Спектроскопия органических соединений. Общие аспекты спектроскопии

Август 21, 2022

Главная
Физика
Спектроскопия органических соединений. Общие аспекты спектроскопии

Содержание

2. ОБЩИЕ АСПЕКТЫ СПЕКТРОСКОПИИ
3. СПЕКТР ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ВОЛН
4. Характеристики электромагнитного излучения Частота излучения(ν) [c-1] Длинна волны (λ) [м] Волновое число (ν~ ) [м-1] Скорость
5. КВАНТОВАНИЕ ИЗЛУЧЕНИЯ Постулат Планка: излучение распространяется в пространстве и времени не непрерывным потоком, а отдельными порциями
6. Основные взаимосвязи между характеристиками излучения С = λν (2) ν~ = 1/λ (3) Е = hν
7. Происхождение спектров
8. Составляющие энергии молекулы Емол = Еэл + Екол + Евр Емол - энергия молекулы; Еэл –
9. Иерархия энергетических уровней молекулы
11. Разновидности спектральных методов
12. УФ И ВИДИМАЯ СПЕКТРОСКОПИЯ ОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ
13. Монохроматическое излучение (т.е. с определенной длиной волны) от источника c интенсивностью (мощностью) I0 проходит через раствор
14. Закон Бера связывает интенсивности падающего и прошедшего через раствор света следующим образом: где: I0 – интенсивность
15. Закон Бера применим и к растворам, содержащим несколько поглощающих веществ, при условии, что между разными соединениями
17. Спектроскопия УФ- и видимого диапазона Растворители
21. Электронные переходы Светопоглощение молекул в УФ-видимой области связано с возбуждением валентных электронов, находящихся в различных состояниях
22. Для молекулярных электронных переходов также справедливы определенные правила отбора. Они связаны с изменением спинового состояния, симметрии
23. я
27. π π* π* π n n Газовая фаза Жидкая фаза Батохромный сдвиг Гипсохромный сдвиг ΔEππ ΔEπ*π*
28. Спектроскопия УФ- и видимого диапазона Правило Вудворда и Физера
45. Примеры УФ - спектров
58. Скачать презентацию

Слайд 2

ОБЩИЕ АСПЕКТЫ СПЕКТРОСКОПИИ

Слайд 3

СПЕКТР ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ВОЛН

Слайд 4

Характеристики электромагнитного излучения
Частота излучения(ν) [c-1]
Длинна волны (λ) [м]
Волновое число (ν~ )

[м-1]
Скорость света в вакууме (с = 3 .108) [м/с]
Энергия излучения (Е) [Дж]

Слайд 5

КВАНТОВАНИЕ ИЗЛУЧЕНИЯ
Постулат Планка: излучение распространяется в пространстве и времени не непрерывным

потоком, а отдельными порциями квантами.
Е = hν ( 1 )

Слайд 6

Основные взаимосвязи между характеристиками излучения С = λν
(2)
ν~ = 1/λ

(3)
Е = hν = hс/λ = hсν~ (4)
Чем выше частота и волновое число и излучения тем больше его энергия и меньше длинна волны.
Чем меньше длинна волны тем больше энергия излучения.

Слайд 7

Происхождение спектров

Слайд 8

Составляющие энергии молекулы
Емол = Еэл + Екол + Евр
Емол

- энергия молекулы;
Еэл – электронная энергия;
Екол – колебательная энергия;
Евр – вращательная энергия.
Еэл >> Екол >> Евр

Слайд 9

Иерархия энергетических уровней молекулы

Слайд 10

Слайд 11

Разновидности спектральных методов

Слайд 12

УФ И ВИДИМАЯ СПЕКТРОСКОПИЯ ОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ

Слайд 13

Монохроматическое излучение (т.е. с определенной длиной волны) от источника c интенсивностью

(мощностью) I0 проходит через раствор поглощающих частиц с концентрацией с, и толщиной слоя ι, выходящее излучение имеет мощность I. Вследствие поглощения I будет меньше I0.

Закон Бугерта-Ламберта-Бера

Слайд 14

Закон Бера связывает интенсивности падающего и прошедшего через раствор света следующим

образом:

где:
I0 – интенсивность потока излучения, падающего на часть раствора, содержащего с молей поглощающего вещества в 1 л;
I – интенсивность потока после прохождения ι см раствора;
ε - константа, называемая молярным коэффициентом поглощения (зависит от длины волны и природы поглощающего вещества);
А – оптическая плотность.

Слайд 15

Закон Бера применим и к растворам, содержащим несколько поглощающих веществ, при

условии, что между разными соединениями отсутствуют взаимодействия. Так для многокомпанентной системы характерна аддитивность (суммирование):

где индексы соответствуют поглощающим компонентам 1, 2, …, n.

Слайд 16

Слайд 17

Спектроскопия УФ- и видимого диапазона
Растворители

Слайд 18

Слайд 19

Слайд 20

Слайд 21

Электронные переходы
Светопоглощение молекул в УФ-видимой области связано с возбуждением валентных электронов,

находящихся в различных состояниях n-, σ-, π -электронов (обычно в органических соединениях), d-, f-электронов (в ионах металлов), а также с электронными переходами с переносом заряда (в комплексных соединениях).
Разделение молекулярных орбиталей на n-, σ-, π- орбитали связано с различным характером распределения электронной плотности.
Для σ-орбиталей электронная плотность распределена симметрично относительно оси, связывающей ядра атомов.
π-орбитали характеризуются симметрией относительно плоскости, проходящей через два или более ядер. σ-, π- орбитали могут быть связывающими или разрыхляющими.
n-орбитали локализованы на гетероатоме, они является несвязывающими. В отличие от σ-, π -орбиталей, для них не существует парной разрыхляющей орбитали.
В качестве примера на рис. 4.1.2. приведено распределение электронной плотности для некоторых орбиталей двухатомной молекулы.

Слайд 22

Для молекулярных электронных переходов также справедливы определенные правила отбора. Они связаны

с изменением спинового состояния, симметрии молекулярных орбиталей, колебательных квантовых чисел (принцип Франка-Кондона) и другими факторами. На рис. 4.1.3 изображены возможные переходы n-, σ-, π-электронов.
σ→σ* – переходы связаны с самыми большими изменениями энергии. Они наблюдаются главным образом в вакуумной УФ-области (например, для насыщенных углеводородов). Коротковолновая полоса поглощения молекулы СН4 лежит при 125 нм.
Гомологи метана поглощают в более длинноволновой области, поскольку для возбуждения электронов связи Для связи С–С требуется меньше энергии, чем для связи С–Н. Поскольку измерения при длинах волн меньше 190 нм возможны только с применением специальных вакуумных спектрометров, для аналитической практики σ→σ* – переходы представляют незначительный интерес.
n →σ* – переходы наблюдаются в более длинноволновой области спектра по сравнению с σ→σ* – переходами. Значение длины волны в максимуме поглощения зависит от характера связи гетероатома и его электроотрицательности.
n →π* и π→π* – переходы имеют для аналитической химии наибольшее значение. Они находятся в наиболее длинноволновой области и имеют наибольшую интенсивность по сравнению с другими переходами всех других типов.

Слайд 23