Transcript Ćwiczenie nr 5

E = Eelektronowa + Ewibracyjna + Erotacyjna + Ejądrowa + Etranslacyjna
Te rodzaje energii są interesujące
dla spektroskopii molekularnej
E
Wszystkie te energie są skwantowane
poziomy wibracyjne
poziomy elektronowe
Zwiększanie energii molekuły – oddziaływanie z polem
elektromagnetycznym (na przykład oświetlanie)
E
UV
poziomy wibracyjne
IR
poziomy elektronowe
Rozpraszanie Rayleigha
E
UV
poziomy wibracyjne
IR
poziomy elektronowe
Rozpraszanie Ramana
E
UV
poziomy wibracyjne
IR
poziomy elektronowe
Biorąc różnicę energii światła padającego i rozproszonego,
poznajemy energię drgań molekuł. Pozwala to np.
identyfikować substancje.

h 0
h 0
+
h 0
h 0
h 0
h 0 h 0
3
2
1
0
h 0 - h 0
E1
,

E0
3
2
1
0
0 - 
s k ła d o w a
s to k e s o w s k a
0
s k ła d o w a
r a y le ig h o w s k a
0 +
s k ła d o w a
a n ty s to k e s o w s k a

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.
Raman
Energia światła wzbudzającego nie
musi pasowac do poziomów
energetycznych
Aby
drganie
było
widoczne
w
spektroskopii Ramana polaryzowalność
musi zmieniać się w trakcie drgania:
Polaryzowalność – zdolność elektronów do
przemieszczaniu się elektronów względem jąder w
polu elektrycznym
IR
IR – energia światła wzbudzającego
musi pasowac do różnicy poziomów
energetycznych
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
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.
Chcemy wiedzieć więcej
czyli
identyfikacja rodzajów drgań
1600
Intensywność [cts/s]
1200
800
Cząsteczka nieliniowa posiada 3n-6 drgań normalnych
400
Cząsteczka liniowa posiada 3n-5 drgań normalnych
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
4000
-1
Liczba falowa [cm ]
Rodzaje drgań:
Rozciągające symetryczne
Rozciągające antysymetryczne
Zginające (nożycowe)
Skręcające
Wahadłowe
Wachlażowe
1600
Intensywność [cts/s]
1200
Widmo Ramana wody destylowanej
moc lasera - 0.5 W
czas zliczeń - 0.2 s
szczelina
- 200 m
-1
krok
- 2 cm
800
400
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
-1
Liczba falowa [cm ]
Widmo Ramana wody
3500
4000
Cechy światła laserowego
• Jednokierunkowe
• Monochromatyczne
• Spolaryzowane
• Spójne (koherentne)