Te rodzaje energii są interesujące dla spektroskopii molekularnej
description
Transcript of Te rodzaje energii są interesujące dla spektroskopii molekularnej
Te rodzaje energii są interesujące dla spektroskopii molekularnej
Wszystkie te energie są skwantowane
poziomy elektronowe
poziomy wibracyjne
E
E = Eelektronowa + Ewibracyjna + Erotacyjna + Ejądrowa + Etranslacyjna
poziomy elektronowe
poziomy wibracyjne
E
Zwiększanie energii molekuły – oddziaływanie z polem elektromagnetycznym (na przykład oświetlanie)
UV
IR
poziomy elektronowe
poziomy wibracyjne
E
Rozpraszanie Rayleigha
UV
IR
poziomy elektronowe
poziomy wibracyjne
E
Rozpraszanie Ramana
UV
IR
Biorąc różnicę energii światła padającego i rozproszonego, poznajemy energię drgań molekuł. Pozwala to np.
identyfikować substancje.
E
E
3
3
2
2
1
1
0
0
składowastokesowska
składowarayleighow ska
składowaantystokesowska
1
0
,
h 0 h
0
0 0 0
h
0 h
0 h
0 h
0
h0
h
0
h0
+-
- +
SPEKTROMETRY RAMANOWSKIE.Każdy spektrometr składa się z następujących zasadniczych elementów:
1)laser;
2)wstępnego układu optycznego, którego zadaniem jest oświetlenie próbki i zebranie promieniowania rozproszonego;
3)monochromatora;
4)detektora;
5)układu rejestrującego.
SPOSOBY OSWITLENIA PRÓBKI.
LASER ARGONOWY.
Laser ten emituje promieniowanie ciągłe z zakresu widzialnego i jest przestrajalny w zakresie od 454.5 do 514.5nm.
Głównymi liniami emisji lasera jest linia zielona odpowiadająca długości fali 514.5nm i linia niebieska odpowiadająca długości fali 488nm.
Ośrodkiem czynnym lasera argonowego jest gazowy argon, w którym zachodzi wyładowanie elektryczne. Elektrony, które powstają w wyniku wyładowania, jonizują atomy, a następnie pompują je do wyższych stanów wzbudzonych.
Akcja laserowa zachodzi między poziomami elektronowymi z 4p do 4s.
IR – energia światła wzbudzającegomusi pasowac do różnicy poziomów energetycznych
Energia światła wzbudzającego nie musi pasowac do poziomów energetycznych
Polaryzowalność – zdolność elektronów do przemieszczaniu się elektronów względem jąder w polu elektrycznym
Aby drganie było widoczne w spektroskopii Ramana polaryzowalność musi zmieniać się w trakcie drgania:
Aby drganie było widoczne w IR w trakcie drgania musi zmieniać się moment dipolowy:
Reguła wzajemnego wykluczenia(dla cząsteczek centrosymetrycznych):Drgania aktywne w Ramanie są nieaktywne w IR i na odwrót
Raman IR
DRGANIA NORMALNE.
Ruchy wewnętrzne, drgania własne cząsteczki (oscylacje):
•3N-6 st.sw. – cząsteczka nieliniowa
•3N-5 st. sw. – cząsteczka liniowa
Drgania te są nazywane normalnymi i opisują je współrzędne normalne.
Drganie normalne definiuje się jako takie, w czasie którego wszystkie atomy cząsteczki drgają z jednakową częstością i jednocześnie (w jednakowej fazie) przechodzą przez położenie równowagi.
500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000
0
400
800
1200
1600
Inte
nsy
wność
[ct
s/s]
Liczba falowa [cm-1]
Chcemy wiedzieć więcejczyli
identyfikacja rodzajów drgań
Cząsteczka nieliniowa posiada 3n-6 drgań normalnych
Cząsteczka liniowa posiada 3n-5 drgań normalnych
Rodzaje drgań:
Rozciągające symetryczne
Rozciągające antysymetryczne
Zginające (nożycowe)
Wahadłowe WachlażoweSkręcające
500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000
0
400
800
1200
1600 Widmo Ramana wody destylowanejmoc lasera - 0.5 Wczas zliczeń - 0.2 sszczelina - 200 m
krok - 2 cm-1
Inte
nsy
wność
[ct
s/s]
Liczba falowa [cm-1]
Widmo Ramana wody
Cechy światła laserowegoCechy światła laserowego
• Jednokierunkowe• Monochromatyczne• Spolaryzowane• Spójne (koherentne)
• Jednokierunkowe• Monochromatyczne• Spolaryzowane• Spójne (koherentne)