugó: tetszőleges méret molekula: nem tetszőleges méret (kvantált, meg- határozott energia- szintek!) forgás harmonikus rezgés helyzeti energia (Hook törvény) nem harmonikus rezgés helyzeti energia

6 A készülék felépítése Az abszorpciós fotométerek szokásos felépítése: – fényforrás, – fényfelbontó, – minta/mintatartó, – detektor, – jelfeldolgozó, kijelző, regisztráló, adattároló és feldolgozó. A régi, diszperzív készülékek valóban ilyenek voltak.diszperzív A mai, korszerű IR spektrométerek nem diszperzív rend- szerűek, a fényfelbontó egység helyett interferométer van bennük. Közvetlenül nem spektrumot, hanem interferogramot vesznek fel, ebből készül matematikai módszerrel (pl. Fourier-transzformációval) a spektrum.

7 A Michaelson interferométer Detektor Lencse Fényforrás Fix tükör Mozgó tükör xx Sugárosztó (féligáteresztő tükör)

8 A minta A minta többféle módon elkészíthető, különböző anyagok esetén más-más lehet a célszerű. 1.„Hagyományos”: oldat küvettában (ld. következő oldal): –az oldószer és a küvetta IR-ben átlátszó legyen (A legjobb oldószer a CCl 4 és a CS 2 ) –rétegvastagság a küvettában legfeljebb 0,1 mm. 2.Szilárd „hígítás”, a szilárd anyagot összedörzsöljük IR-ben átlátszó szilárd anyaggal (pl. KBr-dal) és pasztillázzuk. 3.Vékony fóliát készítünk: –oldatból vagy olvadékból, –esetleg mechanikai úton (pl. nyújtás). 4.Gázok mérése gázküvettában (átvezetéses feltöltés). A fény úthossz mm, tükrökkel növelhető.

9 A spektrum kiértékelése Minőségi A spektrumban az elnyelési maximumok helye (hullám- száma) hordozza az anyagra jellemző információt. Anyag azonosítása akkor lehetséges, ha –tiszta anyagot vizsgáltunk, –a spektrum megfelelően jó minőségű, –az azonosításhoz rendelkezésre áll megfelelő spektrum- könyvtár és egy alkalmas szoftver. Mennyiségi A spektrumból kiválasztott elnyelési maximumok értéke alkalmas lehet erre.

10 A spektrum minőségi kiértékelése Szerves anyagot vizsgált IR spektrum alapján. A következő spektrumról olvassa le a megjelölt csúcsok hullámszámait! A leolvasott (Absorbance %) értékekből számítson abszorban- ciákat! Töltse ki a következő táblázatot! xxxxxxx

11 A spektrum minőségi kiértékelése hullámszám, cm –1 abs %AA norm ,000 1,301 0,602 0,854 0,602 1,301 0,854 0,769 1,000 0,463 0,656 0,463 1,000 0,656 Referencia spektrum alapján az anyag azonosítható.

12 Az IR spektrometria alkalmazási területei Minőségi Bűnügyi technika: pl. vérnyomok azonosítása (mikroszkópos, reflexiós technika). Környezetvédelem: műanyag palackok megkülönböztetése (pl. PET, PP, PE, egyéb), szelektálás. Mennyiségi Takarmányok elemzése: néhány alkalmas hullámhosszon végzett felvétel alkalmas kalibráció után gyors elemzéssel megmutatja a takarmány fő összetevőinek (fehérje, kemé- nyítő, zsiradék, nedvesség) mennyiségét (www.infracont.hu). Környezetvédelem: levegő összetétele (CO, CO 2, NO x, SO 2 ).

13 A belső standard használata Kis mintamennyiség (néhány mg) → kis pontosság ↓ pontatlan eredmény Mit lehet tenni? Belső standard: minden mintához és standardhez azonos arányban hozzáadunk egy másik anyagot (pl. CaCO 3 mérésnél CaSO 4 ·2H 2 O-t). Így a mérendő és a belső standard abszorbanciája ugyan függ a beméréstől, de a hányadosuk nem. Ezt az eljárást előnyösen lehet alkalmazni a kromatográfiá- ban is.

14 CaSO 4 (belső standard) és CaCO 3 keverékének spektruma Nagy eltérés a lineáristól (10, 30 és 50%)…

15 CaCO 3 kalibráció (10, 30 és 50 %-os) A kalibrációs egyenes mégis szép, R>0,999

16 A fluoreszcencia jelensége régen ismert: egyes anyagok az elnyelt fény egy részét kisebb energiájú (más színű) fény- ként visszasugározzák az elnyeléssel csaknem egyidejűleg (10 –9..10 –6 s-on belül). [A késleltetett fénykibocsátás (akár több s vagy min) a foszforeszcencia.] Az elnyelt fény egy része (általában kisebb hányada) hővé alakul, a többi fényként távozik. Ha az anyag UV fényt nyelt el és láthatóban sugároz, olyan, mintha világítana. Hétköznapjainkból is ismerősek ezek az anyagok: – ilyen a fénycső belső oldalán lévő fénypor, – a szövegkiemelésre használt tollak festékanyaga, – az optikai fehérítők (mosószerben). A fluoreszkáló anyagok érzékenyen és szelektíven mérhető- ek, hiszen a „szokásos” elnyelési hullámhossz-maximum mellett a kibocsátási hullámhossz-maximum is jellemző az anyagra (ld. ábra). A fluoreszcens spektrometria alapjai

17 A kinin abszorpciós és emissziós spektruma hullámhossz (nm) hullámszám (cm –1 *10 –3 )

18 A fluoreszcencia spektrométer vázlata I0I0 I  D M1M1 K E + KM2M2 Lámpa M 1 monokromátor 1 M 2 monokromátor 2 Kküvetta (mintatartó) Ddetektor (PMT) E+Kerősítő és kijelző

19 A fluoreszcenciás fénysugárzás intenzitása arányos – a besugárzó fény intenzitásával, – az okozott abszorpcióval és – a koncentrációval. Egy adott emissziós hullámhosszon a kibocsátott fény intenzitása a következőképpen írható fel: I = k ⋅ I 0 ⋅ ε ⋅ c, ahol ca minta koncentrációja, εaz elnyelés (besugárzás) hullámhosszán érvényes moláris abszorpciós koefficiens, I 0 a besugárzó monokromatikus fény intenzitása, kpedig a küvettára és a műszerre jellemző állandók és a vizsgálandó vegyület ún. kvantumhasznosítását összegző arányossági tényező. A fluorimetria használata mennyiségi mérésre

20 A kinin mérése A kinin, amit régóta hasz- nálnak a malária gyógy- szereként és üdítőitalok ízesítésére is (pl. tonik) fluoreszkáló anyag, tehát jól mérhető Gyakorlati feladatként üdítőital kinin tartalmát határozzuk meg. A kinin szerkezete

21 A standard addíció a „szokásos” kalibráció helyett használ- ható módszer: A mintához a mérendő anyagból ismert (mért) mennyiséget hozzáadunk, így tudjuk, mennyivel nő a koncentráció. Olyankor előnyös az alkalmazása, ha összetett, sokféle anyagot tartalmazó mintánk van. Kiértékelés A standard addíció használata konc., mg/ℓ A 0510 c


Letölteni ppt "Műszeres analitika vegyipari területre 4. Optikai mérések elmélete 2."

Hasonló előadás


Google Hirdetések