فصل سوم: روشهای طيف بينی زير قرمز
Download
Report
Transcript فصل سوم: روشهای طيف بينی زير قرمز
فصل سوم :روشهای طيف بينی زير قرمز
)(Infra Red , IR
و رامان
)(Raman
فصل سوم:
روشهای طيف بينی زير قرمز
و رامان
)(Infra Red , IR
)(Raman
هدف :
آشنائي با مباني نظري ،دستگاهوري ،كاربردها
تابش الکترومغناطیس
فصل سوم :روشهای طيف بينی زير قرمز
)(Infra Red , IR
و رامان
طيف بيني زير قرمز (:)IR
روش جذبي است كه سطوح انرژي
ارتعاش ي مولكولها را تحت تأثير قرار
مي دهد
كاربرد :
شناسائي پيوندها و عوامل
شيميائي (ساختمان مولكول)
)(Raman
طيف بيني رامان :
روش پراكنده شدن
( )Scatteringفتونها
كاربرد :
شناسائي ساختمان مولكولها
فصل سوم :روشهای طيف بينی زير قرمز
)(Infra Red , IR
و رامان
)(Raman
ارتعاشات مولكولي
مولكول Nاتمي
محدوديتهاي حركتي
اتمها در مولكول
محدوديتهاي حركت
چرخش ي كل مولكول
3Nدرجه آزادي براي
حركت اتمها درسه جهت
حركت انتقالي
كل مولكول 3
غير خطي 3
وخطي 2
مولكولهاي غير خطي
=3N-6درجه آزادي ارتعاش ي
مولكولهاي خطي
=3N-5درجه آزادي ارتعاش ي
فصل سوم :روشهای طيف بينی زير قرمز
)(Infra Red , IR
و رامان
)(Raman
ارتعاشهاي مولكولي
ارتعاشهاي كشش ي ()Stretching Vibration
()Molecular Vibration
) = (1/2C) (K /
) = (m1 m2) / (m1+ m2
)(cm-1
عدد موجی
= 1/
سرعت نور = C
ثابت نيروی پيوند = K
انواع ارتعاشهای خمشی
ارتعاشهای قیچی وار
ارتعاشهای گهواره ای
ارتعاشات نوسانی
ارتعاشهای رقاصکی
ارتعاشهاي خمشي گروه CH2
فصل سوم :روشهای طيف بينی زير قرمز
)(Infra Red , IR
و رامان
ارتعاشهاي خمش ي
چهار نوع :
قيچي وار ،گهواره اي
جنبانه اي و رقاصگي
)(Raman
()Bending Vibration
تقسیم بندی ارتعاشها
ارتعاشهاي كشش ي و خمش ي
ارتعاشهاي كشش ي متقارن و نامتقارن
فصل سوم :روشهای طيف بينی زير قرمز
)(Infra Red , IR
و رامان
قواعد گزينش
)(Raman
(: )Selection rules
يك مولكول در صورتي تابش زير اگر تغيير حاالت ارتعاش ي باعث
قرمز را جذب مي كند كه
تغيير درقطبش پذيري)(
تغييرحاالت ارتعاش ي آن باعث
تغييري در ممان دو قطبي ()
مولكول گردد .
IR active
()Polarizability
مولكول گردد پراكندگي رامان اتفاق
مي افتد.
Raman active
فصل سوم :روشهای طيف بينی زير قرمز
و رامان
برهم كنش يك فوتون و يك مولكول منفرد در پديده رامان
)(Infra Red , IR
)(Raman
فصل سوم :روشهای طيف بينی زير قرمز
)(Infra Red , IR
و رامان
)(Raman
حاالت كشش ي مولكول
دي اكسيد كربن
O=C= O
ضدمتقارن
O=C=O
متقارن
باعث تغيير در ممان
دو قطبي مولكول
ممان دوقطبي تغيير نكرده (غير فعال
زيرقرمز)ولي قطبش پذيري مولكول
دراثرتغييرطول پيوندتغييركرده است
فعال زير قرمز
()IR active
فعال رامان
()Raman active
فصل سوم :روشهای طيف بينی زير قرمز
)(Infra Red , IR
و رامان
)(Raman
طيف بيني رامان رزونانس ي
در شرايط خاص ي امكان افزايش شدت نوارهاي رامان
وجود دارد اگر فركانس پرتو ليزري برخورد كننده
منطبق يانزديك به فركانس نوار جذبي الكتروني باشد
باعث شدت خطوط رامان مي شود و ميتوان طيفهاي
رامان محلولهاي رقيق تا 10 Mراتهيه كرد.
-6
فصل سوم :روشهای طيف بينی زير قرمز
)(Infra Red , IR
و رامان
)(Raman
طيف رامان رزونانس ي منطبق با طيف جذبي
الكتروني براي فرواورتو ـ فنانترولين
فصل سوم :روشهای طيف بينی زير قرمز
)(Infra Red , IR
و رامان
)(Raman
وسايل نمونه گيري در طيف بيني رامان
) (Aاستفاده از لوله موئينه نقطه ذوب (مايعات ـ پودر بي رنگ)
) (Bاستفاده از قرص چرخان ( KBrجامدات)
) (Cاستفاده از سلول چرخان (مايعات)
فصل سوم :روشهای طيف بينی زير قرمز
)(Infra Red , IR
و رامان
)(Raman
طيف سنج هاي
رامان
ا
منبع رامان معموال
نور تكفام ليزر است
نورپراكنده شده توسط
دوتكفام دقيق ازنورهاي
سرگردان جدا شده
آشكار ساز دقيق آنها
رااندازه گيري مي كند
فصل سوم :روشهای طيف بينی زير قرمز
)(Infra Red , IR
و رامان
)(Raman
•دستگاهوري در طيف بيني زير قرمز
()IR
كليات دستگاه مشابه طيف بيني هاي UV/Visاست
منبع نوري :
1ـ تابشگر : Nernst
بشكل سيلندر با قطر 2mmو طول 20cmاز جنس اكسيد عناصر خاكهاي نادر
که تا 1800 Kگرم مي شود.
2ـ گلوبار (: )globar
ميله اي شكل از جنس سيليكون كاربيد قطر 5mmو طول 50mmتا 1600 K
گرم مي شود.
3ـ پيچه نيكروم :
تا حد التهاب گرم مي شود.
فصل سوم :روشهای طيف بينی زير قرمز
)(Infra Red , IR
و رامان
)(Raman
آشكارسازها :
1ـ آشكارسازهاي فوتوني (استفاده از نيمه هادي ها)
2ـ آشكارسازهاي حرارتي :
گردد
تغيير حرارت باعث تغييرات فيزيكي مثل مقاومت الكتريكي مي
ترموكوپل ـ ترميستور ـ سازپنوماتيك ـ پيروالكتريك
فصل سوم :روشهای طيف بينی زير قرمز
)(Infra Red , IR
و رامان
)(Raman
طيف سنج هاي زير قرمز پاشنده
دستگاههاي IRدوپرتوئي هستند (جذب CO2و H2Oموجود در هوا)
فصل سوم :روشهای طيف بينی زير قرمز
)(Infra Red , IR
و رامان
)(Raman
تفاوت اصلي طيف سنجهاي
UV/Visبا IR
در طيف سنج هاي
در طيف سنج هاي
UV/Vis
IR
نمونه بعداز تكفام ساز
نمونه قبل ازتكفام ساز
كمتر در معرض
تابش پر انرژي
مقدار تابشهاي سرگردان
ساطع شده از نمونه و
سلول به حداقل برسد
فصل سوم :روشهای طيف بينی زير قرمز
)(Infra Red , IR
و رامان
)(Raman
طيف سنج هاي زير قرمز تبديل فوريه
()FT-IR
در طيف سنج هاي FT-IRتكفام ساز نياز نيست تمام
فركانسها همزمان به نمونه برخورد كرده ودر اثر جذب
بعض ي از آنها و تداخل امواج بصورت تابعي اززمان
ثبت شده وبوسيله كامپيوتر به طيف حوزه فركانس ي
تبديل مي شود.
فصل سوم :روشهای طيف بينی زير قرمز
)(Infra Red , IR
و رامان
)(Raman
توضيح طيف حوزه زماني و فركانس ي
فصل سوم :روشهای طيف بينی زير قرمز
)(Infra Red , IR
و رامان
)(Raman
تداخل سنج و نحوه عملكرد آن
فصل سوم :روشهای طيف بينی زير قرمز
)(Infra Red , IR
و رامان
)(Raman
سيستم نمونه گيري و نمونه گذاري در طيف بينيIR
هر سه شكل جامد ،مايع و گاز كاربرد دارد
سلول محتوي نمونه بايد در ناحيه IRجذب نداشته
باشد ()KBr , NaBr
فصل سوم :روشهای طيف بينی زير قرمز
)(Infra Red , IR
و رامان
)(Raman
محدوده عبور اشعه IRاز سلولها
ترکيب
محدوده عدد موجی cm-1
تذکرات
AgCl
25000 – 425
مفيد در محلولهای آبی
CaF2
6700 – 1100
مفيد در محلولهای آبی
NaCl
40000 – 600
رطوبت گير
KBr
40000 – 400
رطوبت گير
CsI
10000 – 200
مفيد در زير قرمز دور
TlBr-TlI
20000 – 300
سمی
پلي اتيلن
600 – 33
مفيد در زير قرمز دور
فصل سوم :روشهای طيف بينی زير قرمز
)(Infra Red , IR
و رامان
)(Raman
تجزيه کيفی:
مهمترين كاربرد طيف سنجي IRو رامان تعيين ساختمان تركيبات آلي است
گروههاي عاملي هر كدام در ناحيه معيني از طول موج جذب دارند
مجاورت گروههاي عاملي اثرات جزئي روي طول موج جذبي دارد
به كمك جداول فركانس ي و با تجربه كافي ميتوان ساختمان مولكولها را
بدست آورد
فصل سوم :روشهای طيف بينی زير قرمز
)(Infra Red , IR
و رامان
)(Raman
طيف بيني زير قرمز
تجزيه كمي :
بدليل محدوديتهاي زيادي كاربرد كمتري در اندازه گيري كمي دارد
كاربردها :
مطالعه و كنترل آلودگي هوا
تجزيه كمي در مواردي كه كل مقدار يك گروه عاملي مورد نظر است
ا
مثال اندازه گيري عامل كربونيل كتوني در محدوده 1720nm
يك نمونه طيف IR
طیف IRایزوپرن
فصل سوم :روشهای طيف بينی زير قرمز
)(Infra Red , IR
و رامان
)(Raman
اندازه گيري بعض ي از گازها با
تكنيك IR
ترکيب
حداقل غلظت قابل تشخيص )(ppm
(برای سلول 25/20متری)
طول موج )(m
کربن دی سولفيد
0.5
4.54
کلروپرن
4
11.4
اتيلن دی آمين
0.4
13.0
هيدروژن سيانيد
0.4
3.04
نيتروبنزن
0.2
11.8
پيريدين
0.2
14.2
وينيل کلريد
0.3
10.9
فصل سوم :روشهای طيف بينی زير قرمز
)(Infra Red , IR
و رامان
)(Raman
طيف بيني رامان :
در مواردي براي مطالعات كمي بكار مي رود
استفاده از استاندارد داخلي و منحني كاليبراسيون ضروري است
مثال :اندازه گيري مقادير ناچيز بنزن در آب در = 632.8nm
با استفاده از ليزرهاي پرقدرت و آشكارسازهاي حساس و در طول
موجهاي نزديك جذبي به كمك پديده رامان رزونانس ي ميتوان مقادير
ناچيز بعض ي از مواد را اندازه گيري كرد.