UV, Inżynieria materiałowa pwr, Solwatochromia solwatochromizm

[ Pobierz całość w formacie PDF ]
//-->SPEKTROFOTOMETRIA UV-VisInstrukcja do ćwiczeń opracowana w Katedrze Chemii Środowiska Uniwersytetu Łódzkiego.Spektrofotometria w zakresie nadfioletu (UV) i promieniowania widzialnego (Vis) jest jednąz najstarszych metod instrumentalnych w analizie chemicznej. Zjawisko pochłaniania energiipromieniowania elektromagnetycznego przez materię (absorpcja) znalazło szerokie zastosowaniezarówno w badaniach struktury cząsteczek, jak też w jakościowej i ilościowej analizie chemicznej.Promieniowanie elektromagnetyczne można zdefiniować jako postać energii występującą w formiefal, czyli rozchodzących się z prędkością 3następujące wielkości:- długość fali [nm, m],- częstość drgań [Hz; 1 Hz = 1 cykl/s]Promieniowanie elektromagnetyczne poza charakterem falowym przejawia także charakterkorpuskularny, a więc wiązkę promieniowania można określić też jako zbiór kwantów (porcji)energii biegnących w kierunku rozchodzenia się promieniowania. Energia E pojedynczego kwantu(fotonu) promieniowania określona przez Planka, wiąże się z podanymi uprzednio wielkościamicharakteryzującymi falę elektromagnetyczną równaniem:105km/s periodycznych zmian pola elektrycznego imagnetycznego. Falowy charakter promieniowania elektromagnetycznego określają liczbowoE=h=hc/gdzie:h – stała Planka (6,62c – prędkość światła (310-34Js)105km/s)Z zależności powyższej wynika, że energia promieniowania elektromagnetycznego jest wprostproporcjonalna do częstości drgań, a odwrotnie do długości fali. Energia jaką niesie ze sobąpromieniowanie elektromagnetyczne z tego zakresu (UV-Vis) powoduje zmiany elektronowe wcząsteczkach, zwane przejściami elektronowymi, które to z kolei przejścia powodujązaabsorbowanie określonej ilości energii. Istnieją pewne reguły określające prawdopodobieństwoprzejścia elektronu z jednego do innego stanu elektronowego. Noszą one nazwę reguł wyboru:11. Aby nastąpiła absorpcja promieniowania muszą istnieć takie dwa stany kwantowe cząsteczkimin,których różnica energii odpowiada energii h promieniowania padającego;En- Em= hn,m= E2. Absorpcja promieniowania musi być związana ze zmianą momentu dipolowego cząsteczki -Rozróżniamy następujące rodzaje przejść elektronowych w związkach organicznych:orbitalwiążącywiążącyn wiążącyn wiążącyorbital* antywiążący* antywiążący* antywiążący* antywiążącyWzbudzenie elektronowe ma miejsce wówczas, gdy w wyniku absorpcji promieniowaniazachodzi przeniesienie elektronu z orbitalu o niższej energii na wolny orbital o energii wyższej. Wkompleksach metali przejściowych mamy do czynienia z przejściami, w których uczestnicząelektronyd.Specyficzne układy cząsteczek i wiązań mających zdolność pochłaniania promieniowaniaelektromagnetycznego z zakresu UV-Vis noszą nazwę chromoforów. Poniżej przedstawionotypowe chromofory i odpowiadające im przejścia elektronowe.chromoforzwiązekrodzaj przejścia*max[nm]max[l/molcm]C Cetylen18013000C Oaceton*185950benzenn**2772003472552080001220N Nazometann*2W związku z absorpcyjnymi właściwościami niektórych związków sformułowano szeregzależności pomiędzy ilością zaabsorbowanej energii a pewnymi cechami fizycznymi substancji. Sąto:Prawo LambertaWiązka promieniowania monochromatycznego po przejściu przez jednorodny ośrodekabsorbujący o grubościbulega osłabieniu, co można ująć równaniem:e-kbI = Iogdzie:Io– natężenie światła padającegoI – natężenie światła po przejściu przez ośrodekb – grubość warstwy absorbującejk – współczynnik absorpcjiPo zlogarytmowaniu:lnIo/I = kb=Aczyli:A = logIo/Iabgdzie:a = 0,4343kA – absorbancjaAbsorbancja jest proporcjonalna do grubości warstwy absorbującej, jeśli wiązka promieniowaniamonochromatycznego przechodzi przez jednorodny ośrodek absorbujący.Inną wielkością określającą absorpcję promieniowania jest transmitacja:T = I/IoA = log1/T3Prawo Lamberta-BeeraPrawo to dotyczy absorpcji promieniowania przez roztwory.Jeżeli współczynnik absorpcji rozpuszczalnika jest równy zeru, to absorbancja wiązkipromieniowania monochromatycznego przechodzącej przez jednorodny roztwór jest wprostproporcjonalna do stężenia roztworu „c” i do grubości warstwy absorbującej „b”.A = logI/Io= abcPrawo addytywności absorpcjiAbsorbancja roztworu wieloskładnikowego równa się sumie absorbancji poszczególnychskładników.A = A1+ A2+ A3+...+ AnA1,A2, A3, An– absorbancja poszczególnych składnikówJeżeli stężenie wyrazimy wmol/lto równanie ma postać:A = bcmolowy współczynnik absorpcjiUrządzenia, które służą do pomiaru absorpcji nazywamy spektrofotometrami. Podstawowymielementami składowymi spektrofotometru UV-Vis są:1. źródło promieniowania(lampy deuterowe 180 – 380 nm)(lampy wolframowo-halogenowe pow. 380 nm)(wysokociśnieniowe lampy ksenonowe – cały zakres)2. monochromatorW chwili obecnej najczęściej wykorzystywanym elementem rozszczepiajacym są siatkidyfrakcyjne. Dawniej do tego celu wykorzystywano pryzmaty.4Siatka dyfrakcyjnaPromień padający(wiązka polichromatyczna)Promienie ugięte(wiązka promieniowania rozszczepionego na składowe)3. KuwetaElement pozwalający na umieszczenie komórki pomiarowej. Używa się do tego celu kuwetzbudowanych z kwarcu lub stopionej krzemionki.4. DetektorZadaniem detektora jest pomiar natężenia promieniowania. Stosowane są detektory fotoelektryczne,które przetwarzają energię promieniowania elektromagnetycznego na energię elektryczną. Są to:fotokomórkifotopowielaczefotodiodyW fotodiodach stosuje się materiały półprzewodnikowe, w których pod wpływem absorpcjifotonów następuje wzbudzenie nośników ładunku (elektronów) z pasma walencyjnego do pasmaprzewodnictwa. Pod wpływem kwantu h powstają nośniki ładunku i płynie prąd proporcjonalnydo liczby zaabsorbowanych fotonów.5. RejestratoryFunkcję rejestratorów w nowoczesnych przyrządach pełnią komputery.5 [ Pobierz całość w formacie PDF ]

  • zanotowane.pl
  • doc.pisz.pl
  • pdf.pisz.pl
  • emaginacja.xlx.pl

    •