SPEKTROSZKÓPIA: Atomok, molekulák energiaállapotának megváltozásakor kibocsátott ill. elnyeld sugárzások vizsgálatával foglalkozik.

Átírás

1 SPEKTROFOTOMETRI SPEKTROSZKÓPI: omok, molekulák energiaállapoának megválozásakor kibosáo ill. elnyeld sugárzások vizsgálaával foglalkozik. Más szavakkal: anyag és elekromágneses sugárzás kölsönhaása eredményeképp az elekromágnese sugárzás elnyelésének (abszorpiójának) ill. kibosáásának (emissziójának) vizsgálaa. Feloszása: hullámhosszaromány alapján: - = nm (láhaó, UV) - = 00 µm (IR) - > 00 µm elekronenergia megválozása rezgési spekroszkópia (IR) forgási spekroszkópia (MW) mikrohullámú spekroszkópia Emissziós spekroszkópia bszorpiós spekroszkópia áengede fény: elnyelés mérjük. laboron abszorpiós spekroszkópiá végzünk láhaó és UV arományban.

2 SPEKTROSZKÓPI ELVI HÁTTERE Energiaszinek kvanálak: E = hν ν: frekvenia: = ν hullámhossz. - elekronenergia és a rá szuperponálódó rezgési és roáiós szinek gerjeszdnek (közben a molekula kondenzál fázisban van) ami fényelnyeldésben muakozik meg. - fényelnyelés emisszió fizikája: kvanummehanika és kvanumelekrodinamika írja le. - fenomenologikus vagy klasszikus leírás pl. a fényelnyelésre: Lamber örvény: I 0 inenziású fény l m réegvasagságon áhaladva I inenziásúra sökken: I = I 0 0 -al a: lineáris abszorpiós együhaó. Beer örvény: a = ε Lamber-Beer örvény (a Lamber örvény és a Beer örvény egyesíése) I = T I 0 = -lgt = εl ε: moláris abszorpiós együhaó ε: különböz anyagokra, különböz hullámhosszon más és más. Ha sak egy elnyel anyag van jelen = () kimérhe ~ ε()-val ebbl kövekezik, hogy a vizsgálao monokromaikus fénnyel kell elvégezni. Több fényelnyel komponensre: egymásra rakódnak! = ε l abszorpiós sávok jelennek meg, i i i

3 Lamber-Beer örvény használhaó konenráió meghaározására do kísérlei körülmények közö (ado, T, p) egy elnyel komponensre: = ε l és = ε l = Több komponens eseén mérés a komponensek ε-jainak maximumához arozó hullámhosszakon. Ké -n mérjük a isza anyagoka ( mérése), ε-jaika meghaározzuk l l = ε = ε ε-k ismereében -k számíhaók! + ε, B,, B, Lamber-Beer örvény érvényességének haárai: lászólagos és valódi elérések! + ε lászólagos elérés: nem monokromaikus fény deekor árama nem lineárisan válozik a konenráióval valódi elérés: kémiai válozások, konenráió válozással járó folyamaok érvényességi korláok: részeskék individuálisan nyelnek el foonoka < 0-3 M monokromaikus fény nins kémiai válozás nins szór fény B B

4 ESZKÖZÖK: SPEKTROFOTOMETRI Fényforrások: - ponszer - párhuzamos sugárnyaláb - folyonos színképekre: izzólámpák közeli IR: szénív, 900 K-ra hevíe volfrám szalag lámpa közepes IR: Nerns-ég (ZrO, Y O 3 és rikaföldfém-oxid (S, Y, Ln + lananoidák) keverék C-on) ávoli IR: nagy nyomású Hg-gz lámpa UV: hidrogénlámpa (hidrogénnel ölö kisülési s) UV, láhaó: nagynyomású xenon lámpa lézerek Monokromaikus fény elállíása ) Gázkisülési sövek (vonalszegény, de inenzív vonalaka kibosáók a jók!) ) Opikai szrk üveg és folyadékszrk (fémsók) zselainszrk 3) Monokromáorok: - sugárzás felbonó elem - prizma: örésmuaó diszperziója - rás: inerferenia - be és kiléprés - leképez opika

5 Gyakori megoldás: Lirow rendszer monokromáor Leképez opika + küveák 4 felada: a) emiál fény gyjése a beléprésre b) sugarak párhuzamosíása (felbonóelemre) ) felbono sugár fokuszálása a kiléprésre d) sugárzás eljuaása az érzékelre. Érzékelk: fényelekromos érzékelk fény haására elekromos áram indul (lehe küls és bels is!) Ilyenek: vákuumella, gázölés fooella (kaódból sugárzás haására e - -ok lépnek ki küls elekromos érben áram jön lére), elekronsokszorozó félveze eszközök (krisálydiódák) Elekromos áram deekálása a) kiéréses módszerrel (közvelen mérés) b) kompenzáiós módszerrel (feszülségesés kompenzálásával) ) helyeesíéses módszerrel (fénykompenzáió) d) válo fényuas módszerrel (fény a mérend oldaon, majd az összehasonlíó oldaon + fénygyengín megy kereszül) Spekromom 95D: fényforrás: deuérium v. halogénlámpa monokromáor: kvarprizma érzékelk: kék érzékeny v. vörös érzékeny fooella Lirow elrendezés auokollimáiós opikai rendszer. Összefoglalva: egysugaras, egyérzékels spekrofooméer (kiéréses módszer)

6 SPEKTROFOTOMETRI MÉRÉSEK Gyenge színes sav K d -jának meghaározása (homogén egyensúly) HX = H + + X - egyensúly anulmányozza HX, H + nem nyel el X - színes megmérjük - spekrumá (lúgos oldaban) referenia olda kell! ehhez viszonyíjuk az oldaban oldo anyag elnyelésé 4-niro-fenol UV spekruma bszorbania Hullámhossz (nm) meghaározzuk a maximális elnyelés -já [H + ] függvényében vizsgáljuk - összefüggésébl K számíhaó: = K + [ H ] m = K + és b =

7 8 /-[H + ] illeszés a 4-niro-fenol savas disszoiáióállandójának (K ) számíásához / [H + ]/0-7 mól dm -3 Gauss-féle hibaerjedés használaa! s = s b = b K = m s b K = s + m s m / Gyakorlaban: puffer-soroza készíése ph mérése p-nirofenol hozzáadása a puffer oldaokhoz mérése! Figyelem! Mindig van referenia olda! Álalában deszillál víz, i a lúgos alapolda (nirofenol nélkül!).

8 KMnO 4 és oxálsav közöi reakió vizsgálaa Cél: reakiórend meghaározása Elv: felezési idk módszere Módszer: spekrofoomeria mehanizmus nem iszázo, de ismer, hogy a) a színes KMnO 4 gyorsan bomlik b) a reakió során a Mn(III) komplex bomlása a sebesség-meghaározó fényelnyelése kövehe mivel ~ ezér mérésével a felezési idk (X%-os bomláshoz arozó idk) meghaározhaók különböz kiindulási konenráióknál! ebbl pedig a rend számíhaó () x () x = () 0 () 0 r számíógépes minavéelezéssel oldaok bemérése (fzpohárba sorrend fonos MnSO 4 uoljára!) küveába önés spekrofooméer, számíógép () fv. felvéele rend, auokaaliikus felgyorsulás idponja

9 bszorbania-id függvény ké különböz kiindulási konenráiónál: /s /s z auokaaliikus felgyorsulás idponjának meghaározása: 4,0 uokaalízis vizsgálaa 3,5 3,0 abszorbania,5,0,5,0 0,5 0, idõ / s