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)