1

ANALITIČKA KEMIJA 2ANALITIČKA KEMIJA 2

ôôkôd 3402kôd 3402

šk.god. 2008/09.šk.god. 2008/09.

nositelj kolegija: nositelj kolegija: prof. dr. sc. Predrag Novakprof. dr. sc. Predrag Novak

P. NovakV. Allegretti Živčić, šk. g. 2008/2009.

2

Obvezna literatura:

LITERATURALITERATURA

H. Naumer i W. Heller (ur.): Untersuchungsmethoden in der Chemie, Georg Thieme, Stuttgart 1986; (3. izd., Wiley-VCH, Weinheim, 2002).

S R Crouch: Fundamentals of Analytical Chemistry 8 izd Thomson 2004S. R. Crouch: Fundamentals of Analytical Chemistry, 8. izd., Thomson, 2004.D. A. Skoog, D. M. West, F. J. Holler: Osnove analitičke kemije, prijevod: N.

Kujundžić, V. Allegretti Živčić, A. Živković, Školska knjiga, Zagreb 1999.

Dopunska literatura:

H. Günzler, I. H.-U. Gremlich: Uvod u infracrvenu spektroskopiju, prijevod: Z Meić G Baranović Školska knjiga Zagreb 2006Z. Meić, G. Baranović, Školska knjiga, Zagreb 2006.

H. Fribolin: Basic One- and Two-dimensional NMR Spectroscopy, 2. izd., VCH, Weinheim 1993.

E. de Hoffmann, V. Stroobant: Mass Spectrometry, 2. izd., Wiley, Chichester 2002.

R. M. Silverstein, F. X. Webster: Spectrometric Identification of Organic Compounds, 6. izd., Wiley, New York 1998.

D A Skoog J F Holler S R Crouch Principles of Instrumental Analysis 6D. A. Skoog, J. F. Holler, S. R. Crouch, Principles of Instrumental Analysis, 6. izd., Thomson, Belmont, 2007.

3

4

KEMIJA KAO RAZVOJNI PROCESKEMIJA KAO RAZVOJNI PROCES

kemija otvorena znanost

• vatra kao kemijski proces• otkriće bronce i čelika• otkriće bronce i čelika• alkemija• jatrokemija• flogistonska teorija• atomska hipoteza• atomska hipoteza

egzaktna znanost kao temelj suvremene tehnike

KEMIJAKEMIJAgruba shematska podjela:gruba shematska podjela:

tvar (materija) reakcija afinitetnačelonačelo

kemijske kemijske kemijskikemijske kemijske kemijskitvari reakcije afinitetistvarnoststvarnost

5

KEMIJSKE REAKCIJEKEMIJSKE REAKCIJE

kvalitativnikvalitativni kvantitativnikvantitativnipristuppristup pristuppristup

vrstevrste količinakoličinatvari tvari

k k k ktvarni energijski vremenski tvarna energijska vremenskapristup pristup pristup mjera mjera mjera

reakcije reakcije reakcije(stehiometrija)

▪▪▪

▪▪▪

▪▪ ▪

▪▪▪

▪▪▪

jednostavne složenereakcije reakcije

▪ ▪ ▪

izgradnja razgradnja pretvorba pregradnjatvari tvari tvari tvari

sintezasinteza analizaanaliza▪▪▪

▪▪▪

▪▪▪

6

KEMIJSKE TVARIKEMIJSKE TVARI

poimanje kakvoće poimanje količinepoimanje kakvoće poimanje količine

kakvoća tvari količina tvari

jednostavne složene tvari jednostavne složene količinej jtvari (smjese) količine tvari(čiste tvari, tvarivrste tvari)

▪▪▪

jednostavne složene čiste heterogene homogene količine tvari najmanje mogućečiste tvari tvari smjese smjese proizvoljne količine tvari(kemijski (kemijski (mješavine) veličineelementi) spojevi)▪

▪▪▪ ▪▪▪

▪▪▪▪

atomi molekule ioni

▪▪▪

▪▪▪

▪▪▪

▪▪▪

▪▪▪

razina tvari razina količinerazina čestice

7

OD KLASIČNE “ANALITIČKE KEMIJE” DO OD KLASIČNE “ANALITIČKE KEMIJE” DO SUVREMENE “ANALITIKE”SUVREMENE “ANALITIKE”

• 18/19. st. 15 novih elemenata; cjevčica za taljenje: vatra, plamen, toplina

TOPLINSKA ENERGIJATOPLINSKA ENERGIJA

• početak 19 st novo sredstvo analize: elektricitet električna struja• početak 19. st. novo sredstvo analize: elektricitet, električna struja

ELEKTRIČNA ENERGIJAELEKTRIČNA ENERGIJA

• spoj ranije poznatih spoznaja• spoj ranije poznatih spoznajaobojenje plamenarazlučivanje “bijelog svjetla” na prizmi u spektralne boje

R. W. Bunsen i G. R. Kirchhoff (1859.): spektralna analiza

ENERGIJA ZRAČENJAENERGIJA ZRAČENJA

• proširenje spektralne analize na druga područja elektromagnetskog spektrap j p g p j g g panaliza bez razaranja tvari

VRSTA, KOLIČINA, STRUKTURAVRSTA, KOLIČINA, STRUKTURADINAMIKA; KINETIKADINAMIKA; KINETIKA (vremenska ovisnost)

8

Analitička kemijaAnalitička kemijaAnalitička kemijaAnalitička kemija

OdjeljivanjeOdjeljivanjeDokazivanjeDokazivanjeOdređivanjeOdređivanje

Sastojaka uzorka (analita)tvariOdređivanjeOdređivanje tvari

Kvalitativna analiza Kvantitativna analiza

Kemijski identitet (sastav)analita

količinaanalita

9

ŠTO JE DANAS ANALITIKA???ŠTO JE DANAS ANALITIKA???

k t ih t k d bi j i f ij t i t i• ukupnost svih postupaka za dobivanje informacija o tvarnim sustavima

tvarni sustavitvarni sustavi – (ne samo jednostavne nego i složene tvari sustavi)smjesekemijski spojevikemijski spojevikemijski elementi

analitičke informacijeanalitičke informacije – veza sa signalomvrstakoličinastrukturavremenske promjene strukture

10

informacija je uvijek vezana uz signalsignal:materijalni aspekt podatka koji u sebi nosi značenje (smisao)

vezano uz stanja ili procese

analitički važni signalianalitički važni signali jesu:promjena boje otopine ili plamena talozi (nastanak, boja, morfologija)temperaturne razlikenapon, otpor, strujaspektralne linijeapsorbancijaintenzitet emitiranog ili apsorbiranog svjetlaindeks loma

11

opis (ime) pojmaopis (ime) pojma sadržaj pojmasadržaj pojma

ANALIZAANALIZA kemijska reakcija razlaganjakemijska reakcija razlaganja

ANALITIČKA KEMIJAANALITIČKA KEMIJAkemijska reakcija razlaganja kemijska reakcija razlaganja i odvajanje smjesei odvajanje smjesei klasični kemijski dokazni postupaki klasični kemijski dokazni postupaki klasični kemijski dokazni postupaki klasični kemijski dokazni postupak

kemijska reakcija razlaganjakemijska reakcija razlaganjai odvajanje smjesei odvajanje smjese

ANALITIKAANALITIKA

i odvajanje smjesei odvajanje smjesei klasični kemijski dokazni postupaki klasični kemijski dokazni postupaki instrumentni dokazni postupak, i instrumentni dokazni postupak,

kao i postupci određivanja strukture ikao i postupci određivanja strukture ikao i postupci određivanja strukture i kao i postupci određivanja strukture i svojstavasvojstava

12

ANALIZA (A) ANALITIČKA KEMIJA (B)ANALIZA (A) ANALITIČKA KEMIJA (B) ANALITIKA (C)ANALITIKA (C)

AA Є BB Є CC

13

ANALITIČKI PROCES

lt tlt tobjekt objekt

istraživanjaistraživanjauzimanjeuzimanjeuzorkauzorka

priprema priprema uzorkauzorka određivanjeodređivanje

interpretacijainterpretacija(prosudba)(prosudba)

rezultat:rezultat:analitička analitička informacijainformacija

ili mjerenjeili mjerenje(kvalitativno; (kvalitativno; kvantitativno)kvantitativno)

analitički postupakanalitički postupak

podatak informacijapodatak informacija

14

HIJERARHIJSKI RED ANALITIČKIH OBJEKATAHIJERARHIJSKI RED ANALITIČKIH OBJEKATA

SMJESE NEKOLIKO FAZAVIIstijene, stanice

FAZE I STRUKTURNI ELEMENTIkristalna rešetka sekundarna, tercijarnal t ć lij li tid t kt

VII

VIelementarna ćelija polipeptidna struktura;

lanac, heliks

MAKROMOLEKULE(CaSiO ) (-CH CH -O-)V (CaSiO3)x, (-CH2CH2-O-)x

MOLEKULEHCl, H2O, CH4

IV

FUNKCIONALNE SKUPINER-OH, R-NH2, SO4

2-

ATOMI (ELEMENTI)

III

II ATOMI (ELEMENTI)Ca, Si, O, C, H

IZOTOPI14C, 12C, 2H

II

IC, C, H

15

KRITERIJI KOJI ODREĐUJU KVALITETU REZULTATA ANALIZE:KRITERIJI KOJI ODREĐUJU KVALITETU REZULTATA ANALIZE:

• osjetljivostselektivnost (specifičnost)• selektivnost (specifičnost)

• preciznost• točnost

i d t k ij• granica detekcije• granica određivanja• dinamički raspon

16

PREGLED GLAVNIH ANALITIČKIH METODAPREGLED GLAVNIH ANALITIČKIH METODA

ANALITIČKI SIGNALANALITIČKI SIGNAL ANALITIČKA METODA ANALITIČKA METODA TEMELJENA NA TOM SIGNALUTEMELJENA NA TOM SIGNALU

emisija zračenjaemisija zračenja emisijska spektroskopija (Xemisijska spektroskopija (X--zrake, zrake, UV VIS elektronska)UV VIS elektronska)UV, VIS, elektronska), UV, VIS, elektronska), fluorescencija i fosforescencija (Xfluorescencija i fosforescencija (X--zrake, UV, VIS)zrake, UV, VIS)

apsorpcija zračenjaapsorpcija zračenja spektrofotometrija (Xspektrofotometrija (X zrakezrakeapsorpcija zračenjaapsorpcija zračenja spektrofotometrija (Xspektrofotometrija (X--zrake, zrake, ultraljubičasta UV, vidljiva VIS, ultraljubičasta UV, vidljiva VIS, infracrvena IR), fotoakustična infracrvena IR), fotoakustična spektroskopija nuklearnaspektroskopija nuklearnaspektroskopija, nuklearna spektroskopija, nuklearna magnetska rezonancija NMR, magnetska rezonancija NMR, elektronska spinska rezonancija elektronska spinska rezonancija ESRESR

17

raspršenje zračenjaraspršenje zračenja turbidimetrija, nefelometrija, turbidimetrija, nefelometrija, Ramanova spektroskopijaRamanova spektroskopijaRamanova spektroskopijaRamanova spektroskopija

lom zračenjalom zračenja refraktometrija, interferometrijarefraktometrija, interferometrija

ogib zračenjaogib zračenja XX--zrake, elektroni, neutronizrake, elektroni, neutroni

zakretanje zračenjazakretanje zračenja polarimetrija, optička rotorska polarimetrija, optička rotorska di ij (ORD) i k l idi ij (ORD) i k l idisperzija (ORD), cirkularni disperzija (ORD), cirkularni dikroizam (CD)dikroizam (CD)

18

električni potencijalelektrični potencijal potenciometrija, potenciometrija, kronopotenciometrijakronopotenciometrijakronopotenciometrijakronopotenciometrija

električni nabojelektrični naboj kulometrijakulometrija

električna strujaelektrična struja polarografija amperometrijapolarografija amperometrijaelektrična strujaelektrična struja polarografija, amperometrija, polarografija, amperometrija,

električni otporelektrični otpor konduktometrijakonduktometrija

omjer mase i nabojaomjer mase i naboja masena spektrometrijamasena spektrometrijaomjer mase i nabojaomjer mase i naboja masena spektrometrijamasena spektrometrija

brzina reakcijebrzina reakcije kinetičke metodekinetičke metode

termička svojstvatermička svojstva termička vodljivost entalpijatermička vodljivost entalpijatermička svojstvatermička svojstva termička vodljivost, entalpijatermička vodljivost, entalpija

masamasa gravimetrijagravimetrija

volumenvolumen volumetrijavolumetrijavolumenvolumen volumetrijavolumetrija

kromatogramkromatogram kromatografske metodekromatografske metode

di kti tdi kti t di t ij k t ddi t ij k t dradioaktivnostradioaktivnost radiometrijske metoderadiometrijske metode

19

KLASIČNE ANALITIČKE METODEKLASIČNE ANALITIČKE METODE

ODVAJANJE SASTOJAKA (ANALITA)• taloženjem• ekstrakcijom• destilacijom

KVALITATIVNA ANALIZA KEMIJSKIM REAKCIJAMA U KOJIMA NASTAJU PRODUKTI KOJI SE MOGU IDENTIFICIRATI PREMAPRODUKTI KOJI SE MOGU IDENTIFICIRATI PREMA

• boji• vrelištu ili talištu• topljivosti u seriji otapala• mirisu• optičkoj aktivnosti• indeksu loma

KVANTITATIVNA ANALIZA• gravimetrija: određivanje mase analita ili njegovog

produktap• titrimetrija: određivanje mase ili volumena reagensa

potrebnog za potpunu reakciju s analitom

20

INSTRUMENTNE METODEINSTRUMENTNE METODE

MJERENJE SVOJSTAVA ANALITA• vodljivost• elektrodni potencijal

ij / i ij j tl ti• apsorpcija / emisija svjetlosti• omjer mase i naboja• fluorescencija

itd.

ODVAJANJE SASTOJAKA (ANALITA)• kromatografske tehnike• elektroforetske tehnike

21

KLASIFIKACIJA ANALITIČKIH METODAKLASIFIKACIJA ANALITIČKIH METODA

KVALITATIVNA I KVANTITATIVNA ANALIZAKVALITATIVNA I KVANTITATIVNA ANALIZA• određivanje vrste i količine sastojka u uzorku

PREMA TIPU UZORKA (MATERIJALU)PREMA TIPU UZORKA (MATERIJALU)• analiza vode• analiza hrane• analiza stijenaanaliza stijena

itd.

• kliničke i farmakološke analize (biološki materijal)toksikološka ispitivanjakontrola kemoterapijekontrola uzimanja drogabiofarmaceutska istraživanjabiofarmaceutska istraživanja

resorpcija i izlučivanje lijekovafarmakokinetika i metabolizam lijekova

• analize uzoraka okolišaitd.

22

PREMA KEMIJSKIM VRSTAMA KOJE TREBA ANALIZIRATIPREMA KEMIJSKIM VRSTAMA KOJE TREBA ANALIZIRATI

• UKUPNA ANALIZA• UKUPNA ANALIZAanaliza svih sastojaka uzorka – zbroj masa pojedinih sastojaka

mora odgovarati ukupnoj masi uzorka

ELEMENTNA ANALIZA

• ANALIZA POJEDINIH SASTOJAKA UZORKA

identifikacija spojeva određivanjem elementnog sastavaodređivanje spojeva određivanjem karakterističnog elementaodređivanje elemenata radi kontrole željenih/neželjenih učinaka

ANALIZA FUNKCIONALNIH SKUPINAidentifikacija i kvantitativno određivanje spojevad đi j ifič ih f k i l ih k i di k t lodređivanje specifičnih funkcionalnih skupina radi kontrole

željenih/neželjenih učinaka ili kvalitete materijala

23

ANALIZA SPOJEVAodređivanje spojeva iz iste klaseodređivanje svih spojeva (različitih klasa) u uzorkuodređivanje određenog spoja

RADIOAKTIVNA ANALIZAprodukti nuklearne fisije, materijali za proizvodnju nuklearne

energije (90Sr, 137Cs, 235U, 249Pu)

24

ANALITIČKE TEHNIKE I GLAVNE PRIMJENEANALITIČKE TEHNIKE I GLAVNE PRIMJENE

tehnikatehnika mjereno svojstvomjereno svojstvo glavne primjeneglavne primjenetehnikatehnika mjereno svojstvomjereno svojstvo glavne primjeneglavne primjene

gravimetrijagravimetrija Težina čistog analita ili spoja poznate Težina čistog analita ili spoja poznate stehiometrije.stehiometrije.

Kvantitativna analiza za glavne ili Kvantitativna analiza za glavne ili sporedne sastojke.sporedne sastojke.

volumetrija volumetrija (titrimetrija)(titrimetrija)

Volumen standardne otopine Volumen standardne otopine reagensa koji reagira s analitom.reagensa koji reagira s analitom.

Kvantitativna analiza za glavne ili Kvantitativna analiza za glavne ili sporedne sastojke.sporedne sastojke.

atomska i atomska i molekulskamolekulska

Valna duljina i intenzitet Valna duljina i intenzitet elektromagnetskog zračenja kojuelektromagnetskog zračenja koju

Kvalitativna, kvantitativna ili strukturna Kvalitativna, kvantitativna ili strukturna analiza od glavnog sastojka do razineanaliza od glavnog sastojka do razinemolekulska molekulska

spektrometrijaspektrometrijaelektromagnetskog zračenja koju elektromagnetskog zračenja koju analit emitira ili apsorbira.analit emitira ili apsorbira.

analiza od glavnog sastojka do razine analiza od glavnog sastojka do razine tragova.tragova.

masena masena spektrometrijaspektrometrija

Masa analita ili njegovih fragmenata.Masa analita ili njegovih fragmenata. Kvalitativna ili strukturna analiza od Kvalitativna ili strukturna analiza od glavnog sastojka do razine tragova; glavnog sastojka do razine tragova; izotopni sastavizotopni sastavizotopni sastav.izotopni sastav.

kromatografija i kromatografija i elektroforezaelektroforeza

Različita fizikalnoRazličita fizikalno--kemijska svojstva kemijska svojstva odvojenih analita.odvojenih analita.

Kvalitativno i kvantitativno odvajanje Kvalitativno i kvantitativno odvajanje smjesa od razine glavnog sastojka do smjesa od razine glavnog sastojka do tragova.tragova.

čč ij k / fi ik l jij k / fi ik l j k i ij j di č ih j k ilik i ij j di č ih j k ilitermička analizatermička analiza Kemijske / fizikalne promjene u Kemijske / fizikalne promjene u analitu kad se grije ili hladi.analitu kad se grije ili hladi.

Karakterizacija pojedinačnih sastojaka ili Karakterizacija pojedinačnih sastojaka ili miješanih sastojaka; glavni i sporedni.miješanih sastojaka; glavni i sporedni.

elektrokemijska elektrokemijska analizaanaliza

Električna svojstva analita u otopini.Električna svojstva analita u otopini. Kvalitativna i kvantitativna analiza Kvalitativna i kvantitativna analiza sastojaka od razine glavnog do tragova.sastojaka od razine glavnog do tragova.analizaanaliza

radiokemijska radiokemijska analizaanaliza

Karakteristično ionizirajuće nuklearno Karakteristično ionizirajuće nuklearno zračenje koje emitira analit.zračenje koje emitira analit.

Kvalitativna i kvantitativna analiza Kvalitativna i kvantitativna analiza sastojaka od razine glavnog do tragova.sastojaka od razine glavnog do tragova.

25

SPEKTROMETRIJSKE TEHNIKE I GLAVNE PRIMJENESPEKTROMETRIJSKE TEHNIKE I GLAVNE PRIMJENE

tehnikatehnika temeljtemelj glavne primjeneglavne primjenetehnikatehnika temeljtemelj glavne primjeneglavne primjene

emisijska plazma emisijska plazma spektrometrijaspektrometrija

atomska emisija nakon pobude u atomska emisija nakon pobude u visokotemperaturnoj plinskoj plazmivisokotemperaturnoj plinskoj plazmi

određivanje metala i nekih nemetala određivanje metala i nekih nemetala uglavnom na razini tragovauglavnom na razini tragova

plamena emisijska plamena emisijska spektrometrijaspektrometrija

atomska emisija nakon plamene atomska emisija nakon plamene pobudepobude

određivanje alkalijskih i zemnoalkalijskih određivanje alkalijskih i zemnoalkalijskih metalametala

atomska atomska apsorpcijskaapsorpcijska

atomska apsorpcija nakon atomizacije atomska apsorpcija nakon atomizacije plamenom ili elektrotermičkim putemplamenom ili elektrotermičkim putem

određivanje tragova metala i nekih određivanje tragova metala i nekih nemetalanemetalaapsorpcijska apsorpcijska

spektrometrijaspektrometrijaplamenom ili elektrotermičkim putemplamenom ili elektrotermičkim putem nemetalanemetala

atomska atomska fluorescencijska fluorescencijska

atomska fluorescencijska emisija atomska fluorescencijska emisija nakon pobude plamenomnakon pobude plamenom

određivanje žive i hidrida nemetala na određivanje žive i hidrida nemetala na razini tragovarazini tragova

spektrometrijaspektrometrija

rentgenska rentgenska emisijska emisijska spektrometrijaspektrometrija

atomska ili atomsko fluorescencijska atomska ili atomsko fluorescencijska emisija nakon pobude elektronima ili emisija nakon pobude elektronima ili zračenjemzračenjem

određivanje glavnih ili sporednih određivanje glavnih ili sporednih elementnih sastojaka metalurških ili elementnih sastojaka metalurških ili geoloških uzorakageoloških uzorakaspektrometrijaspektrometrija

γγ--spektrometrijaspektrometrija emisija emisija γγ--zraka nakon nuklearne zraka nakon nuklearne pobudepobude

praćenje radioaktivnih elemenata u praćenje radioaktivnih elemenata u uzorcima iz okolišauzorcima iz okoliša

ultraljubičasta / ultraljubičasta / elektronska molekulska apsorpcija u elektronska molekulska apsorpcija u kvantitativno određivanje nezasićenih kvantitativno određivanje nezasićenih jjvidljiva vidljiva spektrometrija spektrometrija (UV/Vis)(UV/Vis)

otopiniotopini organskih spojevaorganskih spojeva

26

SPEKTROMETRIJSKE TEHNIKE I GLAVNE PRIMJENE SPEKTROMETRIJSKE TEHNIKE I GLAVNE PRIMJENE -- nastavaknastavak

t h ikt h ik t ljt lj l i jl i jtehnikatehnika temeljtemelj glavne primjeneglavne primjene

infracrvena infracrvena spektrometrija (IR)spektrometrija (IR)

vibracijska molekulska spektroskopijavibracijska molekulska spektroskopija identifikacija kemijskih spojevaidentifikacija kemijskih spojevaspektrometrija (IR)spektrometrija (IR)

Ramanova Ramanova spektrometrija spektrometrija (Raman)(Raman)

vibracijsko molekulsko neelastično vibracijsko molekulsko neelastično raspršenjeraspršenje

identifikacija kemijskih spojevaidentifikacija kemijskih spojeva

spektrometrija spektrometrija nuklearne nuklearne magnetne magnetne rezonancije (NMR)rezonancije (NMR)

nuklearna apsorpcija (promjena nuklearna apsorpcija (promjena spinskog stanja)spinskog stanja)

identifikacija i strukturna analiza identifikacija i strukturna analiza organskih spojeva i biomolekulaorganskih spojeva i biomolekula

j ( )j ( )

masena masena spektrometrijaspektrometrija

ionizacija i fragmentacija molekulaionizacija i fragmentacija molekula identifikacija i strukturna analiza identifikacija i strukturna analiza organskih spojeva i biomolekulaorganskih spojeva i biomolekula

27

SEPARACIJSKE TEHNIKE I GLAVNE PRIMJENESEPARACIJSKE TEHNIKE I GLAVNE PRIMJENE

tehnikatehnika temeljtemelj glavne primjeneglavne primjenetehnikatehnika temeljtemelj glavne primjeneglavne primjene

tankosolojna tankosolojna kromatografijakromatografija

dif ij l b i k t j litdif ij l b i k t j lit

kvalitativna analiza smjesakvalitativna analiza smjesa

diferencijalne brzine kretanja analita diferencijalne brzine kretanja analita kroz stacionarnu fazu gibanjem kroz stacionarnu fazu gibanjem tekuće ili plinovite mobilne fazetekuće ili plinovite mobilne faze

plinska plinska kromatografijakromatografija

kvalitativno i kvantitativno određivanje kvalitativno i kvantitativno određivanje hlapivih spojevahlapivih spojeva

tekućinska tekućinska kromatografijakromatografija

kvalitativno i kvantitativno određivanje kvalitativno i kvantitativno određivanje nehlapivih spojevanehlapivih spojevakromatografijakromatografija nehlapivih spojevanehlapivih spojeva

elektroforezaelektroforeza diferencijalno kretanje analita kroz diferencijalno kretanje analita kroz puferirani medijpuferirani medij

kvalitativno i kvantitativno određivanje kvalitativno i kvantitativno određivanje organskih spojeva i biomolekulaorganskih spojeva i biomolekula

28

ELEKTROMAGNETSKO ZRAČENJEELEKTROMAGNETSKO ZRAČENJE

t lj j tt lj j ttemeljna svojstvatemeljna svojstvamehanizam interakcije s tvarimehanizam interakcije s tvari

definicija:definicija:jjenergija koja se u valovima prenosi kroz prostor ogromnom brzinom

oblici zračenja:oblici zračenja:svjetlostsvjetlosttoplina

primjeri:primjeri:röntgensko zračenjeultraljubičasto zračenjemikrovaloviradiovalovi

svojstva:svojstva:svojstva:svojstva:valna duljina, λamplituda, Afrekvencija, νbrzina, c

nije potreban prijenosni medij (razlika od drugih pojava)

29

d ld lmodel:model:

valni model ne može objasniti apsorpciju i emisiju zračenjastruja diskretnih čestica ili valnih paketića zvanih fotonij p

energija fotona proporcionalna je frekvenciji

dakle: dvojna priroda zračenja čestice ili valovi tj komplementarnadakle: dvojna priroda zračenja – čestice ili valovi, tj. komplementarna narav zračenja

valna svojstva: interferencija, ogib, prijenos, lom, odbijanje, raspršenje, polarizacija

30

31

32

APSORPCIJAAPSORPCIJAESRNMRmikrovalna spektroskopija (MW)infracrvena spektroskopija (IR)elektronska spektroskopija (UV/VIS)atomska spektroskopija (AA)atomska spektroskopija (AA)Mössbauerova spektroskopijaspektroskopija X-zraka (Röntgen)

EMISIJAEMISIJAEMISIJAEMISIJAIR emisijaluminiscencija (fluorescencija, fosforescencija)emisija X-zrakajoptička emisijska spektroskopijaradioaktvino zračenje

RASPRŠENJERASPRŠENJERASPRŠENJERASPRŠENJEelastično, difrakcija (X-zrake)neelastično (Ramanovo)

refleksijarefleksijarefleksijarefleksijarefraktometrijarefraktometrijapolarizacijapolarizacija

33

34

oznake:oznake:

IR infracrvena spektroskopija

NMR nuklearna magnetska rezonancijag j

NQR nuklearna kvadrupolna rezonancija

ESR elektronska spinskaESR elektronska spinska rezonancija

ORD optička rotorska disperzija

CD cirkularni dikroizamCD cirkularni dikroizam

μ električni dipolni moment

α polarizabilnost

I kvantni broj spina

S elektronski kvantni broj

35

PODRUČJA ELEKTROMAGNETSKOG SPEKTRAPODRUČJA ELEKTROMAGNETSKOG SPEKTRA

36

37

Rotacija dvoatomne molekule HCl

• vidi se fluktuacija dipolnog momenta u određenom smjeru

38

ELEKTROMAGNETSKI VALELEKTROMAGNETSKI VAL

prikaz snopa monokromatskog, ravninski polariziranog zračenjaravninski polariziranog zračenja

y

električno i magnetsko polje pod pravim kutem

ektr

ično

pol

je,

dvodimenzijski prikaz

eledvodimenzijski prikaz

električnog vektora

39

UTJECAJ PROMJENE SREDINE NA SNOP MONOKROMATSKOG ZRAČENJAUTJECAJ PROMJENE SREDINE NA SNOP MONOKROMATSKOG ZRAČENJA

mpl

ituda

, Aam

- frekvencija istavalna duljina se mijenja- valna duljina se mijenja

- brzina se mijenja (manja za samo ≈ 0,03 %)

40

MATEMATIČKI OPIS VALAMATEMATIČKI OPIS VALA

)sin( φω += tAyy – električno poljeA – amplituda (maks. za y)t – vrijeme)sin( φω += tAy t vrijemeф – fazni kutω – angularna frekvencija

odnos angularne frekvencije vektora i frekvencije (ν) zračenja:

ω = 2πν

supstitucijom u gornju jednadžbu dobiva se:

)i ( φ+tA 2 )sin( φπν += tAy 2

41

SUPERPOZICIJA SINUSOIDNIH VALOVASUPERPOZICIJA SINUSOIDNIH VALOVA

a)a)

A1 < A2(ф1 – ф2) = -20°ν1 = ν2

b)b)b)b)

A1 < A2(ф1 – ф2) = -200°ν1 = ν2

42

c)c)

A1 = A2ф1 = ф2ν1 = 1,5 ν21 , 2

rezultantno električno polje:rezultantno električno polje:

)(.....)()sin( nnn tAtAtAy φπνφπνφπν ++++++= 222 222111

43

BOLTZMANNOVA RASPODJELABOLTZMANNOVA RASPODJELABOLTZMANNOVA RASPODJELABOLTZMANNOVA RASPODJELA

Broj čestica NBroj čestica Nii u uzorku sa N čestica, koje se nalaze u stanju Eu uzorku sa N čestica, koje se nalaze u stanju Eii u termalnoj u termalnoj ravnoteži pri temperaturi T može se izraziti Boltzmannovom raspodjelom.ravnoteži pri temperaturi T može se izraziti Boltzmannovom raspodjelom.

== ∑ −−

eqq

eNN

i

kTEkTE

i ii

, //

( )⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡ −−=

kTEEg

NN

qN

jiii

i

exp ⎥⎦

⎢⎣ kTgN jj

44

Boltzmannova raspodjelaBoltzmannova raspodjelaBoltzmannova raspodjelaBoltzmannova raspodjelarazumijevanje mnogih spektroskopskih metoda:razumijevanje mnogih spektroskopskih metoda:

-- Atomska i molekulska spektroskopija, Atomska i molekulska spektroskopija, p p j ,p p j ,-- Infracrvena i Ramanova spektroskopijaInfracrvena i Ramanova spektroskopija-- Nuklearna magnetska rezonancija. Nuklearna magnetska rezonancija.

razumijevanje fizikalne osnove funkcioniranja lasera i razumijevanje fizikalne osnove funkcioniranja lasera i maseramaseramasera.masera.

45

INFRACRVENA SPEKTROSKOPIJA

,...2,1,0),2/1( =+= nnhE ν

NUKLEARNA MAGNETSKA REZONANCIJA

Im mBEI 0hγ−=

MIKROVALNA (ROTACIJSKA SPEKTROSKOPIJA)

2h

IJJEJ 2

)1( h+=