E = E

elektronowa

+ E

wibracyjna

+ E

rotacyjna

+ E

jądrowa

+ E

translacyjna Te rodzaje energii są interesujące dla spektroskopii molekularnej Wszystkie te energie są skwantowane poziomy wibracyjne

E

poziomy elektronowe

UV Zwiększanie energii molekuły – oddziaływanie z polem elektromagnetycznym (na przykład oświetlanie)

E

poziomy wibracyjne IR

poziomy elektronowe

UV Rozpraszanie Rayleigha poziomy wibracyjne

E

IR

poziomy elektronowe

UV Rozpraszanie Ramana poziomy wibracyjne

E

IR

poziomy elektronowe

Biorąc różnicę energii światła padającego i rozproszonego, poznajemy energię drgań molekuł. Pozwala to np.

identyfikować substancje

.

E

1

 ,

3 2 1 0

h  0

E

0



3 2 1 0

+  0 

składowa stokesowska

 0

składowa rayleighowska

 0 + 

składowa antystokesowska



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.

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 polaryzowlaność musi zmieniać się w trakcie drgania: 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: Polaryzowalność – zdolność elektronów do przemieszczaniu się elektronów względem jąder w polu elektrycznym Reguła wzajmenego wykluczenia (dla cząsteczek centrosymetrcznych): 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.

1600 1200 800 3270 cm -1 3416 cm -1 400 1642 cm -1 0 500 1000 1500 2000 2500 Liczba falowa [cm -1 ] 3000 3500 4000 Chcemy wiedzieć więcej czyli Identyfikacja rodzajów drgań Cząsteczka nieliniowa posiada 3n-6 drgań normalnych Cząsteczka liniowa posiada 3n-5 drgań normalnych Rodzaje drgań Rozciągające symetryczne Rozciągające asymetryczne Nożycowe (zginające) Wahadłowe Wachlażowe Skręcające