of 72/72
APSORPCIJA ZRAČENJA

APSORPCIJA ZRAČENJA - ffh.bg.ac.rs · PDF fileAPSORPCIJA ZRAČENJA Interakcija elektromagnetnog zračenja i materije • Lamber-Berov zakon • Boja supstancije Optička aktivnost

  • View
    261

  • Download
    7

Embed Size (px)

Text of APSORPCIJA ZRAČENJA - ffh.bg.ac.rs · PDF fileAPSORPCIJA ZRAČENJA Interakcija...

  • APSORPCIJA ZRAENJA

  • APSORPCIJA ZRAENJA

    Interakcija elektromagnetnog zraenja i materije

    Lamber-Berov zakon

    Boja supstancije

    Optika aktivnost

    Hiralnost

    Optika rotacija

    Cirkularni dihroizam

  • APSORPCIJA ZRAENJA

    Zakon odranja energije:

    I0 = IA + IT + IR

    refleksija

    transparencija

    apsorpcija

    Grotus-Draperov zakon

    RTAI

    I

    I

    I

    I

    I RTA 000

    1

  • FOTONI

    fotoni ili talasni paketi energije

    chhE

  • POLI- I MONOHROMATSKA SVETLOST

    Polihromatska (bela) svetlost:

    skup talasa razliitih talasnih duina.

    Monohromatska svetlost:

    skup talasa iste talasne duine.

  • ELEKTROMATNETNI SPEKTAR

    Ako elektromagnetno zraenje uredimo po talasnim duinama,

    rekvencijama ili energijama dobijamo elektromagnetni spektar.

  • ZRAENJE I SPEKTROSKOPIJA

    zraenje talasna duina (m) prelazi

    gama zraci 5 x 10-13 1.4 x 10-10 nuklearni

    X-zraci 1 x 10-9 1 x 10-8 unutranji elektroni

    UV- vidljiva 1.8 x 10-7 7.8 x 10-7 elektroni veza

    infracrvena 7.8 x 10-7 3 x 10-4 molekulske

    vibracije

    mikrotalasna 7.5 x 10-4 3.75 x 10-3 molekulske rotacije E

  • VIDLJIVI DEO SPEKTRA

    UV: 180 380 nm

    VID: 380 780 nm

    1 nm = 110-9 m

  • ATOMSKI ENERGETSKI NIVOI

    Energetski novoi atoma vodonika

  • ATOMSKI EMISIONI SPEKTAR

    linijski spektar

  • MOLEKULSKI ENERGETSKI NIVOI

    rotacioni nivoi

    vibracioni nivoi

    elektronski

    nivoi

    energija

  • MOLEKULSKI EMISIONI SPEKTAR

  • LAMBER-BEROV ZAKON

    Shematski prikaz jednostavnog spektrofotometra

    Intenzitet zraenja I je energija koju snop zraenja nosi u jedinici

    vremena po jedininom prostornom uglu.

    Transparencija: T = I / I0

    disperzioni

    element

    izvor

    svetlosti

    detektor

    svetlosti uzorak

    I0 I

    b

  • LAMBER-BEROV ZAKON

    upadna

    svetlost

    proputena

    svetlost

    rastvor koji

    apsorbuje I I-dI

    b

    x=b x=0 dx

    IcdxdI

    konstanta proporcionalnosti (ekstinkcioni koeficijent)

  • LAMBER-BEROV ZAKON

    I

    I

    I

    ITA

    acbI

    I

    bcI

    Idxc

    I

    dI

    dxcIdI

    bI

    I

    0

    0

    0

    00

    logloglog

    10ln10lnlog

    ln

    0

    a molarni apsorpcioni koeficijent [dm3 mol-1 cm-1]

    abcA

    212121

    21

    loglogloglog AATTTTTA

    TTT

  • LAMBER-BEROV ZAKON

    Berov zakon:

    Lamberov zakon:

    Lamber-Berov zakon:

    apsorpcioni spektar analitika prava

    abcA

    cA

    bA

    Fosfat u morskoj vodi

    talasna duzina 880nm

    y = 0.12078x - 0.00193

    R2 = 0.99989

    0

    0.1

    0.2

    0.3

    0.4

    0.5

    0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0

    concentration uM

    A

  • OGRANIENJA BEROVOG ZAKONA

    Realna

    velike koncentracije apsorbujue vrste meusobno

    reaguju

    Hemijska

    analit disosije/asosuje ili reaguje sa rastvaraem

    Instrumentalna

    = f(); veina izvora su polihromatski, a ne iskljuivo

    monohromatski

    rasejana svetlost nastala refleksijom na monohromatoru

  • KVALITATIVNA ANALIZA

    0I

    IT

    I

    I

    TA

    0log

    log

    KMnO4

    u

    z

    o

    r

    a

    k

    max talasna duina

    na kojoj je maksimalno

    I0 I

  • KVALITATIVNA ANALIZA

  • KVALITATIVNA ANALIZA

    Prelazni metali su esto obojeni zbog prelaza izmeu d orbitala:

    apsorbuju u vidljivoj oblasti; broj pikova, max i identifikuju

    metalni jon i geometriju.

  • KVALITATIVNA ANALIZA

    Energija je apsorbovana kroz elektronske prelaze u

    vezujuim orbitalama analita.

    Mesta nezasienih veza u oprganskim molekulima:

    dvostruke veze (-C=C-; -C=O, -NC=O) *

    d d prelazi u metalnim kompleksima

    metal d ligand prelazi

  • KVANTITATIVNA ANALIZA (I)

    Koristi se Lamber-Berova jednaina

    pripremiti rastvore analita

    meriti apsorbanciju na poznatim max (a) i b

    izraunati c.

    Molarne apsorptivnosti nisu precizno poznate, stoga

    ovakva izraunavanja nisu precizna.

    abcA

  • KVANTITATIVNA ANALIZA (II)

    Koristiti kalibracione krive uobiajen metod

  • BOJA I STRUKTURA MOLEKULA

    Boja supstancije je odreena neapsorbovanim delom

    kontinualnog spektra zraenja, znai onim delom koji je

    komplementaran apsorbovanom delu bele svetlosti.

  • VIDLJIVI SPEKTAR 380-780 nm

  • KOMPLEMENTARNE BOJE

  • ako supstancija

    ovde apsorbuje...

    ovde se

    javlja boja

    KRUG BOJA

  • KOMPLEMENTARNE BOJE

    primer

    boja koja se

    apsorbuje

    boja koju vidimo

    argarepa plava narandasta

    laboratorijski

    mantil

    nijedna (sve se

    reflektuje)

    bela

    voda

    nijedna (sve se

    proputa)

    providna

    lie crvena zelena

    blato sve se apsorbuje crna

  • RASTVORI HALOGENA U CCl4

    Fluor apsorbuje u UV oblasti bezbojan

    Hlor apsorbuje ljubiasto i plavo uto zelen

    Brom apsorbuje plavo i deo zelenog mrko crven

    Jod apsorbuje zeleno roze ili purpuran

  • BOJA I STRUKTURA MOLEKULA

    Atomi ili atomske grupe ija ekscitacija elektrona dovodi do

    apsorpcije fotona nazivaju se hromoforama (njihovo prisustvo u

    molekulu odgovorno je za boju supstancije):

    u organskim molekulima - atomske grupe sa dvostrukim i

    trostrukim vezama (elektroni su labavije vezani)

    joni prelaznih metala, kao i nespareni elektroni u radikalima

    predstavljaju hromofore.

  • MINERAL OBOJEN ZBOG APSORPCIJE METALNOG JONA

  • BOJA KOMPLEKSA PRELAZNIH METALA

    Rubin

    Korund

    Al2O3 sa neistoama Cr3+

    Safir

    Korund

    Al2O3 sa neistoama Fe2+ i Ti4+

    Smaragd

    Beril

    AlSiO3 koji sadri Be sa neistoom Cr3+

    oktaedarski raspored gde metalni

    centar ima koordinacioni broj 6

  • Boja kompleksa prelaznih metala moe da se korelira sa

    ligandima koje metali vezuju. Svi kompleksi sadre Co(III) i

    5 NH3.

  • Elektroni u prstenovima pokretljivi i apsorbuju svetlost.

    Veina boja koje se koriste u industriji hrane su sline strukture

    ALURA CRVENO boja za hranu

  • KRISTALNO LJUBIASTO

    Molekul sa konjugovanim vezama.

    C N(CH3)2

    N(CH3)2

    N(CH3)2

    Crystal Violet

    (Intense Violet Color)

    + OHC N(CH3)2

    N(CH3)2

    N(CH3)2

    OH

    Colorless Product

  • BOJA I STRUKTURA MOLEKULA

    Uvoenjem auksohromnih grupa (donora elektrona) kao

    to su OH, OR, OCH3, NH2 ili antiauksohromnih grupa

    (akceptora elektrona) kao to su CN, CO, NO, dolazi do

    promene poloaja ili intenziteta apsorpcionog maksimuma.

  • BOJA I STRUKTURA MOLEKULA

    Batohromni efekat (izazivaju ga auksohromne grupe): pomeranje

    apsorpcionog maksimuma prema veim talasnim duinama to

    se postie ubacivanjem nezasienih konjugovanih grupa.

    Hipsohromni efekat (izazivaju ga antiauksohromne grupe):

    pomeranje apsorpcionog maksimuma prema kraim talasnim

    duinama.

    Hiperhromni efekat: poveanje apsorbancije apsorpcione trake

    Hipohromni efekat: sniavanje apsorbancije apsorpcione trake.

  • OPTIKA AKTIVNOST

  • ELEKTROMAGNETNO ZRAENJE

    Linearno polarizovan svetlosni talas - vektor elektrinog polja osciluje

    uvek u jednoj ravni.

  • PRIRODNA SVETLOST

    Prirodna svetlost se sastoji od velikog broja talasa, iji su vektori

    elektrinog (magnetnog) polja podjednako orijentisani u svim pravcima.

    Ona je nepolarizovana i polihromatska.

  • POLARIZACIJA EM ZRAENJA

    Polarizacija se moe dobiti od

    nepolarizovanog zraka:

    selektivnom apsorpcijom

    refleksijom

    refrakcijom

  • POLARIZACIONI FILTER (apsorpcija)

    Nepolarizovano EM

    zraenje Horizontalno

    polarizovana

    komponenta je

    apsorbovana.

    Vertikalno

    polarizovana

    komponenta EM

    zraenja prolazi.

  • BRUSTEROV UGAO (refleksija)

    ri

    ir

    iri

    ri

    i

    rrii

    n

    n

    n

    n

    nn

    arctg

    tg

    2sinsin

    2

    1

    sinsin

  • DVOJNO PRELAMANJE

    U KRISTALU KALCITA (refrakcija)

  • POLARIZACIJA EM ZRAENJA

    linearno polarizovano zraenje

    cirkularno polarizovano zraenje

  • linearno polarizovano zraenje

    cirkularno polarizovano zraenje

  • POLARIZACIJA EM ZRAENJA

  • POLARIZACIJA EM ZRAENJA

    y

    z x

    y

    z

    y

    z x

    y

    z

    y

    z x linearno polarizovano zraenje

    levo cirkularno polarizovani talas

    desno cirkularno polarizovani talas

  • OPTIKA AKTIVNOST

    Optiki aktivne supstancije su providne supstancije koje obru ravan

    polarizovane svetlosti