Transcript Optické metody

Optické metody
1. Metody využívající lom světla (refraktometrie)
2. Měření rozdílu indexu lomu (interferometrie)
3. Otáčení roviny polarizovaného záření
(polarimetrie, ORD, CD)
4. Měření rozptylu záření (turbidimetrie,
nefelometrie)
Lom světla
1. Metody využívající lomu světla
Snellův zákon:
Vzduch:
n=f(l,1/T,p)
sin  2 n2

sin 1 n1
sin 2
 n2
sin 1
l=589 nm (Na); T=20°C
c
n
v
v2
n21 
v1
(n  1)
1. Metody využívající lomu světla
1. Kvalitativní,
kvantitativní analýza
2. Specifická refrakce:
3. Molární refrakce:
4. Atomová refrakce:
n2 1 1
r 2

n 2 
RM  r  M
 nezávisí na T,p
RA  r  A
Lze také spočítat jako součet hodnot (z tabulek) jednotlivých skupin.
Shoda = potvrzení navržené struktury.
Příklad
Pro l = 589 nm
RA (C)=2,418
RA (H)=1,100
dvojná vazba=1,733
Toluen: n589nm,20°C=1,4962
=0,8660 g.cm-3 (20°C)
M=92,08
(1,49622  1)  92,08
RM 
 30,96
2
(1,4962  2)  0,8660
RM  7  2,418 8 1,100 31,733 30,93
1. Refraktometrie
Měření n pomocí kritického (mezního) úhlu bm
sin  2 n2

sin 1 n1
  90  sin 1  1
Měření: zdroj
výbojka
žárovka + monochromátor
lámavý hranol - temperování
Schéma refraktometru
1
n2

sin 1 n1
2. Interferometrie
Měří rozdíl n
Optická dráha: l.n (v 10-7)
l = l (n  n0 )
p=
l
l
=
l (n  n0 )
l
Odečítání proti referenční, konstantní séri z průchodu pod kyvetami
Měření: zdroj
výbojka
žárovka + hranol
Dvě kyvety v temperované lázni
Kompenzační destička
2. Interferometrie
Analytické využití:
1. Identifikace látek,
kriterium čistoty
2. Stanovení
koncentrace:
n  n0  k  c
Zeissův laboratorní interferometr
Refraktometrické detektory v HPLC, analyzátory interferujících plynů
3. Otáčení roviny polarizovaného
záření
Nepolarizované světlo
Polarizovaná elektromagnetická vlna
Polarizace světla
3. Otáčení roviny polarizovaného
záření
Záření nepolarizované → rovinně polarizované (lom, odraz)
Superpozice dvou kruhově polarizovaných paprsků rotujících v
rovině kolmé na směr paprsků opačným směrem (x-z)
1. Rychlost šíření složek je různá
(u opticky aktivních látek; chirální struktura) – otáčení roviny
polarizovaného záření
  [ ]l lc
T
l:[dm]
c:[g/ml]
3. Otáčení roviny polarizovaného
záření
[ ]l M
Molární otáčivost: [ M ]l =
100
T
Měrná (specifická) otáčivost:
T
[ ]l
T
3. Polarimetrie
Měření: polarimetry, spektropolarimetry,
dichrometry
Klínová kompenzace → křemen s opačnou otáčivostí
3. Otáčení roviny polarizovaného
záření
Použití:
1. Určování koncentrace opticky aktivních
látek ( ~ c) – sacharimetry
Polarimetrické cely
2. Studium vztahů mezi strukturou a
vlastnostmi látek
Optická rotační disperze (ORD)
Hodnota m (optická aktivita)
závisí na vlnové délce
Cottonův efekt (měření v oblasti
absorpčního maxima)
Schéma ORD spektropolarimetru
Cirkulární dichroismus (CD)
Složky vektoru elektrického pole rovinně
polarizovaného záření (pravotočivá a
levotočivá) jsou různě absorbovány
opticky aktivní látkou – cirkulární
dichroismus (CD spektrometrie)
   L   P  f (l )
Cirkulární dichroismus (CD)
CD spektra polypeptidů s rozdílnou
konformací
CD spektra rozdílných polypeptidů v
prostředí fosfátového pufru
4. Měření rozptylu záření
Rozptyl záření na částicích (Tyndallův jev) je závislý na
koncentraci látky
Možnosti:
1. Turbidimetrie
2. Nefelometrie
Použití:
roztoky (koloidní nebo jemné, nelze filtrovat) – moč,…
Požadavek – stejná velikost a tvar částic (definovaná
příprava – teplota, míchání…)
Také k určování velikosti částic a tvaru částic
plyny (kouř, aerosoly)
4. Turbidimetrie
Měříme intenzitu prošlého (nerozptýleného)
záření
Pro vysoké koncentrace analytu
1 - zdroj záření; 2,2’ - čočky; 3 - vzorek; 4 - detektor
4. Nefelometrie
Měříme intenzitu rozptýleného záření
Pro nízké koncentrace analytu
Srovnání s čistým rozpouštědlem
1 - zdroj záření; 2 - čočka; 3 - vzorek; 4 - detektor