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+=