slide1 n.
Download
Skip this Video
Loading SlideShow in 5 Seconds..
6.6. Apsorpcija zračenja PowerPoint Presentation
Download Presentation
6.6. Apsorpcija zračenja

Loading in 2 Seconds...

play fullscreen
1 / 57

6.6. Apsorpcija zračenja - PowerPoint PPT Presentation


  • 391 Views
  • Uploaded on

6.6. Apsorpcija zračenja. Lamber-Berov zakon Boja i struktura molekula. 6.7. Optička aktivnost. Specifična rotacija. Apsorpcija zračenja. Grotus-Draperov zakon : I 0 = I A + I T + I R . refleksija. transparencija. apsorpcija. Energetski nivoi u molekulima su mnogo

loader
I am the owner, or an agent authorized to act on behalf of the owner, of the copyrighted work described.
capcha
Download Presentation

PowerPoint Slideshow about '6.6. Apsorpcija zračenja' - eryk


An Image/Link below is provided (as is) to download presentation

Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author.While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server.


- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - E N D - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
Presentation Transcript
slide1

6.6. Apsorpcija zračenja

  • Lamber-Berov zakon
  • Boja i struktura molekula

6.7. Optička aktivnost

  • Specifična rotacija
slide2

Apsorpcija zračenja

Grotus-Draperov zakon:

I0 = IA + IT + IR

refleksija

transparencija

apsorpcija

slide3

Energetski nivoi u molekulima su mnogo

složeniji od onih u atomima

Svaki elektronski nivo ima mnogo

vibracionih a svaki vibracioni mnogo

rotacionih nivoa

Čisti elektronski

energetski nivoi

Atomski

Molekulski

slide4

Linijski emisioni spektar atoma

Osnovno stanje se sastoji od jednog elektronskog energetskog nivoa, jednog ili više vibracionih i

velikog broja rotacionih stanja. Slično je sa pobuđenim stanjima. Pri prelazu

između svih ovih nivoa nastaje širok spektar a ne niz oštrih linija

Širok apsorpcioni spektar molekula

slide5

Količina apsorbovane svetlosti je proporcionalna koncentraciji analita.

A = f[analit]:A = m[analit] + b

UV: 180 – 380

Vid: 380 – 780

nanometri nm 1nm = 1 x 10-9m

Zračenje i spektroskopija

Fotoni ili talasni paketi energije E = hc/

E

i z vo enje lambet beer ovog zakona
Izvođenje Lambet-Beer-ovog zakona

Shematski prikaz jednostavnog spektrometra

I

Izvor

svetlosti

Disperzioni element

I0

Uzorak

Detektor

svetlosti

Intenzitet svetlosti,I, je energija u jedinici vremena po jedinici površine po jediničnom prostornom uglu

Transparencija je T=I/I0

slide7

Izvođenje A=ecb

Upadna

svetlost

Propuštena

svetlost

Rastvor koji

apsorbuje

I

I-dI

Smanjenje intenziteta svetlosti je srazmerno debljini

sloja dx i koncentraciji c:

 konstanta proporcionalnosti

slide8

I

I-dI

Deljenjem obe strane sa I

Sada integralimo obe strane

slide10

Beer-Lambert-ov zakon

A =a c b

A = m[analit] + d

Beer-ov zakon

A  c

Lambert-ov zakon

A  b

+

c - koncentracija

  • konstanta proporcionalnosti je ekstinkcionikoeficijent

a- molarna apsorptivnost.

aje nagib zavisnosti

A od c.

Veličinaa ()zavisi od talasne dužine.

Jedinice a

koncentracija-1.dužina-1

tj.: dm3 mol-1 cm-1

slide11

Apsorpcija zračenja

  • Apsorpcioni spektar
  • Analitička prava
ograni enja beer ovog zakona
Ograničenja Beer-ovog zakona
  • Realna
    • Pri velikim koncentracijama dešavaju se efekti interakcije između apsorbujućih vrsta
  • Hemijska
    • Analit disosuje/asosuje ili reaguje sa rastvaračem
  • Instrumentalna
    • ε = f(λ); većina svetlosnih izvora su polihromatski a ne monohromatski
    • rasejana svetlost nastala refleksijom na monohromatoru
slide13

Kvalitativno: A =a c 

  • Mnoge organske funkcionalne grupe imaju dobro definisane apsorpcione
  • karakteristike: max &  ili a (običnou UV)
  • - napraviti rastvor poznate koncentracije (c)
  • - snimiti spektar između 180 i 350nm
  • - identifikovati max, izračunati ili a

Prelazni metali često obojeni zbog prelaza između d orbitala – apsorbuju u vidljivoj oblasti, broj pikova imax & 

identifikuju metalnijon & geometriju- Oh vs Td

SWH p560

Ne-obojeni analiti mogu reagovati dajući obojena jedinjenjanpr. PO43-

slide14

Apsorpcioni Spektar

T, je transparencija. Ona je deo upadne svetlosti propušten kroz uzorak

T = I/Io

Uzorak

IoI

A, apsorbancija je definisana kao

A = log10(Io/I)

= -log10(T)

b- Dužina ćelije

Energija je apsorbovana kroz elektronske prelaze u vezujućim orbitalama analita

Pr: Mesta nezasićenih veza u oprganskim molekulima, npr. dvostruke veze (-C=C-; -C=O, -NC=O) →  *, ili

d →d prelazi u metalnim kompleksima ili Metal d → ligand prelazi

max

talasna dužina na kojoj je A maksimalno

KMnO4

slide15

b) Kvantitativna analiza

  • i) <Koristi se Beer-Lambert-ova jednačinaA =ab c
  • pripremiti rastvore analitai dodati reagense (ako su neobojeni)
  • meriti apsorbanciju na poznatimmaxib
  • Naćia i izračunati c.
  • Molarne apsorptivnosti nisu precizno poznate, stoga ovakva izračunavanja nisu precizna.
  • Teško se radi ovako
  • ii) Koristiti kalibracione krive – uobičajen metod.
  • Prepremiti set standardai dodati reagense
  • Meriti njihove apsorbancije namax
  • Nacrtati A prema c:
  • A = m[analit]standards + c
  • Izmeriti apsorbanciju analita
  • Izračunati koncentraciju analita
  • [analit]uzorak = (A – c)/m
boja i struktura molekula
Boja i struktura molekula

Boja supstancije je određena neapsorbovanim delom

kontinualnog spektra zračenja, znači onim delom koji je

propušten i koji je komplementaran sa apsorbovanim delom bele svetlosti.

  • Položaj i oblik apsorpcionih traka različitih supstancija u VIZ i UV delu spektra u vezi je sa strukturom tih supstancija
  • Atomi ili atomske grupe čija ekscitacija elektrona dovodi do apsorpcije fotona nazivaju se hromoforama i njihovo prisustvo u molekulu odgovorno je za boju supstancije
  • Najčešće hromofore u organskim molekulima su atomske grupe sa dvostrukim i trostrukim vezama u kojima su elektroni labavije vezani
  • Hromofrne grupe su: C=C, N=N, C=O, -N=O- itd.
  • Joni prelaznih metala kao i usamljeni parovi elektrona u radikalima predstavljaju hromofore
slide18

Boja kompleksa prelaznih metala

Rubin

Korund

Al2O3sanečistoćama Cr3+

Safir

Korund

Al2O3sa nečistoćama Fe2+i Ti4+

oktaedarski raspored gde metalni

centar ima koordinacioni broj 6

Smaragd

Beril

AlSiO3koji sadrži Be sa nečistoćom Cr3+

vidljivi spektar
Vidljivi spektar

Talasna dužina

slide20

Ako supstancija ovde

apsorbuje......

ovde se

javlja boja

rastvori halogena u ccl 4
Rastvori halogena u CCl4

Fluor-bezbojan

Hlor-apsorbuje ljubičasto i plavo-žuto zelen

Brom-apsorbuje plavo i deo zelenog-mrko crven

Jod-apsorbuje zeleno-roze ili purpuran

slide25
Boja kompleksa prelaznih metala može da se korelira sa ligandima koje metali vezujuSvi kompleksi sadrže Co(III) i 5NH3
alura crveno boja z a hranu
Alura crveno, boja za hranu
  • Generalno ravan molekul
  • prstenovi ugljenikovih atoma
  • Azotovi atomi povezuju prstenove
  • Elektroni u prstenovima pokrtetljivi i apsorbuju svetlost.
  • Većina boja koje se koriste u industriji hrane su slične strukture.
k r i stal no ljubi asto
Kristalno ljubičasto
  • Molekul sa konjugovanim pi () vezama
boja i struktura
Boja i struktura
  • Batohromniefekat predstavlja pomeranje apsorpcionog maksimuma prema većim talasnim dužinama što se postiže ubacivanjem nezasićenih konjugovanih grupa.
  • Hipsohromni efekat je suprotan od batohromnog i predstavlja pomeranje apsorpcionog maksimuma prema kraćim talasnim dužinama ubacivanjem npr. CH2 grupe.
  • Hiperhromniefekat predstavlja povećanje apsorbancije apsorpcione trakeuvođenjem auksohromnih grupa kao što su OH, OR, OCH3, NH2 u kiseloj sredini ili antiauksohromne grupe CN, CO, NO koje deluju u baznoj sredini.
  • Hipohromni efekat nastaje kada strukturne promene u molekulu dovode do snižavanja apsorbancije apsorpcionog maksimuma usled strukturnih promena u molekulu.
polariza c i ja em zra enja1
Polarizacija EM zračenja

EM zračenje se sastoji od oscilacija električnog i magnetskog polja, uzajemno normalnih. Generalno, oscilacije električnog polja se NE dešavaju u određenoj (y,x) ravni. Zračenje nije polarizovano.

l

polariza c i ja em zra enja2

y

x

z

y

y

x

z

z

y

y

x

z

z

y

y

x

z

z

y

y

x

z

z

y

y

x

z

z

y

z

Polarizacija EM zračenja

Kada EM zračenje nije polarizovano, svi tipovi oscilacija su jednako verovatni. Kao posledica, ravan oscilacija EM zračenja varira haotično sa vremenom.

polariza c i ja em zra enja3
Polarizacija EM zračenja

Polarizacioni filter može izmeniti nepolarizovanu u linerno polarizovanu EM zračenje. Dobar primer je polaroid filter koji se sastoji od paralelno postavljenih izduženih molekula. Samo svetlost polarizovana duž izvesnog pravca prolazi kroz filter, dok je normalna komponenta potpuno apsorbovana.  

Vertikalno polarizovana komponenta EM zračenja prolazi.

Nepolarizovano EM zračenje

Horizontalno polarizovana komponenta je apsorbovana

slide34

Polarizacija se može dobiti od nepolarizovanog zraka

    • selektivnom apsorpcijom
    • refleksijom
    • rasejavanjem
polariza c i ja em zra enja4
Polarizacija EM zračenja

Linearno polarizovano zračenje se vrši u jednoj ravni i vrh električnog vektora opisuje sinusoidu. Linearno polarizovana svetlost odgovara superpoziciji levo i desno cirkularno polarizovanim talasima istog intenziteta.

y

x

z

y

y

x

z

z

y

x

z

y

z

slide37

Poređenje linearno i cirkularno polarizovane svetlosti

Vektor E (električnog polja) linearno polarizovane svetlosti (takođe se zove i polarizovana svetlost u ravni)-osciluje u ravni sa promenjljivim intenzitetom (konstantan pravac a modulisana amplituda).

Nasuprot tome vektorEcirkularno polarizovane svetlosti osciluje sa konstantnom amplitudom menjejući pravac (modulisani pravac).

Treba uočiti da vrh električnog vektora opisuje spiralni trag u prostoru (koji može biti u smeru

kazaljke na sdatu ili suprotnom)

Optička aktivnostznači da supstancija interaguje različito sa levo i desno cirkularno polarizovanom svetlošćumanifestujući dva različita ali povezana fenomena:

1) Optička rotacija –posledica različitih indeksa prelamanja za desno i levo cirkularno polarizovanu svetlosta -- tj., nL nD

optički inaktivna, nL= nD

optički aktivna, nL nD

slide38

Optička aktivnost

Optički aktivnesupstancije su providne supstancije koje obrću ravan polarizovane svetlosti

slide39

Optička aktivnost

  • Različit indeks prelamanja se javlja zbog oblika molekula. Molekuli oblika spirale (heliksa) odgovaraju različito zavisno da li su L ili D-oblik.
slide40

OPTIČKA AKTIVNOST

OPTIČKI AKTIVNE SUPSTANCIJE ROTIRAJU

RAVAN POLARIZACIJE POLARIZOVANE SVETLOSTI

slide42

NAŠ SVET JE SVET DEŠNJAKA

SPIRALNE STEPENICE SE PENJU NAVIŠE U SMERU KAZALJKE NA SATU

APPROX. 90% SU DEŠNJACI

APPROX. 10% LEVACI

slide43

Molekuli, kao i vaše ruke, koji ne mogu da se rotacijom ili pomeranjem poklope sa svojim ogledalskim likom suhiralni.

Ova grupa atomaje ISPRED, ali ide IZA pri rotaciji

louis pasteur
Louis Pasteur

Pateur je osećao da se enantiomeri mogu razlikovati/razdvojiti samo živim organizmima

opti ka aktivnost zove se i hiral nos t
Optička aktivnost (zove se i “hiralnost”)

Obrtanje ravni polarizovane svetlosti srazmerno je rastojanju. Optička aktivnost je otkrivena 1811 od strane Arago-a.

Neke supstancije obrću ravan polarizovane svetlosti u smeru kazaljke na satu (“desnogiri”) aneki u suprotnom smeru kazaljke na satu (“levogiri”).

opti ka aktivnost zove se i hiral nos t1
Optička aktivnost (zove se i “hiralnost”)
  • Optička aktivnost potiče od asimetrične strukture molekula ili

kristalne rešetke. Zavisno od toga optička aktivnost može biti:

    • Permanantna kada se ova osobina ne gubi sa promenom

stanja date supstancije

    • Promenjljiva kada se optička aktivnost javlja samo

u kristalnom stanju dok se gubi pri topljenju ili sublimaciji

promenjljiva opti ka aktivnost d esnogiri i levogiri materijali
Promenjljiva optička aktivnost-desnogiri i levogiri materijali

Većina prirodnih materijala ne pokazuje hiralnost, ali oni koji to pokazuju su optički aktivni

Ovi oblici kvarca imaju istu hemijsku formulu i strukturu ali suogledalske slikejedan drugoga. Jedan oblik kvarca obrće ravan polarizovane svetlosti u desno i smeru kazaljke na satu a drugi u suprotnom smeru.

Promenom stanja supstancije, odnosno narušavanjem spiralnog rasporeda čvorova kristalne rešetke, gubi se optička aktivnost.

Ovakvo ponašanje pokazuje kvarc, natrijum hlorat ili kalijum bromat

le vogiri i desnogiri molekuli
Levogiri i desnogiri molekuli

Ključni molekuli života su skoro svi levogiri.Šećer je jedna od najhiralnijih poznatih supstancija.

Ako bi hteli da otkrijete znake života na drugoj planeti trebalo bi da potražitite hiralnost.

Molekuli pogrešne hiralnosti mogu izazvati ozbiljne bolesti (npr.talidimid) dok je drugi “enantiomer” bezopasan.

permanantna opti ka aktivnost
Permanantna optička aktivnost
  • Najčešće optička aktivnost molekula potiče od prisustva asimetričnog atoma (atomi čije su valence asimetrično zaposednute, različitim atomima ili grupama atoma). Najčešće je to asimetrični ugljenikov atom. Tako kod -hidroksipropionske kiseline asimetrični ugljenikov atom se nalazi u centru tetraedra, a u rogljevima su smeštene četiri različite atomske grupe: H, COOH, CH3 i OH (od -amino kiselina samo glicin ne pokazuje optičku aktivnost).
permanantna opti ka aktivnost1
Permanantna optička aktivnost
  • I drugi atomi kao: Si, N, P, S, Se, Te, Cr, Co, platinski metali i dr. mogu biti asimetrični centri koji izazivaju optičku aktivnost. Svi oni takođe imaju tetraedarsku strukturu. I kompleksne soli metala sa koordinacionim brojem četiri (Cu, Pb, Co, Pd i Pt), ako su vezani za različite atome ili atomske grupe takođe pokazuju optičku aktivnost. Centralni katjon može imati i koordinacioni broj 6, a molekul tada ima oktaedarsku strukturu.

Inozitzbog asismetrije molekula

takođe pokazuje optičku aktivnost

permanantna opti ka aktivnost2
Permanantna optička aktivnost
  • Optičkim enantiomeri ili antipodisu dva oblika istog optički
  • aktivnog jedinjenja pri čemu jedan odgovara ogledalskom liku
  • drugoga. Enantiomeri imaju identične hemijske osobine sem kada
  • reaguju sa drugim hiralnim jedinjenjima (često pokazuju i različitu
  • rastvorljivost u rastvaračima koji se sastoje od hiralnih molekula).
  • Posledica ove razlike u reaktivnosti je da se enantiomeri mogu
  • razlikovati u mirisu i biološkoj i farmakološkoj aktivnosti, a samo
  • jedan od enantiomera pokazuje ovu aktivnost.
  • Sintetičke supstancije sadrže uvek oba enantiomera u istim

količinama, tako da je nagrađena smeša optički inaktivna i naziva

se racematskom smešom. Amino kiseline laboratorijski

sintetizovane su racematske smeše. Nasuprot tome reakcije u živim

ćelijama kao rezultat daju samo jedan enantiomer koji je biološki

aktivan.

specifi na rotacija
Specifična rotacija

ugao rotacije

specifična rotacija čiste supstancije

specifična rotacija rastvora optički

aktivne supstancije

molarna rotacija

cirkularni dihroizam
Cirkularni dihroizam
  • "Dihroizam" se koristi da označi apsorpciju svetlosti koja zavisi od pravca i javlja se kod optički aktivnih supstancija. Stoga cirkularni dihroizam se odnosi na različitu apsorpciju polarizovane svetlosti paralelno ili normalno na neku referentnu osu.
  • “Dvojno prelamanje” se odnosi na zavisnost indeksa prelamanja od pravca
slide56

Cirkularni dihroizam

.

2) Cirkularni dihroizam- posledica razlčitih koeficijenata ekstinkcije za L i D CPS (tj, L D).

Polarizovana svetlost u ravni se može smatrati da se sastoji od L- iDcirkularno polarizovanih komponenata istog intenziteta. Različita apsorpcija L iD komponenata, posle prolaska kroz optički aktivnu sredinu menja polarizovanu svetlost u ravni u eliptično polarizovanu svetlost.

Tehnika optičke rotacione disperzije (ORD) ispituje zavisnost

optičke aktivnosti od talasne dužine

slide57

3) Optička rotaciona disperzija (ORD) icsirkularni dihroizam (CD) su matematički povezane pojave i ako merite jednu drugu možete izračunati korišćenjem postupka koji se zove Kronig-Kramers-ova transformacija.

4)CD se češće koristi od ORD za ispitivanje biomolekula.

- Bolja rezolucija (ORD signal je proširen).

- Bolja osetljivost.

- Lakše za dešifrovanje (1:1 odnos između apsorpcionih pikova i CD signala).

Shematski prikaz CD spektrometra