- •Методы электронной спектроскопии
- •• Спектроскопия — разделы физики и
- •• По объектам исследования можно
- •Электромагнитный спектр
- ••Прямая задача спектроскопии —
- •1.Атомный и молекулярный спектраль ные анализы позволяют определять элементный и молекулярный состав вещества,
- ••Спектральные методы являются наиболее
- ••Молекула, переведенная в возбужденное электронное состояние, может потерять избыток энергии любым из
- •Абсорбционная спектроскопия в
- •Лекция
- ••Способность поглощать электромагнитное излучение является общим свойством всех молекул. Поглощение избирательно, т.е.
- •Закон Бера-Бугера-Ламберта
- ••Условия применения закона Бугера- Ламберта-
- ••Закон аддитивности
- •спектров
- ••Спектры поглощения в ультрафиолетовой (УФ-
- •Схема энергетических состояний двухатомной молекулы
- ••Электронные спектры (ближняя
- •Вид полосы поглощения
- •поглощения
- ••Электронные переходы в молекуле классифицируют
- •Относительные энергии
- •Типы молекулярных
- •Классификация полос
- •ВЛИЯНИЕ СТРОЕНИЯ И СРЕДЫ НА УФ-СПЕКТРЫ ПОГЛОЩЕНИЯ
- •Взаимосвязь электронных спектров и
- •Основные хромофорные группы
- ••Атомную группировку, которая придает соединению способность и избирательному поглощению в ближнем ультрафиолете или
- ••Атомную группировку, не содержащую кратных связей, которая не имеет максимума поглощения в ближнем
- ••При выявлении взаимосвязи спектра со
- •Взаимосвязь электронных спектров и структуры органических молекул
- ••Смещение в сторону меньших длин волн (больших частот и энергий)
- •Типы смещений полосы поглощения в УФ-спектре
- ••Наиболее чувствительны к различным факторам
- •переход) карбонильной группы
- ••При переходе из газовой фазы в
- •Механизм возникновения гипсо- и батохромных
- ••В общем случае влияние растворителя
- ••В эксперименте для π → π* - переходов в
- •Гипсохромный и батохромный сдвиги для n → π*
- •• Важным экспериментальным критерием отнесения полосы к *- или n *- переходам является
- ••ЭЛЕКТРОННЫЕ СПЕКТРЫ ПОГЛОЩЕНИЯ ОСНОВНЫХ КЛАССОВ ОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ.
- ••Насыщенные углеводороды с гетероатомами. Таковыми являются алканы, содержащие в своем составе атомы О,
- •Электронные спектры поглощения основных классов органических
- •Электронные спектры поглощения
- •Электронные спектры поглощения основных классов органических
- •Электронные спектры поглощения
- ••В УФ-спектре бензола наблюдается три полосы различной интенсивности
- •Вид спектра монозамещенных бензола
- ••Соединения с сопряженными двойными связями. Сопряжение проявляется в УФ-спектрах батохромным сдвигом для полосы
- ••Полоса π → π* перехода для изолированной двойной связи (этилене, например) имеет максимум
- ••Имеются эмпирические уравнения и
- ••Количественный спектральный анализ
- •Нефелометрический и турбидиметрический анализ
- •Внефелометрическом и турбидиметрическом
- ••Метод с измерением интенсивности
- •Применение методов, основанных на измерении
•Соединения с сопряженными двойными связями. Сопряжение проявляется в УФ-спектрах батохромным сдвигом для полосы π → π* перехода. Объяснение этому эффекту находят в π - π сопряжении, т.е. перекрывании π орбиталей. В результате такого сопряжения образуются две новые связующие и две разрыхляющие МО, что уменьшает разность энергий между ними, т.е. существенно облегчает электронные переходы типа n → π* и π → π* (см. рис.).
Образование гибридных (связывающих и разрыхляющих) π+ π π - π орбиталей при π - π - сопряжении
•Полоса π → π* перехода для изолированной двойной связи (этилене, например) имеет максимум при λ = 165 нм, а за счет π - π сопряжения (в бутадиене) - λ = 217 нм. Если цепь сопряжения в молекуле разорвать (разъединить, например –С=С- связи метиленовой группой -СН2-), то батохромный сдвиг исчезает и наблюдается поглощение характерное для изолированного π → π* перехода в этилене.
|
характеристик систем с |
|
|
Наличие сопряженными связями |
|
• |
системы сопряженных кратных связей вносит |
|
принципиальные изменения в спектры: в этих случаях |
||
|
||
|
наблюдается изменение и максимума и интенсивности |
|
|
поглощения. В этих системах полосы поглощения |
|
|
невозможно приписать отдельным структурным |
|
|
элементам , ответственной за поглощение становится вся |
|
|
система сопряженных связей. |
•в сопряженных системах полосы поглощения обладают гораздо большей интенсивностью (К-полосы, lgε > 4), чем в несопряженных, причем коэффициент экстинкции возрастает с увеличением цепи сопряжения . CH2=CH–CH=CH2 λмакс., нм = 218 ;ε (л/моль•см)=23000
• |
CH3CH=CH–CH=CH2 λмакс., нм =223 |
ε(л /моль•см) = |
|
25000 |
242 ε (л/моль•см)= |
• |
(CH3)2C=CH–CH=C(CH3)2 λмакс., нм = |
|
|
26000 |
|
•Сопряжение ненасыщенных хромофоров приводит к батохромному смещению соответствующих полос поглощения.
•смещение полосы поглощения закономерно зависит от протяженности системы сопряженных связей.
•для сопряженных систем характерно увеличение интенсивности поглощения.
•Имеются эмпирические уравнения и
правила, которые позволяют рассчитывать длину волны максимума поглощения для соединений с сопряженными двойными связями (правила Вудворда-Физера для оценки положения полосы π- π*-перехода, расширенное правило Вудворда для оценки положения полосы π- π*-перехода, правило Скотта для оценки К-полосы..
•За основу берут бутадиеновый остов. Для этой структуры максимум полосы поглощения принимают равным λmax = 217 нм. Далее к этой величине добавляют значения инкрементов для отдельных фрагментов молекулы, т.е. ведут расчет по формуле:
•λх max = 217 +Σ инкрементов
•
•Количественный спектральный анализ
1.Метод градуировочного (калибровочного) графика
2.Метод молярного коэффициента
погашения: ε=Aст/lCст |
Cx |
=Ax/εl |
|
3.Метод добавок: Ах = εlCx Ах+ст =
εl(Сх + Сст)
Сх = Сст Ах/ Ах+ст - Ах
→
4. Метод дифференциальной
фотометрии
Применяется для фотометрирования интенсивно окрашенных растворов
Тх= Ix /I0 |
Т/х= Ix /I ср |
Тср= Iср/I0 |
|
Ix / I ср= Т/х= Тх / Тср
А/x =Ax – Aср А/x =εlCx -Aср
Нефелометрический и турбидиметрический анализ
Внефелометрическом и турбидиметрическом
анализе используется явление рассеяния света твердыми частицами, находящимися в растворе во взвешенном состоянии.
Метод, в котором используют интенсивность прошедшего света It,
называют турбидиметрией
• |
S = lg (I0/ It) = k b N |
|
• |
S – мутность; k – коэффициент мутности; b – |
|
|
длина пути; N – число рассеивающих частиц в |
|
|
единице объема. |
А=εlc |
Для турбидиметрических измерений используют фотометр или спектрофотометр.
Для нефелометрических измерений используют нефелометр или флуориметр.
максимальная чувствительность достигается при использовании излучения голубой
(400нм) или ближней ультрафиолетовой области.