Az infravörös (IR) sugárzás. (Wikipédia)

Hasonló dokumentumok
Infravörös spektroszkópiai analitikai módszerek

Infravörös spektroszkópiai analitikai módszerek

Az infravörös spektroszkópia analitikai alkalmazása

Molekulaspektroszkópiai módszerek UV-VIS; IR

Műszeres analitika. Abrankó László. Molekulaspektroszkópia. Kémiai élelmiszervizsgálati módszerek csoportosítása

JASCO FTIR KIEGÉSZÍTŐK - NE CSAK MÉRJ, LÁSS IS!

Modern Fizika Labor. 12. Infravörös spektroszkópia. Fizika BSc. A mérés dátuma: okt. 04. A mérés száma és címe: Értékelés:

Abszorpciós fotometria

Infravörös, spektroszkópia

Adatgyőjtés, mérési alapok, a környezetgazdálkodás fontosabb mőszerei

Tartalomjegyzék. Emlékeztetõ. Emlékeztetõ. Spektroszkópia. Fényelnyelés híg oldatokban A fény; Abszorpciós spektroszkópia

Abszorpciós fotometria

2. ZH IV I.

Kamarás Katalin. Minden optikai spektroszkópiai mérés lényege fényintenzitás meghatározása a frekvencia

Műszeres analitika II. (TKBE0532)

Abszorpciós fotometria

Abszorpciós fotometria

Tartalomjegyzék. Emlékeztetõ. Emlékeztetõ. Spektroszkópia. Fényelnyelés híg oldatokban 4/11/2016. A fény; Abszorpciós spektroszkópia

E (total) = E (translational) + E (rotation) + E (vibration) + E (electronic) + E (electronic

ABSZORPCIÓS SPEKTROFOTOMETRIA AZ INFRAVÖRÖS SZÍNKÉPTARTOMÁNYBAN

Makromolekulák szerkezetvizsgálati módszerei: IR, CD

A fény tulajdonságai

Fizikai kémia és radiokémia labor II, Laboratóriumi gyakorlat: Spektroszkópia mérés

Az infravörös spektroszkópia elméleti és méréstechnikai alapjai

Műszeres analitika II. (TKBE0532)

Modern Fizika Labor. A mérés száma és címe: A mérés dátuma: Értékelés: Infravörös spektroszkópia. A beadás dátuma: A mérést végezte:

Abszorpciós spektroszkópia

Optikai spektroszkópia az anyagtudományban 7. Infravörös spektroszkópia

KÉMIAI ANYAGSZERKEZETTAN

Fény kölcsönhatása az anyaggal:

ALKALOIDOK MEGHATÁROZÁSAMÁKGUBÓBAN

Optika és Relativitáselmélet II. BsC fizikus hallgatóknak

Név... intenzitás abszorbancia moláris extinkciós. A Wien-féle eltolódási törvény szerint az abszolút fekete test maximális emisszióképességéhez

Környezetvédelmi mérések fotoakusztikus FTIR műszerrel

Abszorpciós spektrometria összefoglaló

Optikai spektroszkópiai módszerek

Az elektromágneses hullámok

OPTIKA. Fénykibocsátás mechanizmusa fényforrás típusok. Dr. Seres István

Rezgési spektroszkópiák Infravörös (IR) és Raman spektroszkópia

OPTIKA. Vozáry Eszter November

Optikai kristályok spektroszkópiája

Abszorpció, emlékeztetõ

Lézerek. A lézerműködés feltételei. Lézerek osztályozása. Folytonos lézerek (He-Ne) Impulzus üzemű lézerek (Nd-YAG, Ti:Sa) Ultrarövid impulzusok

9. Fotoelektron-spektroszkópia

A fény. Abszorpciós fotometria Fluoreszcencia spektroszkópia. A fény. A spektrumok megjelenési formái. A fény kettıs természete: Huber Tamás

Atomfizika. Fizika kurzus Dr. Seres István

1. mérés: Benzolszármazékok UV spektrofotometriás vizsgálata

Szervetlen komponensek analízise. A, Atomspektroszkópia B, Molekulaspektroszkópia C, Elektrokémia D, Egyéb (radiokémia, termikus analízis, stb.

Szójabab és búza csírázási folyamatainak összehasonlítása NIR spektrumok segítségével

1. Atomspektroszkópia

Anyagvizsgálati módszerek a bűnüldözésben

Dr. JUVANCZ ZOLTÁN Óbudai Egyetem Dr. FENYVESI ÉVA CycloLab Kft

Modern Fizika Laboratórium Fizika és Matematika BSc 12. Infravörös spektroszkópia

Terahertz spektroszkópiai mérések

Szakképesítés-ráépülés: Műszeres analitikus Szóbeli vizsgatevékenység A vizsgafeladat megnevezése: Analitikai elemző módszerek

Infravörös és CD spektroszkópia a fehérjeszerkezet vizsgálatában

Műszeres analitika II. (TKBE0532)

9 gyak. Acél mangán tartalmának meghatározása UV-látható spektrofotometriás módszerrel

Kémiai anyagszerkezettan

Abszorbciós spektroszkópia

Adatgyőjtés, mérési alapok, a környezetgazdálkodás fontosabb mőszerei

Infravörös spektroszkópia

Infravörös és CD spektroszkópia a fehérjeszerkezet vizsgálatában

Síkban polarizált hullámok síkban polarizált lineárisan polarizált Síkban polarizált hullámok szuperpozíciója cirkulárisan polarizált

Röntgendiffrakció. Orbán József PTE, ÁOK, Biofizikai Intézet november

NITROGÉN TARTALMÚ HETEROCIKLUSOS VEGYÜLETEK REZGÉSI SPEKTROSZKÓPIÁJA

Röntgen-gamma spektrometria

Mézerek és lézerek. Berta Miklós SZE, Fizika és Kémia Tsz november 19.

Az Ampère-Maxwell-féle gerjesztési törvény

A többatomos molekula rezgéseinek a leírása a klasszikus modellen alapul. Abból indulunk ki, hogy egy atom lehetséges elmozdulásait 3 egységvektor

Röntgendiffrakció, tömegspektrometria, infravörös spektrometria.

Modern Fizika Labor. Fizika BSc. Értékelés: A mérés dátuma: A mérés száma és címe: 13. mérés: Molekulamodellezés PC-n április 29.

Adatgyűjtés, mérési alapok, a környezetgazdálkodás fontosabb műszerei

Atomfizika. Fizika kurzus Dr. Seres István

Vizsgálati módszerek az anyagtudományban: Infravörös és Raman spektroszkópia

Abszorpciós fotometria

Diffrakciós szerkezetvizsgálati módszerek

Biofizika. Sugárzások. Csik Gabriella. Mi a biofizika tárgya? Mi a biofizika tárgya? Biológiai jelenségek fizikai leírása/értelmezése

AZ ÉGÉSGÁTLÁS KÖRNYEZETI HATÁSAINAK VIZSGÁLATA

dinamikai tulajdonságai

SPEKTROFOTOMETRIAI MÉRÉSEK

Per Form Hungária Kft Budapest, Ungvár u. 43 Felnőttképz. nyilv. szám:

12. Infravörös spektroszkópia

Optika gyakorlat 6. Interferencia. I = u 2 = u 1 + u I 2 cos( Φ)

A TÖMEGSPEKTROMETRIA ALAPJAI

Az Országos Képzési Jegyzékről és az Országos Képzési Jegyzék módosításának eljárásrendjéről szóló 133/2010. (IV. 22.) Korm.

UV-LÁTHATÓ ABSZORPCIÓS SPEKTROFOTOMETRIA

Az egyensúly. Általános Kémia: Az egyensúly Slide 1 of 27

KÖNYEZETI ANALITIKA BEUGRÓK I.

Koherens fény (miért is különleges a lézernyaláb?)

KISFESZÜLTSÉGŰ KÁBELEK

Ragyogó molekulák: dióhéjban a fluoreszcenciáról és biológiai alkalmazásairól

Dr. Berta Miklós. Széchenyi István Egyetem. Dr. Berta Miklós: Gravitációs hullámok / 12

Optikai spektroszkópiai módszerek

ATOMEMISSZIÓS SPEKTROSZKÓPIA

A nanotechnológia mikroszkópja

Spektroanalitikai módszerek

A kovalens kötés polaritása

Szerves kémiai analízis TANTÁRGYI KOMMUNIKÁCIÓS DOSSZIÉ

Térinformatika és Geoinformatika

Átírás:

FT-IR spektroszkópia

Az infravörös (IR) sugárzás (Wikipédia)

Termografikus kamera (Wikipédia)

Termografikus fényképek (Wikipédia)

Termografikus fényképek (Wikipédia)

IR spektroszkópia Tartomány: 10-12800 cm -1 (ill. 780-10 6 nm) közeli (fényhez) IR: 4000-12800 cm -1 közép vagy analitikai IR: 400-4000 cm -1 távoli IR: 10-400 cm -1 Abszorpciós IR spektrum: n ~ x = hullámszám: = 1/l ill. n/c (cm -1 ) y = transzmittancia: T = I/I 0. 100 (%) I 0 = referenciából kijövő intenzitás! y = abszorbancia: A = -lg T Abszorpciós sávok = foton elnyelés: rezgések gerjesztődnek (rezgési energia nő = amplitúdó nő) 100.0 %T 90.0 80.0 70.0 60.0 50.0 4000 3000 2000 1500 1000 510-1 cm A 0.20 0.10 0.00 4000 3000 2000 1500 1000 510-1 cm

Rezgések

Rezgések

Rezgések Belső koordináta változások (primitív rezgések): vegyértékrezgés/nyújtási rezgés (kötéshossz változás) deformációs rezgések (kötésszög változás) - síkbeli deformáció - síkra merőleges deformáció torziós rezgés

Hexanol: OH vegyértékrezgés (Perkin-Elmer oktatóprogram)

Hexanol: COH deformáció

Hexanol: OH torziós rezgés

Hexán: szimmetrikus CH 2 vegyértékrezgés

Hexán: aszimmetrikus CH 2 vegyértékrezgés

Hexán: aszimmetrikus CH 3 vegyértékrezgés

Hexán: CH 2 deformációs rezgés

Hexán: szimmetrikus CH 3 deformációs rezgés

Hexán: aszimmetrikus CH 3 deformációs rezgés

Rezgések Belső koordináta változások (primitív rezgések): vegyértékrezgés/nyújtási rezgés (kötéshossz változás) deformációs rezgések (kötésszög változás) - síkbeli deformáció - síkra merőleges deformáció torziós rezgés Ekvivalens atomok esetén: szimmetrikus (azonos fázis) aszimmetrikus (180 -os fáziskülönbség) Egy rezgésben különböző kötéshossz illetve kötésszög változások is kombinálódhatnak!!

Hexanol: CO+CC vegyértékrezgés (kb. 50% - 50%)

Molekularezgések Normálrezgés (alaprezgés) ezek adják az abszorpciós sávokat a spektrumban 3N-6(5)/molekula (N=atomok száma) Benne az előbbiekben bemutatott belső koordináta változások (=komponensek) keverednek. Egy normálrezgés során a molekula minden atomja mozog ugyanazzal a frekvenciával (=normálfrekvencia). Egy részük azonos, a többi pedig az előzőkkel ellentétes fázisban. Az egyes komponensek (belső koordináta változások) amplitúdói jelentősen eltérhetnek.

Azonos frekvenciájú mozgások: a normálrezgést ez a frekvencia definiálja! Az egyes komponens rezgések amplitúdói eltérőek!

Rezgések vs. IR spektrum Normálrezgés (alaprezgés) sávok a spektrumban Csoportrezgés - csoportfrekvencia (közelítés): Olyan normálrezgés, amelyben csak egy funkciós csoport atomjainak mozgása dominál.

Rezgések vs. IR spektrum Normálrezgés (alaprezgés) sávok a spektrumban Csoportrezgés - csoportfrekvencia (közelítés): Az adott normálrezgésben egy funkciós csoport atomjainak mozgása dominál. Felhang: magasabb rezgési nívóra (v = 2, 3, 4, ) gerjesztés Kombinációs sáv: egy foton energiája megoszlik két normálrezgés gerjesztése között. Sávintenzitás = elnyelt fotonok száma: rezgés során bekövetkező dipólusmomentum változás függvénye d d (+) d (-) m = d. d (Debye) Poláros csoportok (nagy parciális töltésű atomok mozognak) IR sávjai általában intenzívek!

Miért sávos az IR spektrum? Rezgés gerjesztése: jól definiált energia DE v Környezet változtatja a nívókat és. Rezgés gerjesztés + forgás gerjesztés DE v + DE r Rezgés gerjesztés + forgási energia leadás DE v - DE r

(Wikipédia)

IR spektroszkópia alkalmazásai Minőségi analízis: azonosítás: minden vegyületnek más az IR spektruma: pl. CaCO 3 aragonit kalcit

IR spektroszkópia alkalmazásai Minőségi analízis: azonosítás: minden vegyületnek más az IR spektruma: pl. CaCO 3 szerkezetmeghatározás: a funkciós csoportok jellemző sávjai (csoportrezgések) alapján

IR spektroszkópia alkalmazásai Minőségi analízis: néhány jellemző csoportrezgési tartomány OH vegyértékrezgés: 3670-3500 cm -1 (hidrogénkötés: akár 2500 cm -1 -ig ) NH vegyértékrezgés: 3500-3400 cm -1 (hidrogénkötés, NH 4+ : 2400 cm -1 -ig) CH vegyértékrezgés: 3330-3000 cm -1 (telítetlen), 3000-2850 cm -1 (alifás) Hármas (CC, CN) kötés vegyértékrezgése: 2260-2100 cm -1 C=O vegyértékrezgés: 1820-1550 cm -1 (aldehid, keton, amid, stb. specifikus) C-O vegyértékrezgés: 1300-1040 cm -1 (egyszeres kötés gyengébb) C=C vegyértékrezgés: 1680-1450 cm -1 NO 2 vegyértékrezgés: két sáv 1540-1520 cm -1, 1380-1350 cm -1 CH 3 esernyőrezgés: 1385-1365 cm -1 CH 3 antiszimmetrikus deformáció: 1470-1450 cm -1 Aromás CH síkra merőleges rezgés: 900-690 cm -1 (szubsztitúciótól függően)

IR spektroszkópia alkalmazásai Mennyiségi analízis Lambert-Beer törvény: csúcsmagasság alapján: A = elc sávterület felhasználásával: ~ n A d ~ n = Elc ~ n 1 2

FT-IR spektrométer Fényforrás: Globár izzó (SiC), Nernst izzó (ZrY-oxid), Cr-Ni tekercs Diafragmák: B-stop, J-stop Fényosztó (féligáteresztő tükör): Ge, Si, polietilén tereftalát film Detektor: piroelektromos, fotovezető cella Számítógép, plotter álló tükör diafragmák fényosztó fényforrás mozgó tükör mintatér Interferométer Perkin Elmer System 2000 Perkin Elmer Frontier detektor számítógép

FT-IR spektrométer Fényforrás: Globár izzó (SiC), Nernst izzó (ZrY-oxid), Cr-Ni tekercs Diafragmák: B-stop, J-stop Fényosztó (féligáteresztő tükör): Ge, Si, polietilén tereftalát film Detektor: piroelektromos, fotovezető cella Számítógép, plotter He-Ne lézer (633 nm) (interferogram vízszintes skálájának = tükörelmozdulás meghatározása: kioltás 633 nm-enként)

Fourier transzformáció Interferogramból egy un. egysugaras IR spektrumot csinál. Int. 20.0 Int. 60.0 10.0 0.0 FT 40.0-10.0 20.0-20.0 400 200 0-200 -400 x 10-3 cm 0.0 4000 3000 2000 1500 1000 450 cm -1 Interferogram (Ampl. - cm) IR hullámok szuperpozíciója A minta (I) és háttér (I 0 ) egysugaras spektrumának Egysugaras spektrum (I - cm -1 ) 100.0 %T 90.0 80.0 70.0 hányadosa a transzmittancia spektrum: T=I/I 0 4000 60.0 50.0 3000 2000 1500 1000 510-1 cm

Fourier transzformáció Függvény és Fourier transzformáltja közötti összefüggés: 1 i xy FT 1 - i xy F ( y ) = f ( x ) e x F ( x ) = f ( y ) y 2 p d e d 2 p FT visszabontja az interferogramot (I l = IR hullámok szuperpozíciója) a hullámkomponensekre. Iterációval meghatározza a hullámkomponensek amplitúdóját a teljes spektrumtartományban. I l = x 1 l 1 + x 2 l 2 + x 3 l 3 + x 4 l 4 +. - ISMERT: interferogram lefutása = I l függvény a mért tartományban l 1, l 2, l 3, l 4,. IR tartomány hullámai = ISMERT (780 10 6 nm) x 1, x 2, x 3, x 4,. hullámok amplitudoi = ISMERETLEN -

Fourier transzformáció FT visszabontja az interferogramot (I l = IR hullámok szuperpozíciója) a hullámkomponensekre. Iterációval meghatározza a hullámkomponensek amplitúdóját a teljes spektrumtartományban. 1xl 1 FT cm -1 l 1 =10 4 nm = 10-3 cm 1000 cm -1 Egységnyi amplitúdó 1x intenzitás (1 foton) 3xl 1 FT cm -1 l 1 =10 4 nm = 10-3 cm 1000 cm -1 3x amplitúdó 3x intenzitás (3 foton) l 1 + l 2 FT cm -1 l 1 =0.001, l 2 =0.002 cm 1000 ill. 500 cm -1 1 és 1.3 amplitúdó 1 ill. 1.3 intenzitás

Fourier transzformáció FT visszabontja az interferogramot (I l = IR hullámok szuperpozíciója) a hullámkomponensekre. Iterációval meghatározza a hullám komponensek amplitúdóját a teljes spektrumtartományban. xl 1 3xl 1 l 1 + l 2 Interferogram sok-sok hullám FT FT FT I 2 I 1 cm -1 cm -1 cm -1 FT Hullámhossz hullámszám az IR spektrumban Amplitúdó adott hullámszámú fotonok száma = egysugaras spektrumbeli intenzitás 0.0 4000 3000 2000 1500 1000 450-1 cm Az így meghatározott hullámszám-intenzitás párokból áll össze az egysugaras spektrum. Int. 60.0 40.0 20.0 I 2 I 1

FT technika előnyei Számítógéppel vezérelt mérés, készülék diagnosztika Gyorsaság: egy spektrum kész kb. 1 s alatt Érzékenység: spektrumakkumuláció ( N-szeres javulás) Felbontás: 0.001 cm -1 -ig Számítógépes spektrumértékelés: nagyítás alapvonal korrekció spektrumkivonás spektrumkönyvtár sávterület meghatározás átlapoló sávok felbontása pl. görbeillesztéssel:

(Wikipédia)

Méréstechnikák I. Szilárd fázis: Mintaelőkészítéssel: transzmissziós üzemmódban pasztilla (13 mm, KBr, CsI, polietilén) Nujolos szuszpenzió Film IR sugár Detektor Minta Mintaelőkészítés nélkül: - reflexiós technikák - mikroszkóp IR Minta Belső reflexió (ATR) (Attenuated Total Reflection = gyengített teljes reflexió) ZnS, Ge, Si, gyémánt kristály

Méréstechnikák II. Folyadékfázis folyadékcella (0.02-1.0 mm): oldatok! Oldószerelnyelés! film két ablak között (0.005-0.01 mm): tiszta folyadékok ATR (belső reflexió) módszer: vizes oldatok, tiszta folyadékok Gázfázis: kis optikai úthossz: oldószersávok nem zavarnak! kisebb érzékenység! gázcella: 10 cm - 300 m

IR mikroszkóp mintaváltó

Toluol: vázrezgés (C=C vegyértékrezgés)

Toluol: CH síkra merőleges deformációs rezgés (szimmetrikus)

Toluol: gyűrűtorzió

FT-IR spektroszkópia Kovács Attila JRC, Institute for Transuranium Elements BME, Szervetlen és Analitikai Kémia Tanszék akovacs@mail.bme.hu