Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

Kovács Attila JRC, Institute for Transuranium Elements BME, Szervetlen és Analitikai Kémia Tanszék FT-IR spektroszkópia.

Hasonló előadás


Az előadások a következő témára: "Kovács Attila JRC, Institute for Transuranium Elements BME, Szervetlen és Analitikai Kémia Tanszék FT-IR spektroszkópia."— Előadás másolata:

1 Kovács Attila JRC, Institute for Transuranium Elements BME, Szervetlen és Analitikai Kémia Tanszék FT-IR spektroszkópia

2 Az infravörös sugárzás (Wikipédia)

3 IR spektroszkópia Tartomány: cm -1 (ill nm) –közeli (fényhez) IR: cm -1 –közép vagy analitikai IR: cm -1 –távoli IR: cm -1 Abszorpciós IR spektrum: –x = hullámszám: = 1/ ill. /c (cm -1 ) –y = transzmittancia: T = I/I (%) I 0 = referenciából kijövő intenzitás! y = abszorbancia: A = -lg T Abszorpciós sávok = foton elnyelés: rezgések gerjesztődnek (rezgési energia nő = amplitúdó nő) ~

4 Rezgések

5

6 Belső koordináta változások (primitív rezgések) : vegyértékrezgés (kötéshossz változás) deformációs rezgések (kötésszög változás) - síkbeli deformáció - síkra merőleges deformáció torziós rezgés

7 Hexanol: OH vegyértékrezgés (Perkin-Elmer oktatóprogram)

8 Hexanol: COH deformáció

9 Hexanol: OH torziós rezgés

10 Hexán: szimmetrikus CH 2 vegyértékrezgés

11 Hexán: aszimmetrikus CH 2 vegyértékrezgés

12 Hexán: aszimmetrikus CH 3 vegyértékrezgés

13 Hexán: CH 2 deformációs rezgés

14 Hexán: szimmetrikus CH 3 deformációs rezgés

15 Hexán: aszimmetrikus CH 3 deformációs rezgés

16 Rezgések Belső koordináta változások (primitív rezgések) : vegyértékrezgés (kötéshossz változás) deformációs rezgések (kötésszög változás) - síkbeli deformáció - síkra merőleges deformáció torziós rezgés Egy rezgésben különböző kötéshossz illetve kötésszög változások is kombinálódhatnak!! Ekvivalens atomok esetén: szimmetrikus (azonos fázis) aszimmetrikus (180°-os fáziskülönbség)

17 Hexanol: CO+CC vegyértékrezgés (kb. 50% - 50%)

18 Rezgések Normálrezgés (alaprezgés)  ezek adják az abszorpciós sávokat a spektrumban Komponensei az előbbiekben bemutatott belső koordináta változások. Egy normálrezgés során a molekula minden atomja mozog ugyanazzal a frekvenciával (=normálfrekvencia). Egy részük azonos, a többi pedig az előzőkkel ellentétes fázisban. Az egyes komponensek (belső koordináta változások) amplitúdói jelentősen eltérhetnek.

19 Azonos frekvenciájú mozgások: a normálrezgést ez a frekvencia definiálja!

20 Rezgések vs. IR spektrum Normálrezgés (alaprezgés)  sávok a spektrumban Csoportrezgés - csoportfrekvencia (közelítés): Olyan normálrezgés, amelyben csak egy funkciós csoport atomjainak mozgása dominál.

21 Rezgések vs. IR spektrum Normálrezgés (alaprezgés)  sávok a spektrumban Csoportrezgés - csoportfrekvencia (közelítés): Az adott normálrezgésben egy funkciós csoport atomjainak mozgása dominál. Felhang: magasabb rezgési nívóra (v = 2, 3, 4,…) gerjesztés Kombinációs sáv: egy foton energiája megoszlik két normálrezgés gerjesztése között. Sávintenzitás = elnyelt fotonok száma: rezgés során bekövetkező dipólusmomentum változás függvénye  = . d (Debye) Poláros csoportok (nagy parciális töltésű atomok mozognak) IR sávjai általában intenzívek!  (+)  (-) d

22 Miért sávos az IR spektrum? Rezgés gerjesztése: jól definiált energia  E v Környezet változtatja a nívókat és …. Rezgés gerjesztés + forgás gerjesztés  E v +  E r Rezgés gerjesztés + forgási energia leadás  E v -  E r

23 IR spektroszkópia alkalmazásai Minőségi analízis: –azonosítás: minden vegyületnek más az IR spektruma: pl. CaCO 3 aragonit kalcit

24 IR spektroszkópia alkalmazásai Minőségi analízis: –azonosítás: minden vegyületnek más az IR spektruma: pl. CaCO 3 –szerkezetmeghatározás: a funkciós csoportok jellemző sávjai (csoportrezgések) alapján

25  Elc  ~ A 2 1 ~ ~ d IR spektroszkópia alkalmazásai Minőségi analízis: –azonosítás: minden vegyületnek más az IR spektruma: pl. CaCO 3 –szerkezetmeghatározás: a funkciós csoportok jellemző sávjai (csoportrezgések) alapján Mennyiségi analízis Lambert-Beer törvény: –csúcsmagasság alapján: A =  lc –sávterület felhasználásával:

26 FT-IR spektrométer Fényforrás: Globár izzó, Nernst izzó, Cr-Ni tekercs Diafragmák: B-stop, J-stop Fényosztó (féligáteresztő tükör): Ge, Si, polietilén tereftalát film Detektor: piroelektromos, fotovezető cella Számítógép, plotter Interferométer Perkin Elmer Frontier Perkin Elmer System 2000

27 FT-IR spektrométer Fényforrás: Globár izzó, Nernst izzó, Cr-Ni tekercs Diafragmák: B-stop, J-stop Fényosztó (féligáteresztő tükör): Ge, Si, polietilén tereftalát film Detektor: piroelektromos, fotovezető cella Számítógép, plotter He-Ne lézer (hullámszám skála kalibrálása)

28 Fourier transzformáció FT cm Int Int. x cm Interferogram Interferogramból egy un. egysugaras IR spektrumot csinál. Egysugaras spektrum A minta (I) és háttér (I 0 ) egysugaras spektrumának hányadosa a transzmittancia spektrum: T=I/I 0

29 Fourier transzformáció Függvény és Fourier transzformáltja közötti összefüggés: FT felbontja az interferogramot (= IR hullámok szuperpozíciója) hullám komponenseire. Iterációval meghatározza a hullám komponensek amplitúdóját a teljes spektrumtartományban. FyfxexFxfyy xy FT xy ()()()()        ii ded

30 Fourier transzformáció Az így meghatározott hullámszám-intenzitás párokból áll össze az egysugaras spektrum. FT felbontja az interferogramot (= IR hullámok szuperpozíciója) hullám komponenseire. Iterációval meghatározza a hullám komponensek amplitúdóját a teljes spektrumtartományban. Hullámhossz → hullámszám a spektrumban Amplitúdó → hullámok (adott hullámszámú fotonok) száma = egysugaras spektrumbeli intenzitás cm -1 FT → FT → FT → FT Interferogram 1  x 1 2  3

31 FT technika előnyei Számítógéppel vezérelt mérés, készülék diagnosztika Gyorsaság: egy spektrum kész kb. 1 s alatt Érzékenység: spektrumakkumuláció (  N-szeres javulás) Felbontás: cm -1 -ig Számítógépes spektrumértékelés: –nagyítás –alapvonal korrekció –spektrumkivonás –spektrumkönyvtár –sávterület meghatározás –átlapoló sávok felbontása pl. görbeillesztéssel:

32 Méréstechnikák I. Szilárd fázis: –Mintaelőkészítéssel: transzmissziós üzemmódban pasztilla (KBr, CsI, polietilén) Nujolos szuszpenzió Film –Mintaelőkészítés nélkül: reflexiós technikák, mikroszkóp Belső reflexió (ATR) (Attenuated Total Reflection = gyengített teljes reflexió)

33 Méréstechnikák II. Folyadékfázis –film két ablak között ( mm): tiszta folyadékok –folyadékcella ( mm): oldatok ! Oldószerelnyelés ! –ATR (belső reflexió) módszer: vizes oldatok, tiszta folyadékok kis optikai úthossz: oldószersávok nem zavarnak ! kisebb érzékenység ! Gázfázis: –gázcella: 10 cm m Folyadékfázis –film két ablak között ( mm): tiszta folyadékok –folyadékcella ( mm): oldatok ! Oldószerelnyelés ! –ATR (belső reflexió) módszer: vizes oldatok, tiszta folyadékok kis optikai úthossz: oldószersávok nem zavarnak ! kisebb érzékenység ! Gázfázis: –gázcella: 10 cm m Folyadékfázis –film két ablak között ( mm): tiszta folyadékok –folyadékcella ( mm): oldatok ! Oldószerelnyelés ! –ATR (belső reflexió) módszer: vizes oldatok, tiszta folyadékok kis optikai úthossz: oldószersávok nem zavarnak ! kisebb érzékenység ! Gázfázis: –gázcella: 10 cm m

34 Toluol: vázrezgés (C=C vegyértékrezgés)

35 Toluol: CH síkra merőleges deformációs rezgés (szimmetrikus)

36 Toluol: gyűrűtorzió

37


Letölteni ppt "Kovács Attila JRC, Institute for Transuranium Elements BME, Szervetlen és Analitikai Kémia Tanszék FT-IR spektroszkópia."

Hasonló előadás


Google Hirdetések