Te rodzaje energii są interesujące dla spektroskopii molekularnej
Wszystkie te energie są skwantowane
poziomy elektronowe
poziomy wibracyjne
E
E = Eelektronowa + Ewibracyjna + Erotacyjna + Ejądrowa + Etranslacyjna
poziomy elektronowe
poziomy wibracyjne
E
Zwiększanie energii molekuły – oddziaływanie z polem elektromagnetycznym (na przykład oświetlanie)
UV
IR
poziomy elektronowe
poziomy wibracyjne
E
Rozpraszanie Rayleigha
UV
IR
poziomy elektronowe
poziomy wibracyjne
E
Rozpraszanie Ramana
UV
IR
Biorąc różnicę energii światła padającego i rozproszonego, poznajemy energię drgań molekuł. Pozwala to np.
identyfikować substancje.
E
E
3
3
2
2
1
1
0
0
składowastokesowska
składowarayleighow ska
składowaantystokesowska
1
0
,
h 0 h
0
0 0 0
h
0 h
0 h
0 h
0
h0
h
0
h0
+-
- +
SPEKTROMETRY RAMANOWSKIE.Każdy spektrometr składa się z następujących zasadniczych elementów:
1)laser;
2)wstępnego układu optycznego, którego zadaniem jest oświetlenie próbki i zebranie promieniowania rozproszonego;
3)monochromatora;
4)detektora;
5)układu rejestrującego.
SPOSOBY OSWITLENIA PRÓBKI.
LASER ARGONOWY.
Laser ten emituje promieniowanie ciągłe z zakresu widzialnego i jest przestrajalny w zakresie od 454.5 do 514.5nm.
Głównymi liniami emisji lasera jest linia zielona odpowiadająca długości fali 514.5nm i linia niebieska odpowiadająca długości fali 488nm.
Ośrodkiem czynnym lasera argonowego jest gazowy argon, w którym zachodzi wyładowanie elektryczne. Elektrony, które powstają w wyniku wyładowania, jonizują atomy, a następnie pompują je do wyższych stanów wzbudzonych.
Akcja laserowa zachodzi między poziomami elektronowymi z 4p do 4s.
IR – energia światła wzbudzającegomusi pasowac do różnicy poziomów energetycznych
Energia światła wzbudzającego nie musi pasowac do poziomów energetycznych
Polaryzowalność – zdolność elektronów do przemieszczaniu się elektronów względem jąder w polu elektrycznym
Aby drganie było widoczne w spektroskopii Ramana polaryzowalność musi zmieniać się w trakcie drgania:
Aby drganie było widoczne w IR w trakcie drgania musi zmieniać się moment dipolowy:
Reguła wzajemnego wykluczenia(dla cząsteczek centrosymetrycznych):Drgania aktywne w Ramanie są nieaktywne w IR i na odwrót
Raman IR
DRGANIA NORMALNE.
Ruchy wewnętrzne, drgania własne cząsteczki (oscylacje):
•3N-6 st.sw. – cząsteczka nieliniowa
•3N-5 st. sw. – cząsteczka liniowa
Drgania te są nazywane normalnymi i opisują je współrzędne normalne.
Drganie normalne definiuje się jako takie, w czasie którego wszystkie atomy cząsteczki drgają z jednakową częstością i jednocześnie (w jednakowej fazie) przechodzą przez położenie równowagi.
500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000
0
400
800
1200
1600
Inte
nsy
wność
[ct
s/s]
Liczba falowa [cm-1]
Chcemy wiedzieć więcejczyli
identyfikacja rodzajów drgań
Cząsteczka nieliniowa posiada 3n-6 drgań normalnych
Cząsteczka liniowa posiada 3n-5 drgań normalnych
Rodzaje drgań:
Rozciągające symetryczne
Rozciągające antysymetryczne
Zginające (nożycowe)
Wahadłowe WachlażoweSkręcające
500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000
0
400
800
1200
1600 Widmo Ramana wody destylowanejmoc lasera - 0.5 Wczas zliczeń - 0.2 sszczelina - 200 m
krok - 2 cm-1
Inte
nsy
wność
[ct
s/s]
Liczba falowa [cm-1]
Widmo Ramana wody
Cechy światła laserowegoCechy światła laserowego
• Jednokierunkowe• Monochromatyczne• Spolaryzowane• Spójne (koherentne)
• Jednokierunkowe• Monochromatyczne• Spolaryzowane• Spójne (koherentne)