Optikai spektroszkópiai módszerek

HTML
DOWNLOAD

Méret: px

Mutatás kezdődik a ... oldaltól:

Download "Optikai spektroszkópiai módszerek"

Gábor Rezső Boros
6 évvel ezelőtt
Látták:

1 Mi történhet, ha egy mintát énnye viágítunk meg? Optikai spektroszkópiai módszerek megviágító ény (enyet ény) minta átjutott ény Abszorpció UV-VIS, IR Smeer Lászó kibocsátott ény Lumineszcencia (Fuoreszcencia és Foszoreszcencia) szórt ény Raman és Rayeigh szórás Abszorpciós és emissziós spektroszkópia Az átjutott vagy kibocsátott ény anaizáása a huámhossz üggvényében. Inormáció: atomok, moekuák azonosítása, moekuáris szintű szerkezetvátozások (konormációvátozások) detektáása, koncentráció meghatározás Miért nye e i. bocsát ki ényt egy atom v. moekua? nergiaátmenet: d. Jabonski diagram Gerjesztett eektron- és vibrációs áapot* Gerjesztett eektronáapot Vibrációsan gerjesztett á.* Aapáapot S *csak moekuákná!

2 Miért nye e i. bocsát ki ényt egy atom v. moekua? S UV-VIS IR abszorpció Raman Fuoreszcencia Foszoreszcencia T Δhhc/λ Abszorpciós spektroszkópia (UV-VIS) Ismétésü: abszorpciós tv: JJ 0 e -μx aho μ(anyag,c,λ) Lambert-Beer törvény: J A g 0 ε ( λ) cx spektrum: A(λ) J mérés: spektrootométer (eépítése d. gyakorat) reerencia odat (J 0 ) inormáció: azonosítás, koncentráció. Inravörös spektroszkópia Inravörös ény: λ800 nm - mm közép inra tartomány:,5-50 μm abszorpciós spektroszkópia az enyet inravörös sugárzás moekuarezgéseket ket érzékeny a moekuaszerkezetre speciáis detektáás: FT spektrométer Moekuarezgések Az eektronok könnyűek, gyorsan követik az atommag mozgását, ezért az atommagok rezgéseit az eektronok nem beoyásoják. A kasszikus izikai eírásban az atommagok közti kötést, egy rugóva vesszük igyeembe.

Moekuarezgések: kétatomos moekua a középiskoábó ismert: π m m m m Δ Δ m + m m + Δ Δ F Δ / F / F m + m tehát:, amit az m π m egyenetbe heyettesítve a rezgési rekvencia: ( m + m) π mm az m mm

3 Moekuarezgések: kétatomos moekua a középiskoábó ismert: π m m m m Δ Δ m + m m + Δ Δ F Δ / F / F m + m tehát:, amit az m π m egyenetbe heyettesítve a rezgési rekvencia: ( m + m) π mm az m mm mennyiséget redukát redukát m + m tömegnek is nevezik, ezze a rekvencia: π m redukát A huámhossz: c mredukát λ πc Az inravörös spektroszkópiában a λ reciprokát, a huámszámot (ν) hasznáják: ν ν: hány huám ér e egységnyi hosszúságon? [cm - ] λ πc m redukát Péda: CO A mért rezgési huámszám: ν 43 cm - λ4,67μm 6, Hz m C 0-6 kg, m O,7 0-6 kg 875 N/m Ha ν ismert, számoható ha ismert, ν számoható

4 Kasszikus izikai rezgések és energianívók kapcsoata Kasszikus kép nergianívók π m redukát rezonancia az rekvenciájú énnye S u.a.!!! Δh Δ Sokatomos moekuák rezgései N atomos moekua: 3N szabadsági ok, 3-3 a tejes moekua transzációja i. rotációja 3N-6 rezgési szabadsági ok (ineáris moekuákná csak 3N-5) normárezgések Normárezgések A víz normárezgései Minden atom ugyanazza a rekvenciáva, de küönböző ampitúdóva és irányban rezeg. P. víz:

Néhány tipikus rezgési rekvencia Péda: Formadehid

com Makromoekuák rezgései Gobáis rezgések

ipidekben amid rezgések a ehérjékben (acetamid

5 Néhány tipikus rezgési rekvencia Péda: Formadehid orrás: Makromoekuák rezgései Gobáis rezgések (bonyoutak) Lokaizát rezgések, p: CH rezgések a ipidekben amid rezgések a ehérjékben (acetamid rezgések) Akamazások ipid ázisátaakuás ehérjedenaturáció Meersman és mtsai. Biophys J.

Gyógyszerészeti akamazások Gyógyszerészeti akamazás: moekua azonosítás szintézis: közti és végtermék azonosítás szerkezet bizonyítás metaboit kimutatás gyógyszereenőrzés (tisztaság vizsgáat) C 4 H 8

6 Gyógyszerészeti akamazások Gyógyszerészeti akamazás: moekua azonosítás szintézis: közti és végtermék azonosítás szerkezet bizonyítás metaboit kimutatás gyógyszereenőrzés (tisztaság vizsgáat) C 4 H 8 O Megj.: Lambert-Beer tv. itt is igaz, koncentráció meghatározás is ehetséges. orrás: A spektrum mérése: Fourier transzormációs spektrométer (FTIR) ényorrás tk 6.7 ábra tk 6.8 ábra

7 Lumineszcencia spektroszkópia Mérhető mennyiségek S T a gerjesztő ény huámhossza az emittát ény huámhossza (uor., osz) az emittát ény időbei eoszása az emittát ény poarizációja az emittát ény intenzitása UV-VIS IR abszorpció Raman Fuoreszcencia Foszoreszcencia A umineszcens spektrométer eépítése Gerjesztési, és emissziós spektrumok gerjesztés minta ényorrás gerjesztési monokromátor S T emissziós monokromátor detektor (p otoeektronsokszorozó) emisszió tk. 6.6 ábra kijező (szgép) tk 6.5. ábra Stokes etoódás Fuoreszcencia Foszoreszcencia

8 S A uoreszcencia kvantumhatások (Q) k nr k T Kvantumhatások Q emittát otonok száma enyet otonok száma Q k k + k k uoreszcens átmenet vaószínűsége k nr nem sugárzásos átm. vsz. nr estékek,. jezők Q S A gerjesztett áapot éettartama Fuoreszcencia Fuoreszcencia N gerjesztett moekuábó Δt idő aatt ΔN(k +k nr )NΔt gerjesztődik e. ierenciáegyenet: dn k k N dt ( + nr ) Megodása: N τ ( k + knr ) t N0e N0 k + k nr e t τ a gerjesztett áapot éettartama A uoreszcencia intenzitás ecsengése Az emittát otonok száma arányos ΔN-e, tehát N-e is, azaz a otonszám is exponenciáisan csökken, τ időáandóva. Mérése: impuzusszerű megviágítás (vianóámpa, v. impuzusézer), otonszámáás az idő üggvényében. Megj. Kvantumhatások és éettartam a oszoreszcencia esetén is hasonóan deiniáható i. mérhető. τ uoreszcencia ns τ oszoreszcencia μs...s Péda

gerjesztett áapot éettartama aatt dinamikai inormáció tk 6.8 ábra hova ett az energia? Moekuarezgést ket (d.

9 Fuoreszcencia poarizáció Fényszórás poarizát énnye viágítjuk meg a mintát mérjük, h. az emittát ény mennyire poarizát Rayeigh λ szórt λ megvi Raman szórás: λ szórt λ megvi szórt megvi oton,szórt oton,megvi Raman λ szórt λ megvi S Chandrasekhra Venkata Raman eorduhat a gerjesztett áapot éettartama aatt dinamikai inormáció tk 6.8 ábra hova ett az energia? Moekuarezgést ket (d. IR) gyenge intenzitású IR Raman Rayeigh szórás ha a részecske mérete: a << λ a szórt intenzitás: 6 a Jszórt ~ J 0N 4 λ inormáció: méret, mennyiség (p. kooidok) A Rayeigh szórás mérése ha J szórt <<J 0 J szórt -at mérjük (Neeometria) ha J szórt J 0 J -t mérjük (turbidimetria) Technikaiag ua. mint az abszorpciós spektroszkópia, csak most a J a szórás miatt kisebb, mint J 0

Hasonló dokumentumok

Infravörös és CD spektroszkópia a fehérjeszerkezet vizsgálatában

Infravörös és CD spektroszkópia a fehérjeszerkezet vizsgálatában Infravörös és C spektroszkópia a fehérjeszerkezet vizsgáatában Mi történhet, ha egy mintát fénnye viágítunk meg? megviágító fény (enyet fény) minta átjutott fény Abszorpció UV-VIS, IR, C spektr. Smeer