analiza instrumentalna wykład nr 3 - mitr · ruch ten można rozłoży ... analiza jakoŚciowa...
TRANSCRIPT
![Page 1: Analiza instrumentalna Wykład nr 3 - MITR · Ruch ten można rozłoży ... ANALIZA JAKOŚCIOWA Alkany Drgania charakterystyczne: C–H rozciągające 3000–2850 cm-1 C–H zginające](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022052517/5c76dc6309d3f291718b7675/html5/thumbnails/1.jpg)
Analiza instrumentalna
Wykład nr 3
![Page 2: Analiza instrumentalna Wykład nr 3 - MITR · Ruch ten można rozłoży ... ANALIZA JAKOŚCIOWA Alkany Drgania charakterystyczne: C–H rozciągające 3000–2850 cm-1 C–H zginające](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022052517/5c76dc6309d3f291718b7675/html5/thumbnails/2.jpg)
KT2_2 brak zajęć lab. w dniu 18.10.2012
![Page 3: Analiza instrumentalna Wykład nr 3 - MITR · Ruch ten można rozłoży ... ANALIZA JAKOŚCIOWA Alkany Drgania charakterystyczne: C–H rozciągające 3000–2850 cm-1 C–H zginające](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022052517/5c76dc6309d3f291718b7675/html5/thumbnails/3.jpg)
SPEKTROSKOPIA IR
SPKTROSKOPIA RAMANA
![Page 4: Analiza instrumentalna Wykład nr 3 - MITR · Ruch ten można rozłoży ... ANALIZA JAKOŚCIOWA Alkany Drgania charakterystyczne: C–H rozciągające 3000–2850 cm-1 C–H zginające](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022052517/5c76dc6309d3f291718b7675/html5/thumbnails/4.jpg)
WIDMO OSCYLACYJNE
Zręby atomowe w molekule wykonują oscylacje wokół
położenia równowagi. Ruch ten można rozłożyć na 3n-6 w przypadku
molekuł nieliniowych oraz 3n-5 w przypadku molekuł liniowych, stopni
swobody
Model oscylatora harmonicznego
Oscylacje można rozpatrywać
wykorzystując modele
mechaniczne, posługując się
prawami mechaniki klasycznej
i dodając kwantowanie energii.
Drgania zrębów atomowych
w pierwszym przybliżeniu można
rozpatrywać na modelu oscylatora
harmonicznego. Prawo Hooke’a: siła F jest proporcjonalna do
wychylenia oscylatora ze stanu równowagi,
wychylenie definiujemy jako: q = r-re
![Page 5: Analiza instrumentalna Wykład nr 3 - MITR · Ruch ten można rozłoży ... ANALIZA JAKOŚCIOWA Alkany Drgania charakterystyczne: C–H rozciągające 3000–2850 cm-1 C–H zginające](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022052517/5c76dc6309d3f291718b7675/html5/thumbnails/5.jpg)
W czasie drgania wychylenie q zmienia się periodycznie
q=Qcos2t
gdzie: jest częstością drgania oscylatora, a Q jest amplitudą wychylenia.
Oscylator harmoniczny to taki oscylator, który spełnia prawo Hooke’a. Wynika
z tego, że:
F = -fq
czyli, że siła jest proporcjonalna do wychylenia.
Współczynnik proporcjonalności f nazywamy stałą siłową. Stała siłowa jest
wielkością charakteryzującą „ sprężystość” sprężyny i jest równa sile
przypadającej na jednostkę wychylenia [N/m].
![Page 6: Analiza instrumentalna Wykład nr 3 - MITR · Ruch ten można rozłoży ... ANALIZA JAKOŚCIOWA Alkany Drgania charakterystyczne: C–H rozciągające 3000–2850 cm-1 C–H zginające](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022052517/5c76dc6309d3f291718b7675/html5/thumbnails/6.jpg)
Energia oscylatora
Ruch drgający opisuje równanie Lagrange’a:
𝒅
𝒅𝒕 𝒅𝑻
𝒅𝒒 +
𝒅𝑼
𝒅𝒒= 𝟎
po podstawieniu:
𝒅𝑼
𝒅𝒒= 𝒇𝒒 𝑻 =
𝟏
𝟐𝒎𝒓𝒆𝒅𝒒
𝟐
otrzymujemy:
𝝂 =𝟏
𝟐𝝅
𝒇
𝒎𝒓𝒆𝒅 [𝑯𝒛] 𝝂 =
𝟏
𝟐𝝅𝒄
𝒇
𝒎𝒓𝒆𝒅 [𝒄𝒎−𝟏]
𝒎𝒓𝒆𝒅 =𝒎𝟏 ×𝒎𝟐
𝒎𝟏 + 𝒎𝟐 [𝒌𝒈]
![Page 7: Analiza instrumentalna Wykład nr 3 - MITR · Ruch ten można rozłoży ... ANALIZA JAKOŚCIOWA Alkany Drgania charakterystyczne: C–H rozciągające 3000–2850 cm-1 C–H zginające](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022052517/5c76dc6309d3f291718b7675/html5/thumbnails/7.jpg)
𝝊 = 𝟎
𝑬𝒐𝒔𝒄 =𝟏
𝟐𝒉𝝂
Energia oscylacji molekuł
Energia oscylacji zrębów atomowych w molekule jest skwantowana
𝑬𝒐𝒔𝒄 = 𝒉𝝂 𝝊 +𝟏
𝟐
kwantowa liczba oscylacji
𝑬𝒐𝒔𝒄 =𝒉
𝟐𝝅
𝒇
𝒎𝒓𝒆𝒅 𝝊 +
𝟏
𝟐
stała siłowa kwantowa
liczba oscylacji
dla
kwant
połówkowy nawet w temperaturze 0 K
oscylacje zrębów atomowych
NIE USTAJĄ !
∆𝑬𝒐𝒔𝒄. = ℏ 𝒇
𝒎𝒓𝒆𝒅
![Page 8: Analiza instrumentalna Wykład nr 3 - MITR · Ruch ten można rozłoży ... ANALIZA JAKOŚCIOWA Alkany Drgania charakterystyczne: C–H rozciągające 3000–2850 cm-1 C–H zginające](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022052517/5c76dc6309d3f291718b7675/html5/thumbnails/8.jpg)
Oscylator anharmoniczny
Oscylator anharmoniczny nie spełnia prawa Hooke’a.
Gdy nie znamy matematycznej postaci funkcji U(q) rozwijamy funkcję w szereg
Taylora lub, jeśli to możliwe, w szereg Maclaurina.
𝑼 𝒒 = 𝑼𝒒=𝟎 +𝟏
𝟏! 𝒅𝑼
𝒅𝒒 𝒒=𝟎
𝒒 +𝟏
𝟐! 𝒅𝟐𝑼
𝒅𝒒𝟐 𝒒=𝟎
𝒒𝟐 +𝟏
𝟑! 𝒅𝟑𝑼
𝒅𝒒𝟑 𝒒=𝟎
𝒒𝟑 + ⋯
0 energia oscylatora anharmonicznego
𝑬𝒐𝒔𝒄.𝒂𝒏𝒉. = 𝒉𝝂 𝝊 +𝟏
𝟐 − 𝒉𝝂𝒙 𝝊 +
𝟏
𝟐 𝟐
∆𝑬𝒐𝒔𝒄.𝒂𝒏𝒉. = 𝒉𝝂 𝟏 − 𝟐𝒙(𝝊 + 𝟏)
0
![Page 9: Analiza instrumentalna Wykład nr 3 - MITR · Ruch ten można rozłoży ... ANALIZA JAKOŚCIOWA Alkany Drgania charakterystyczne: C–H rozciągające 3000–2850 cm-1 C–H zginające](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022052517/5c76dc6309d3f291718b7675/html5/thumbnails/9.jpg)
Drgania molekuł
Rozciągające symetryczne
Rozciągające asymetryczne
Nożycowe (zginające)
Wahadłowe Wachlażowe
Skręcające
Drgania normalne: jednoczesny ruch wszystkich zrębów atomowych
molekuły odbywający się z jednakową częstością i zgodnie w fazie
Drgania własne: drgania, które nie powodują przemieszczenia środka
masy molekuły ani jej obrotu
rodzaje drgań normalnych
![Page 10: Analiza instrumentalna Wykład nr 3 - MITR · Ruch ten można rozłoży ... ANALIZA JAKOŚCIOWA Alkany Drgania charakterystyczne: C–H rozciągające 3000–2850 cm-1 C–H zginające](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022052517/5c76dc6309d3f291718b7675/html5/thumbnails/10.jpg)
Reguły wyboru w spektroskopii IR
1) DE=h
2) D= ±1 oscylator harmoniczny
D= ±1 ±2, ±3, ±….oscylator anharmoniczny
3) 𝜕𝜇
𝜕𝑞≠ 0
𝑩𝒏𝒘=𝟖𝝅𝟑
𝟑𝒉𝟐𝑹𝒏𝒘
𝟐
Współczynnik Einsteina Bnw jest proporcjonalny do kwadratu momentu przejścia, który
jest zdefiniowany jako:
𝑹𝒏𝒘 = 𝜳 ∗𝒏 Op 𝜳𝒘𝒅𝝉 +∞
−∞
![Page 11: Analiza instrumentalna Wykład nr 3 - MITR · Ruch ten można rozłoży ... ANALIZA JAKOŚCIOWA Alkany Drgania charakterystyczne: C–H rozciągające 3000–2850 cm-1 C–H zginające](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022052517/5c76dc6309d3f291718b7675/html5/thumbnails/11.jpg)
𝝁𝟎𝟏 = 𝜳𝟎𝜕𝜇
𝜕𝑞𝒒𝜳𝟏𝒅𝒒
+∞
−∞
𝑩𝟎𝟏=𝝅
𝟑𝒉𝝂𝟎𝟏𝒎𝒓𝒆𝒅
𝜕𝜇
𝜕𝑞
𝟐
𝒒=𝟎
𝑙𝑛𝐼0
𝐼=𝜀 𝑐 𝑙 Prawo Lamberta Beera
𝑩𝒏𝒘 𝐚 𝐢𝐧𝐭𝐞𝐠𝐫𝐚𝐥𝐧𝐲 𝐰𝐬𝐩ó𝐥𝐜𝐳𝐲𝐧𝐧𝐢𝐤 𝐚𝐛𝐬𝐨𝐫𝐩𝐜𝐣𝐢
![Page 12: Analiza instrumentalna Wykład nr 3 - MITR · Ruch ten można rozłoży ... ANALIZA JAKOŚCIOWA Alkany Drgania charakterystyczne: C–H rozciągające 3000–2850 cm-1 C–H zginające](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022052517/5c76dc6309d3f291718b7675/html5/thumbnails/12.jpg)
1. Analiza jakościowa i ilościowa
fragment tablicy korelacyjnej częstości drgań
w organicznych związkach azotu
widma Ramana i IR metanolu
12
Dzięki stabelaryzowaniu częstości drgań charakterystycznych dla poszczególnych grup
funkcyjnych możliwe jest przeprowadzanie z wykorzystaniem technik spektroskopii Ramana
analizy jakościowej i ilościowej.
Zastosowania spektroskopii IR
![Page 13: Analiza instrumentalna Wykład nr 3 - MITR · Ruch ten można rozłoży ... ANALIZA JAKOŚCIOWA Alkany Drgania charakterystyczne: C–H rozciągające 3000–2850 cm-1 C–H zginające](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022052517/5c76dc6309d3f291718b7675/html5/thumbnails/13.jpg)
13
Typ wiązania Typ związku chemicznego Częstości
[1/cm]
Typ drgania
C-H Alkany 2960-2850
1470-1350
Rozciągające
Nożycowe i
zginające
C-H Alkeny 3080-3020
1000-675
Rozciągające
Zginające
C-H Pierścienie aromatyczne
Podstawiony pierścień fenylowy
Podstawiony pierścień fenylowy-nadtony
3100-3000
870-675
2000-1600
Rozciągające
Zginające
Region
charakterystyczny
C-H Alkiny 3333-3267
700-610
Rozciągające
Zginające
C=C Alkeny 1680-1640 Rozciągające
C≡C Alkiny 2260-2100 Rozciągające
C=C Pierścienie aromatyczne 1600, 1500 Rozciągające
C-O Alkohole, etery, kwasy karboksylowe, estry 1260-1000 Rozciągające
C=O Aldehydy, ketony, kwasy karboksylowe, estry 1760-1670 Rozciągające
O-H Alkohole, fenole
Alkohole, fenole związane wodorowo
Kwasy karboksylowe
3640-3160
3600-3200
3000-2500
Rozciągające
Rozciągające
Rozciągające
N-H Aminy 3500-3300
1650-1580
Rozciągające
Zginające
C-N Aminy 1340-1020 Rozciągające
C≡N Nitryle 2260-2220 Rozciągające
NO2 Związki nitrowe 1660-1500
1390-1260
Rozciągające
asymetryczne
Rozciągające
symentryczne
Dzięki stabelaryzowaniu częstości drgań
charakterystycznych dla poszczególnych grup
funkcyjnych możliwe jest przeprowadzanie z
wykorzystaniem technik spektroskopii IR analizy
jakościowej i ilościowej.
![Page 14: Analiza instrumentalna Wykład nr 3 - MITR · Ruch ten można rozłoży ... ANALIZA JAKOŚCIOWA Alkany Drgania charakterystyczne: C–H rozciągające 3000–2850 cm-1 C–H zginające](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022052517/5c76dc6309d3f291718b7675/html5/thumbnails/14.jpg)
ANALIZA JAKOŚCIOWA
Alkany
Drgania charakterystyczne: C–H rozciągające 3000–2850 cm-1
C–H zginające i nożycowe 1470-1450 cm-1
C–H kołyszące, oraz grupy metylowej 1370-1350 cm-1
C–H kołyszące, oraz grupy metylowej tylko dla alkanów o długim łańcuchu, 725-720 cm-1
![Page 15: Analiza instrumentalna Wykład nr 3 - MITR · Ruch ten można rozłoży ... ANALIZA JAKOŚCIOWA Alkany Drgania charakterystyczne: C–H rozciągające 3000–2850 cm-1 C–H zginające](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022052517/5c76dc6309d3f291718b7675/html5/thumbnails/15.jpg)
Alkeny
Drgania charakterystyczne:
C=C rozciągające 1680-1640 cm-1
=C–H rozciągające 3100-3000 cm-1
=C–H zginające 1000-650 cm-1
![Page 16: Analiza instrumentalna Wykład nr 3 - MITR · Ruch ten można rozłoży ... ANALIZA JAKOŚCIOWA Alkany Drgania charakterystyczne: C–H rozciągające 3000–2850 cm-1 C–H zginające](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022052517/5c76dc6309d3f291718b7675/html5/thumbnails/16.jpg)
Alkiny
Drgania charakterystyczne:
–C≡C– rozciągające 2260-2100 cm-1
–C≡C–H: C–H rozciągające 3330-3270 cm-1
–C≡C–H: C–H zginające 700-610 cm-1
![Page 17: Analiza instrumentalna Wykład nr 3 - MITR · Ruch ten można rozłoży ... ANALIZA JAKOŚCIOWA Alkany Drgania charakterystyczne: C–H rozciągające 3000–2850 cm-1 C–H zginające](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022052517/5c76dc6309d3f291718b7675/html5/thumbnails/17.jpg)
Ketony
Drgania charakterystyczne:
C=O rozciągające:
Ketony alifatyczne 1715 cm-1
Ketony nienasycone a, b 1685-1666 cm-1
![Page 18: Analiza instrumentalna Wykład nr 3 - MITR · Ruch ten można rozłoży ... ANALIZA JAKOŚCIOWA Alkany Drgania charakterystyczne: C–H rozciągające 3000–2850 cm-1 C–H zginające](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022052517/5c76dc6309d3f291718b7675/html5/thumbnails/18.jpg)
Alkohole
Drgania charakterystyczne:
O–H rozciągające, z wiązaniem wodorowym 3500-3200 cm-1
C–O rozciągające 1260-1050 cm-1 (s)
![Page 19: Analiza instrumentalna Wykład nr 3 - MITR · Ruch ten można rozłoży ... ANALIZA JAKOŚCIOWA Alkany Drgania charakterystyczne: C–H rozciągające 3000–2850 cm-1 C–H zginające](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022052517/5c76dc6309d3f291718b7675/html5/thumbnails/19.jpg)
Kwasy karboksylowe
Drgania charakterystyczne:
O–H rozciągające 3300-2500 cm-1
C=O rozciągające 1760-1690 cm-1
C–O rozciągające 1320-1210 cm-1
O–H zginające 1440-1395 i 950-910 cm-1
![Page 20: Analiza instrumentalna Wykład nr 3 - MITR · Ruch ten można rozłoży ... ANALIZA JAKOŚCIOWA Alkany Drgania charakterystyczne: C–H rozciągające 3000–2850 cm-1 C–H zginające](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022052517/5c76dc6309d3f291718b7675/html5/thumbnails/20.jpg)
Aldehydy
Drgania charakterystyczne:
H–C=O rozciągające 2830-2695 cm-1
C=O rozciągające:
alifatyczne aldehydy 1740-1720 cm-1
nienasycone a, b aldehydy1710-1685 cm-
1
![Page 21: Analiza instrumentalna Wykład nr 3 - MITR · Ruch ten można rozłoży ... ANALIZA JAKOŚCIOWA Alkany Drgania charakterystyczne: C–H rozciągające 3000–2850 cm-1 C–H zginające](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022052517/5c76dc6309d3f291718b7675/html5/thumbnails/21.jpg)
Estry
Drgania charakterystyczne:
C=O rozciągające
Alifatyczne 1750-1735 cm-1
α, β-nienasycone 1730-1715 cm-1
C–O rozciągające 1300-1000 cm-1
![Page 22: Analiza instrumentalna Wykład nr 3 - MITR · Ruch ten można rozłoży ... ANALIZA JAKOŚCIOWA Alkany Drgania charakterystyczne: C–H rozciągające 3000–2850 cm-1 C–H zginające](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022052517/5c76dc6309d3f291718b7675/html5/thumbnails/22.jpg)
Rozpraszanie promieniowania
Czy promieniowanie elektromagnetyczne, w którym nie ma fotonów
pasujących do odstępów między poziomami energetycznymi, w ogóle nie
oddziałuje z molekułami ?
Molekuła jest zbiorem ładunków elektrycznych dodatnich i ujemnych. Składowa
elektryczna promieniowania elektromagnetycznego musi z nimi oddziaływać.
Indukuje ona w molekule moment dipolowy proporcjonalny do natężenia E
składowej elektrycznej pola, przy czym współczynnikiem proporcjonalności jest
polaryzowalność molekuły.
𝝁𝒊𝒏𝒅 = 𝜶𝑬 (1)
𝑬 = 𝑬𝟎𝒄𝒐𝒔𝟐𝝅𝝂𝟎𝒕 (2)
![Page 23: Analiza instrumentalna Wykład nr 3 - MITR · Ruch ten można rozłoży ... ANALIZA JAKOŚCIOWA Alkany Drgania charakterystyczne: C–H rozciągające 3000–2850 cm-1 C–H zginające](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022052517/5c76dc6309d3f291718b7675/html5/thumbnails/23.jpg)
𝝁𝒊𝒏𝒅 = 𝜶𝑬𝟎𝒄𝒐𝒔𝟐𝝅𝝂𝟎𝒕 (3)
𝑰~𝑴𝒊𝒏𝒅𝟐 𝝂𝟎
𝟒 (4)
Opisane zjawisko nazywamy rozpraszaniem promieniowania
Ilustracja rozpraszania
![Page 24: Analiza instrumentalna Wykład nr 3 - MITR · Ruch ten można rozłoży ... ANALIZA JAKOŚCIOWA Alkany Drgania charakterystyczne: C–H rozciągające 3000–2850 cm-1 C–H zginające](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022052517/5c76dc6309d3f291718b7675/html5/thumbnails/24.jpg)
Widmo RAMANA
Teoria polaryzowalności Placzka
𝝁𝒊𝒏𝒅 = 𝜶𝑬𝟎𝒄𝒐𝒔𝟐𝝅𝝂𝟎𝒕
polaryzowalność: potencjalna zdolność przemieszczania się elektronów
względem jąder w polu elektrycznym
𝜶 = 𝒇(𝒒)
𝜶 𝒒 = 𝜶𝒒=𝟎 +𝟏
𝟏! 𝒅𝜶
𝒅𝒒 𝒒=𝟎
𝒒 +𝟏
𝟐! 𝒅𝟐𝜶
𝒅𝒒𝟐 𝒒=𝟎
𝒒𝟐 + ⋯
𝒒 = 𝑸𝒄𝒐𝒔𝟐𝝅𝝂𝒕
(1)
(2)
(3)
(4)
![Page 25: Analiza instrumentalna Wykład nr 3 - MITR · Ruch ten można rozłoży ... ANALIZA JAKOŚCIOWA Alkany Drgania charakterystyczne: C–H rozciągające 3000–2850 cm-1 C–H zginające](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022052517/5c76dc6309d3f291718b7675/html5/thumbnails/25.jpg)
𝜶 𝒒 = 𝜶𝟎 + 𝒅𝜶
𝒅𝒒 𝟎
𝑸𝒄𝒐𝒔𝟐𝝅𝝂𝒕
polaryzowalność zmienia się z częstością drgania normalnego, ale tylko wtedy gdy
pochodna polaryzowalności po współrzędnej drgania nie jest równa zero
ostatecznie można pokazać, że:
𝝁𝒊𝒏𝒅 = 𝜶𝟎𝑬𝟎𝒄𝒐𝒔𝟐𝝅𝝂𝟎𝒕 +𝟏
𝟐 𝒅𝜶
𝒅𝒒 𝟎
𝑸𝑬𝟎𝒄𝒐𝒔𝟐𝝅 𝝂𝟎 − 𝝂 𝒕 +𝟏
𝟐 𝒅𝜶
𝒅𝒒 𝟎
𝑸𝑬𝟎𝒄𝒐𝒔𝟐𝝅 𝝂𝟎 + 𝝂 𝒕
(5)
(6)
rozpraszanie
Rayleigha
rozpraszanie Ramana
skladowa stokesowska
rozpraszanie Ramana
skladowa antystokesowska
![Page 26: Analiza instrumentalna Wykład nr 3 - MITR · Ruch ten można rozłoży ... ANALIZA JAKOŚCIOWA Alkany Drgania charakterystyczne: C–H rozciągające 3000–2850 cm-1 C–H zginające](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022052517/5c76dc6309d3f291718b7675/html5/thumbnails/26.jpg)
Spektrometr ramanowski
schemat ideowy spektrometru ramanowskiego
monochromator
kuweta
CCD
50
100
150
200
250
300 400 500 600 700
widmo z kamery CCD
![Page 27: Analiza instrumentalna Wykład nr 3 - MITR · Ruch ten można rozłoży ... ANALIZA JAKOŚCIOWA Alkany Drgania charakterystyczne: C–H rozciągające 3000–2850 cm-1 C–H zginające](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022052517/5c76dc6309d3f291718b7675/html5/thumbnails/27.jpg)
Zastosowania spektroskopii
Ramana 1. Analiza jakościowa i ilościowa
fragment tablicy korelacyjnej częstości drgań
w organicznych związkach azotu
widma Ramana i IR metanolu
![Page 28: Analiza instrumentalna Wykład nr 3 - MITR · Ruch ten można rozłoży ... ANALIZA JAKOŚCIOWA Alkany Drgania charakterystyczne: C–H rozciągające 3000–2850 cm-1 C–H zginające](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022052517/5c76dc6309d3f291718b7675/html5/thumbnails/28.jpg)
2. Analiza przejść fazowych
PA-MCH , c=2,31M
zakres niskoczęstościowy
PA-MCH , c=2,31M
293-77K
PA-MCH , c=2,31M
skany DSC
![Page 29: Analiza instrumentalna Wykład nr 3 - MITR · Ruch ten można rozłoży ... ANALIZA JAKOŚCIOWA Alkany Drgania charakterystyczne: C–H rozciągające 3000–2850 cm-1 C–H zginające](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022052517/5c76dc6309d3f291718b7675/html5/thumbnails/29.jpg)
3. Analiza układów biologicznych
3A. Zastosowanie spektroskopii Ramana w badaniu nowotworów
Widma Ramana
a) i b) tkanka zdrowa
c) tkanka nowotworowa
Widma Ramana
a) tkanka zdrowa
b) tkanka nowotworowa
c) krew obwodowa
![Page 30: Analiza instrumentalna Wykład nr 3 - MITR · Ruch ten można rozłoży ... ANALIZA JAKOŚCIOWA Alkany Drgania charakterystyczne: C–H rozciągające 3000–2850 cm-1 C–H zginające](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022052517/5c76dc6309d3f291718b7675/html5/thumbnails/30.jpg)
Niskotemperaturowe widma Ramana
a) tkanka zdrowa
b) tkanka nowotworowa kriostat
![Page 31: Analiza instrumentalna Wykład nr 3 - MITR · Ruch ten można rozłoży ... ANALIZA JAKOŚCIOWA Alkany Drgania charakterystyczne: C–H rozciągające 3000–2850 cm-1 C–H zginające](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022052517/5c76dc6309d3f291718b7675/html5/thumbnails/31.jpg)
5. Konfokalna mikroskopia Ramana
5a. Analiza tkanek gruczołu piersiowego
ex-vivo
http://www.witec.de
http://www.mitr.p.lodz.pl/raman
![Page 32: Analiza instrumentalna Wykład nr 3 - MITR · Ruch ten można rozłoży ... ANALIZA JAKOŚCIOWA Alkany Drgania charakterystyczne: C–H rozciągające 3000–2850 cm-1 C–H zginające](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022052517/5c76dc6309d3f291718b7675/html5/thumbnails/32.jpg)
5b. Analiza komórek skóry in-vivo
skóra sucha skóra nawilżona
http://www.horiba.com
![Page 33: Analiza instrumentalna Wykład nr 3 - MITR · Ruch ten można rozłoży ... ANALIZA JAKOŚCIOWA Alkany Drgania charakterystyczne: C–H rozciągające 3000–2850 cm-1 C–H zginające](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022052517/5c76dc6309d3f291718b7675/html5/thumbnails/33.jpg)
5c. Widma komórek bakterii
widok kolonii bakterii
widmo Ramana pojedynczej komórki bakterii
http://www.horiba.com
![Page 34: Analiza instrumentalna Wykład nr 3 - MITR · Ruch ten można rozłoży ... ANALIZA JAKOŚCIOWA Alkany Drgania charakterystyczne: C–H rozciągające 3000–2850 cm-1 C–H zginające](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022052517/5c76dc6309d3f291718b7675/html5/thumbnails/34.jpg)
6. Analizy farmaceutyczne
kofeina
kwas acetylosalicylowy
paracetamol- N-(4-
hydroksyfenylo)acetamid
widma Ramana
składników tabletki
http://www.horiba.com
![Page 35: Analiza instrumentalna Wykład nr 3 - MITR · Ruch ten można rozłoży ... ANALIZA JAKOŚCIOWA Alkany Drgania charakterystyczne: C–H rozciągające 3000–2850 cm-1 C–H zginające](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022052517/5c76dc6309d3f291718b7675/html5/thumbnails/35.jpg)
7. Analiza fotouczulaczy
Niskotemperaturowe widma Ramana
ZnPcS4-H2O
Niskotemperaturowe widma Ramana
ZnPcS4-DMSO
![Page 36: Analiza instrumentalna Wykład nr 3 - MITR · Ruch ten można rozłoży ... ANALIZA JAKOŚCIOWA Alkany Drgania charakterystyczne: C–H rozciągające 3000–2850 cm-1 C–H zginające](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022052517/5c76dc6309d3f291718b7675/html5/thumbnails/36.jpg)
ZASTOSOWANIE SPEKTROSKOPII RAMANA W ANALIZIE I KONSERWACJI
DZIEŁ SZTUKI
Identyfikacja materiałów użytych w dziełach sztuki o historycznej
wartości, obrazach, drukach znajdowała się od dawna w centrum
zainteresowania historyków sztuki. Niejednokrotnie odkrycia dotyczące
zastosowanych materiałów prowadziły do rozszerzenia stanu naszej
wiedzy o technologii chemicznej, sposobach przenoszenia wpływów
kulturowych czy szlakach handlowych w minionych czasach.
![Page 37: Analiza instrumentalna Wykład nr 3 - MITR · Ruch ten można rozłoży ... ANALIZA JAKOŚCIOWA Alkany Drgania charakterystyczne: C–H rozciągające 3000–2850 cm-1 C–H zginające](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022052517/5c76dc6309d3f291718b7675/html5/thumbnails/37.jpg)
Ultramaryna Błękit kobaltowy Błękit pruski
![Page 38: Analiza instrumentalna Wykład nr 3 - MITR · Ruch ten można rozłoży ... ANALIZA JAKOŚCIOWA Alkany Drgania charakterystyczne: C–H rozciągające 3000–2850 cm-1 C–H zginające](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022052517/5c76dc6309d3f291718b7675/html5/thumbnails/38.jpg)
Błękit pruski: 282, 538, 2102, 2154 [1/cm]
Błękit kobaltowy: 203, 512
[1/cm]
Widma Ramana barwników oraz charakterystyczne dla nich częstości.
![Page 39: Analiza instrumentalna Wykład nr 3 - MITR · Ruch ten można rozłoży ... ANALIZA JAKOŚCIOWA Alkany Drgania charakterystyczne: C–H rozciągające 3000–2850 cm-1 C–H zginające](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022052517/5c76dc6309d3f291718b7675/html5/thumbnails/39.jpg)
Ultramaryna: 520, 570, 1100, 1160 [1/cm]
Błękit egipski: 114, 137, 200, 230, 358, 377,
430, 475, 571, 597, 762, 789, 992, 1012,
1040, 1086, [1/cm]
Widma Ramana barwników oraz charakterystyczne dla nich częstości.
![Page 40: Analiza instrumentalna Wykład nr 3 - MITR · Ruch ten można rozłoży ... ANALIZA JAKOŚCIOWA Alkany Drgania charakterystyczne: C–H rozciągające 3000–2850 cm-1 C–H zginające](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022052517/5c76dc6309d3f291718b7675/html5/thumbnails/40.jpg)
Pigmenty żółte
Chromian ołowiu-
pigment żółty
Chromian ołowiu-
pigment żółto-
pomarańczowy
Sól magnezowa
kwasu
euksantynowego
![Page 41: Analiza instrumentalna Wykład nr 3 - MITR · Ruch ten można rozłoży ... ANALIZA JAKOŚCIOWA Alkany Drgania charakterystyczne: C–H rozciągające 3000–2850 cm-1 C–H zginające](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022052517/5c76dc6309d3f291718b7675/html5/thumbnails/41.jpg)
Spektroskopia IR i spektroskopia Ramana są metodami
komplementarnymi
Nieliniowa cząsteczka wykazuje 3N-6 drgań, niektóre z nich ujawniają
się jako pasma aktywne w IR, niektóre zaś w widmie Ramana. Zależy to
od symetrii cząsteczki i od symetrii drgania. Dla cząsteczek mających
środek inwersji obowiązuje zasada wykluczania - drgania aktywne
w IR, nie są aktywne w spektroskopii Ramana i odwrotnie. Np.
drgania symetryczne CO2 lub N2 są niewidoczne w spektroskopii IR,
podczas gdy w spektroskopii Ramana obserwujemy silne pasma
odpowiadające tym drganiom. Spektroskopia Ramana wypełnia więc
lukę w możliwościach spektroskopii IR. Dopiero silnie polarne molekuły
jak np.: NaCl nie dają widma Ramana, ale za to ich widmo w IR jest
dozwolone i silne.
![Page 42: Analiza instrumentalna Wykład nr 3 - MITR · Ruch ten można rozłoży ... ANALIZA JAKOŚCIOWA Alkany Drgania charakterystyczne: C–H rozciągające 3000–2850 cm-1 C–H zginające](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022052517/5c76dc6309d3f291718b7675/html5/thumbnails/42.jpg)
Rozważmy zasadę komplementarności na przykładzie molekuły CO2.
Cząsteczka CO2 nie ma trwałego momentu dipolowego, w czasie symetrycznego
rozciągającego drgania ν1 położenie środków ciężkości ładunków nie zmienia się czyli nie
zmienia się moment dipolowy, drganie ν1 jest w IR nieaktywne.
![Page 43: Analiza instrumentalna Wykład nr 3 - MITR · Ruch ten można rozłoży ... ANALIZA JAKOŚCIOWA Alkany Drgania charakterystyczne: C–H rozciągające 3000–2850 cm-1 C–H zginające](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022052517/5c76dc6309d3f291718b7675/html5/thumbnails/43.jpg)
W czasie antysymetrycznego rozciągającego drgania ν3 położenie środka ciężkości
ładunku dodatniego przemieszcza się w jedną stronę, a ładunku ujemnego w stronę
przeciwną, powstaje oscylujący wokół zera moment dipolowy, drganie ν3 jest w IR
aktywne.
![Page 44: Analiza instrumentalna Wykład nr 3 - MITR · Ruch ten można rozłoży ... ANALIZA JAKOŚCIOWA Alkany Drgania charakterystyczne: C–H rozciągające 3000–2850 cm-1 C–H zginające](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022052517/5c76dc6309d3f291718b7675/html5/thumbnails/44.jpg)
W dwukrotnie zdegenerowanym drganiu zginającym ν2,4 środki ciężkości ładunków
rozsuwają się periodycznie w kierunku prostopadłym do osi najwyższej symetrii i
powstaje oscylujący wokół zera moment dipolowy prostopadły do osi molekuły, drganie
ν2,4 jest w IR aktywne.
![Page 45: Analiza instrumentalna Wykład nr 3 - MITR · Ruch ten można rozłoży ... ANALIZA JAKOŚCIOWA Alkany Drgania charakterystyczne: C–H rozciągające 3000–2850 cm-1 C–H zginające](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022052517/5c76dc6309d3f291718b7675/html5/thumbnails/45.jpg)
Polaryzowalność molekuły CO2 zmienia się
inaczej niż moment dipolowy. W drganiu ν1
polaryzowalność w jednym półokresie jest
mniejsza, a w drugim większa niż w stanie
równowagi. Funkcja α=f(q) jest więc funkcją
monotoniczną i jej pochodna w punkcie
równowagi jest różna od zera. Drganie ν1 jest
aktywne w widmie Ramana. W przypadku
pozostałych drgań: dla ν3 polaryzowalność w
obu półokresach jest mniejsza, a dla ν2,4
większa niż w stanie równowagi. Drgania ν3
oraz ν2,4 są w widmie Ramana nieaktywne.