Elektrongerjesztési (UV-látható) spektroszkópia

Az előadások a következő témára: "Elektrongerjesztési (UV-látható) spektroszkópia"— Előadás másolata:

1 Elektrongerjesztési (UV-látható) spektroszkópia
energia A benzol molekulapályái első (elektron-) gerjesztett alapállapot alapállapot rezgési szintek térbeli (rezgési) koordináta

2 A benzol UV-látható spektruma
l / nm

3 A klorofill UV-látható spektruma
l / nm

4 Többatomos molekulák elektrongerjesztése: Jablonski-diagram
sugárzásmentes átmenet belső konverzió spinváltó átmenet abszorpció fluoreszcencia foszforeszencia energia abszorpciós spektrum

5 Abszorpciós és fluoreszcencia spektrumok

6 síkban polarizált fény
E nem polarizált fény előnézet oldalnézet síkban polarizált fény elliptikusan polarizált fény cirkulárisan polarizált fény +, – +, –

7 Cirkuláris dikroizmus (CD) spektroszkópia
optikailag aktív minta cirkulárisan polarizált fény fotoeleasztikus modulátor eltérő abszorpció! detektor síkban polarizált fény

8 A karvon CD spektruma Kavron DA A menta ill. kömény illatanyaga l / nm
Elméleti számítások és/vagy ismert kiralitású hasonló vegyületekkel való összehasonlításból abszolút kiralitás meghatározása.

9 Fotoelektron-spektroszkópia
~ M+ hn M+ ~ X X ~ M IEi = hn – Ei,kin Koopmans-elv (közelítés): EIi = ei ei: i-ik molekulapálya energiája

10 A fotoelektron-spektroszkópia típusai
XPS: (X-ray) Röntgen fotoelektron-spektroszkópia (ESCA: Electron Spectroscopy for Chemical Analysis) UPS: (Vákuum)UV fotoelektron-spektroszkópia vegyértékelektronok ionizációja → elsősorban molekulaszerkezeti információ törzselektronok ionizációja  elsősorban minőségi elemzés Ionizációs energia/eV A nitrogénmolekula UV fotoelektron-spektruma Egy vasötvözet ESCA spektruma Ionizációs energia/eV

11 Eredő magspinű magok külső mágneses térben
S=1/ S=1 S: magspin I: impulzusnyomaték m: mágneses nyomaték g: giromágneses állandó magfüggő állandó Iz: impulzusnyomaték z-irányú komponense m: mágneses kvantumszám m: S, S+1, …S 1, S

12 Eredő magspinű magok külső mágneses térben
Mag S DE (B0=2,3487 T) g (~g) I=1/2 E B0 DE!!! Elektronok árnyékolják a magokat. Az árnyékolás mértéke függ a kémiai kötésektől, a kémiai környezettől! kémiai eltolódás: független B0 nagyságától (ppm: „parts per million”) s: árnyékolás Mágneses magrezonancia (Nuclear Magnetic Resonance) spektroszkópia

13 Az NMR spektrométer mágnes B0 minta spektrum rádió- frekvencia be
ki spektrum

14 Jellemző 1H NMR kémiai eltolódások
Referencia: Tetrametilszilán (TMS, (CH3)4Si )

15 Csatolások szomszédcsoport(ok) protonjaival

16 Csatolások szomszédcsoport(ok) protonjaival
Tiszta etanol Etanol + sav (OH-hidrogének gyors cseréje)

17 Csatolások szomszédcsoport(ok) protonjaival
Csatolás mértéke független a külső tértől, kötés típusra jellemző Csatolás J /Hz Calpha-Halpha 140 Cbeta-Hbeta 130 Calpha-C' 55 Calpha-Cbeta 35 Cbeta-Cgamma Calpha-N 11 Calpha-N (2J) 7 N-HN 90 N-C' 15 N-C' (2J) <1

18 Nobel-díjak NMR spektroszkópiáért
Felix Bloch (1905 – 1983) Edward M. Purcell (1905 – 1983) Richard R. Ernst(1933 – ) Paul C. Lauterbur (1929 – ) Sir Peter Mansfield (1933 – ) Fizikai Nobel-díj 1952-ben a mágneses magrezonancia jelenségéért Kémiai Nobel-díj 1991-ben NMR technikák kidolgozásáért Orvosi Nobel-díj 2003-ban az orvos-diagnosztikai alkalmazásáért: MRI (Magnetic Resonance Imaging) Számos egyéb NMR-hez szorosan kapcsolódó Nobel-díj, például 2002: Kurt Wüthrich fehérjék szerkezetének meghatározása NMR-rel

19 MRI

20 Elektronspin rezonancia (ESR, EPR) spektroszkópia
A C6H6 gyök ESR spektruma Eredő elektronspinnel rendelkező molekulák (szabad gyökök, fémkomplexek) vizsgálata. Elv uaz, mint az NMR-nél. Nagyobb mágneses momentum miatt nagyobb felhasadás az energiaszintek között. Technikai okokból „derivált spektrumot” vesznek fel. Csatolás a magspinekkel

21 Diffrakciós módszerek

22 Gáz(fázisú)-elektrondiffrakció
hidegujj (kifagyasztás) vákuumszivattyú lencsék elektronforrás mintabeeresztő rés fotólemez minta

23 Gáz-elektrondiffrakció

24 Gáz-elektrondiffrakció
Radiális intenzitás Molekuláris intenzitás eloszlás Fourier-transzformáció

25 Röntgendiffrakció diffrakciós kristályos kép minta elektronok tükrök
sugarak forgó anód Goniométer

26 Rosalind Franklin felvétele 1952
Röntgendiffrakció DNS „B” Rosalind Franklin felvétele 1952

27 Röntgendiffrakció

28

29 Molekulák elhelyezkedése a kristályban
Röntgendiffrakció Molekulák elhelyezkedése a kristályban (elemi cella) Elektroneloszlás-térkép Röntgendiffrakcióval meghatározott molekulaszerkezet

30 Neutrondiffrakció röntgendiffrakció: szóródás elektronokon
szóródás a magokon  hidrogénatommagon is jól szóródik