Spektroskopija u UV-Vis oblasti • APSORPCIONE METODE • EMISIONE METODE Apsorpcija u vidljivom delu spektra zasniva se na stabilnim promenama u elektronskim energetskim nivoima. Apsorpcioni spektar nastaje tako što uzorak apsorbuje zračenje u određenim „porcijama”, tako da detekcioni sistem registruje smanjenje intenziteta svetlosti koja izlazi iz uzorka. Energija koja je apsorbovana tokom apsorpcije fotona može naknadno biti oslobođena u više različitih procesa koji se dešavaju međusobno konkurentno (emisija, fosforescencija, fluorescencija).
49
Embed
Spektroskopija u UV-Vis oblasti - University of Belgradeinstrumentalne.tmf.bg.ac.rs/Predavanja/2. UV-VIS.pdf · APSORPCIONE METODE • EMISIONE METODE . Apsorpcija u vidljivom delu
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
Spektroskopija u UV-Vis oblasti
• APSORPCIONE METODE • EMISIONE METODE Apsorpcija u vidljivom delu spektra zasniva se na stabilnim
promenama u elektronskim energetskim nivoima. Apsorpcioni spektar nastaje tako što uzorak apsorbuje zračenje u
određenim „porcijama”, tako da detekcioni sistem registruje smanjenje intenziteta svetlosti koja izlazi iz uzorka.
Energija koja je apsorbovana tokom apsorpcije fotona može naknadno biti oslobođena u više različitih procesa koji se dešavaju međusobno konkurentno (emisija, fosforescencija, fluorescencija).
Apsorpciona spektroskopija u UV-Vis oblasti
Zasniva se na apsorpciji svetlosti UV: ultra (iznad, preko) + violet (ljubičasto) 200-
380 nm Vis: visible (vidljivo) 380-780 nm
Apsorpcija zračenja dovodi do prelaza valentnih elektrona iz osnovnog u pobuđeno stanje Pobuđuju se valentni elektroni: - sigma (σ) elektroni - pi (π) elektroni - slobodni elektronski parovi (n)
• hν = Eviše-Eniže
Dozvoljeni elektronski prelazi
APSORPCIONI SPEKTAR Jedan elektronski prelaz - jedna apsorpciona traka
A=f(λ)
λ max -ona talasna dužina koju jedinjenje najviše apsorbuje
Na λmax utiče priroda supstance Različita jedinjenja imaju različite hromofore (molekul ili deo molekula koji je odgovoran za apsorpciju u UV-Vis oblasti)
Apsorpcioni spektar benzena (1) oko 255 nm i fenola (2) oko 270 nm
180 200 220 240 260 280 300
λ, nm
2
1
n-π∗
π−π ∗
A
Spektroskopija u vidljivoj oblasti
Vidljiva oblast
BOJA – posledica selektivne apsorpcije određenih
talasnih dužina upadne svetlosti od strane obojene supstance.
Spektar u vidljivoj oblasti
Boja jedinjenja
Selektivna apsorpcija u vidljivom delu spektra (400-800 nm) Komplementarne boje
Predmeti su one boje koju reflektuju
Rastvori su one boje koju propuštaju, a ne apsorbuju
Zašto je NaCl bezbojan, a NiCl2 obojen?
11Na→1s2 2s2 2p6 3s1
Na+ →1s2 2s2 2p6 isto kao i Ne Velika E da se prevede u pobuđeno stanje ⇒u UV oblasti 28Ni → 1s22s22p63s23p64s23d8
Ni2+ → 1s22s22p63s23p64s23d6
Mala E da se prevede u pobuđeno stanje⇒ u Vis oblasti
Koje informacije dobijamo iz UV-Vis spektra?
• Apsorpcija svetlosti iz ovog dela spektra donosi malo podataka o strukturi materije, ali je vrlo korisna u smislu kvantitativnih merenja – koncentracija supstance u rastvoru određuje se primenom Lambert-Beer–ovog zakona.
Lambert-Beer–ov zakon
• Jean-Henri Lambert (1728–1777) je postavio prvu matematičku vezu koja kaže da je logaritam opadanja intenziteta svetlosti jednak proizvodu neprozirnosti (opacity) sredine i njene debljine.
• 1850. nemački fizičar Auguste Beer je postavio
relaciju između koncentracije i optičke gustine (sada nazvane apsorbancija), koja je dovela do današnjeg oblika Lambert–Beer–ovog zakona.
Lambert-Beer–ov zakon
Eksponencijalni oblik Lambert-ovog zakona
−kb I p = I0 e
Intenzitet propuštene svetlosti eksponencijalno opada sa debljinom sloja kroz koju svetlost prolazi.
Beer-ov zakon
A = abc Apsorbancija nekog rastvora srazmerna je
koncentraciji tog rastvora, debljini sloja kroz koji svetlost prolazi
• Izvor svetlosti -Lampa sa volframovim vlaknom • Monohromator -obojeni filter (propuštaju 30-50 nm) -prizma i razrez (propuštaju 1-35 nm) -difrakciona rešetka (propušta 1-35 nm) • Optički sistem -ogledala, sočiva, razrezi za usmeravanje svetlosnog
zraka
MERENJE APSORPCIJE Osnovni delovi instrumenta
• Kivete i držači kiveta (uzorak u obliku rastvora i obojen)
• Detektor (uređaj za merenje jačine svetlosti) - Ljudsko oko - Fotoćelija - Fotocev
Kolorimetri -poređenje boje rastvora nepoznate koncentracije sa bojom rastvora (filtra) poznate koncentracije -koristi se bela svetlost (ne monohromatska) Henerovi cilindri Helige komparator...
Fotometri i spektrofotometri
-Meri se jačina propuštene svetlosti -Koriste se monohromatori:
ofiltri → fotometri oprizme ili rešetke → spektrofotometri
Izvori zračenja-lampe • Vis deo spektra:
volframova lampa (360- 950 nm)
• UV deo spektra: deuterijumova i vodonična (190-420 nm)
cevi za pražnjenje živina lampa- linijski
spektri
Izvori zračenja-lampe • Volframova lampa (sijalica) - vidljiva oblast • Deuterijumova ili vodonična lampa - UV
Monohromator
Od polihromatske treba da izdvoji monohromatsku svetlost.
Sastoji se od: Ulaznog i izlaznog razreza (slita) Optičkog sistema sočiva i ogledala Disperzionog elementa - prizma ili difrakciona rešetka
Monohromatori
• Izbor λ se vrši pomeranjem monohromatora
• Odabrana λ se propusti kroz razrez
• Izgled spektra zavisi od kvaliteta monohromatora i veličine razreza
Disperzioni element
PRIZMA DIFRAKCIONA
REŠETKA
U Vis oblasti spektra-staklene U UV oblasti spektra- kvarcne
Monohromatori
Kivete
• Staklene- za Vis oblast • Kvarcne-za UV oblast Najčešće prečnika 1 cm
(dužina optičkog puta)
Kivete
Detektori
• fotoćelija • fotocev
• fotomultiplikator
Detektori
• fotoćelija • fotocev
• fotomultiplikator
Spektrofotometar sa jednim zrakom
Shema spektrofotometra
Spektrofotometar sa jednim zrakom
Spektrofotometar sa dva zraka
Šta je slepa proba?
Rastvor = analit+ rastvarač Apsorbuje i analit i rastvarač Uloga slepe pobe - eliminisati apsorbanciju
(transparenciju) rastvarača tako što se kazaljka instrumenta dovede na 0 apsorbancije, odnosno 100% transparencije
Na taj način merenjem se dobija samo apsorbancija (transparencija) analita.
Fotometar Jednostavniji uređaji od spektrofotometra Samo u Vis oblasti spektra
Meri se apsorbancija i transparencija obojenih rastvora- određuje se koncentracija
Kao monohromatori se koriste FILTERI
Kako izabrati filter prema boji ispitivanog rastvora?
• Boja filtera je komplementarna boji ispitivanog rastvora.
• To znači da filter treba maksimalno da propusti svetlost one boje koju rastvor maksimalno apsorbuje.
PRIMERI*
• KOLORIMETRIJSKO ODREĐIVANJE SADRŽAJA GVOŽĐA U VODI ZA PIĆE