Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
2 часть / Лекции / Молекул. спектр..ppt
Скачиваний:
198
Добавлен:
12.03.2015
Размер:
1.16 Mб
Скачать

Методы электронной спектроскопии

Спектроскопия — разделы физики и

аналитической химии, посвящённые изучению спектров взаимодействия излучения (в том числе, электромагнитного излучения, акустических волн и др.) с веществом. В физике спектроскопические методы используются для изучения всевозможных свойств этих взаимодействий. В аналитической химии — для

обнаружения и определения веществ при помощи измерения их характеристических спектров, то есть методами спектрометрии. К существенным преимуществам спектроскопии можно отнести возможность диагностики in situ, то есть непосредственно в «среде обитания» объекта, бесконтактно, дистанционно, без какой-либо специальной подготовки объекта. Поэтому она получила широкое развитие, например, в астрономии.

• По объектам исследования можно

выделить следующие виды спектроскопии: атомная спектроскопия, молекулярная спектроскопия, масс- спектроскопия, ядерная спектроскопия (ЯМР. ЭПР, ОЭС) и другие.

• По типу излучения, которое используется в спектроскопии, её можно разделить на оптическую спектроскопию, рентгеновскую

спектроскопию, фотоэлектронную спектроскопию, Мёссбауэровскую спектроскопию, масс-спектроскопию, спектроскопию с использованием радиоизлучения (γ- спектроскопия)и т. д.

Электромагнитный спектр

Излучение

λ, нм

Е, эв

γ-Лучи

0.1-10-4

~ 107

Рентгеновские

10-10-2

~ 105

лучи

 

 

Ультрафиолетовое

10-400

~ 10

Видимый свет

400-760

 

Инфракрасное

760- 106

~ 10-1

Микроволновое

10-3- 1м

~ 10-3

или СВЧ

 

 

Радиоволны

> 1м

~ 10-6

Процессы, происходящие при поглощении или излучении

Изменения в энергетическом состоянии ядер (спектроскопия γ-резонанса)

Изменения в энергетическом состоянии внутренних электронов атомов (рентгеноспектроскопия)

Изменение энергетического состояния внешних электронов (электронная спектроскопия)

Колебание атомов в молекуле (ИК- спектроскопия)

Колебание атомов в кристаллической решетке; изменение вращательного энергетического состояния (ЭПР)

Изменение энергетического состояния спинов ядер и электронов (спектроскопия ЯМР и ОЖЕ-спектроскопия)

Прямая задача спектроскопии

предсказание вида спектра вещества исходя из знаний о его строении, составе и прочем.

Обратная задача спектроскопии

определение характеристик вещества (не являющихся непосредственно наблюдаемыми величинами) по свойствам его спектров (которые наблюдаются непосредственно и напрямую зависят как от определяемых характеристик, так и от внешних факторов).

1.Атомный и молекулярный спектраль ные анализы позволяют определять элементный и молекулярный состав вещества, соответственно. В эмиссионном и абсорбционном методах состав определяется по спектрам испускания и поглощения.

M* → M + hν (эмиссия)

M + hν → M*

(абсорбция)

Спектральные методы являются наиболее

распространенным видом исследования элементного состава вещества. Они достаточно экспрессные, разнообразны, широко используются для анализа как жидких, так и твердых и газообразных проб.

Под спектральным анализом понимают совокупность приемов, с помощью которых в результате измерения спектров исследуемого образца качественно или количественно определяют содержание в нем интересующих элементов. Обычно наблюдают спектральные линии, лежащие в видимой и ультрафиолетовой областях спектра. При использовании других областей это всегда отмечают в названии соответствующего метода: рентгеноспектральный анализ, инфракрасная спектроскопия, γ-спектроскопия и т.п.

Томск, ТПУ, ИГНД, ГЭГХ

7

27.06.19

Молекула, переведенная в возбужденное электронное состояние, может потерять избыток энергии любым из

перечисленных ниже путем.

Разрыв связи: обычно приводит к необратимой химической

реакции.

Испускание: излучается радиация той же частоты, что и

поглощенная.

Флуоресценция: после возбуждения наблюдается излучение с

длиной волны больше, чем поглощенная. Флуоресценция

происходит быстро, часто за время менее 10-6с после

поглощения.

Фосфоресценция: после возбуждения излучается более

длинноволновая радиация, чем поглощенная. Испускание

может продолжаться несколько часов после возбуждения.

Безызлучательные переходы: некоторые молекулы, поглотив энергию УФ-излучения, могут потерять эту энергию в результате процессов, не сопровождающихся излучением.

Способность поглощать электромагнитное излучение является общим свойством всех молекул. Поглощение избирательно,

т.е. излучение определенной длины волны данной молекулой

сильно поглощается, тогда как излучение других длин волн

поглощается слабо или совсем не поглощается.

Абсорбционная спектроскопия в

видимой и УФ области

Молекулярная

спектроскопия

Лекция

Электронная, или УФ-спектроскопия

Закон Бера-Бугера-Ламберта

Способы изображения электронных спектров

Взаимосвязь электронных спектров и структуры органических молекул. Хромофоры и ауксохромы.

Классификация полос поглощения

Влияние различных факторов на электронные спектры поглощения