Φασματοσκοπία

Η φασματοσκοπία συνδέει μετρημένες συχνότητες, μήκη κύματος ή ενέργειες με μεταβάσεις και αλληλεπιδράσεις της ύλης. Διαφορετικές τεχνικές εξετάζουν διαφορετικούς βαθμούς ελευθερίας: η φασματοσκοπία υπεριώδους–ορατού ανιχνεύει ηλεκτρονικές μεταβάσεις, η υπέρυθρη φασματοσκοπία δονήσεις, η NMR το τοπικό περιβάλλον των πυρηνικών σπιν και η ατομική φασματοσκοπία διακριτές ηλεκτρονικές στάθμες.

Ενέργεια φωτονίου. E=hν=hc/λ. Μικρότερο λ σημαίνει μεγαλύτερη ενέργεια φωτονίου. Η θέση μιας φασματικής γραμμής ή ζώνης συνδέεται με διαφορά ενεργειακών καταστάσεων.

Ενέργεια φωτονίου

E=hν=hc/λ. Μικρότερο λ σημαίνει μεγαλύτερη ενέργεια φωτονίου. Η θέση μιας φασματικής γραμμής ή ζώνης συνδέεται με διαφορά ενεργειακών καταστάσεων.

Η ένταση μιας γραμμής δεν είναι απλώς «η ενέργεια της στάθμης»· επηρεάζεται από πληθυσμούς, πιθανότητες μετάβασης, ποσότητα δείγματος και απόκριση οργάνου.

υπεριώδους–ορατού

Η UV-ορατή ακτινοβολία μπορεί να προάγει ηλεκτρόνια σθένους μεταξύ μοριακών τροχιακών ή ηλεκτρονικών καταστάσεων. Συζυγμένα π συστήματα και συγκροτήματα μετάλλων μετάπτωσης είναι συχνά απορροφητές.

Για ποσοτική ανάλυση, ο νόμος Μπύρα-Λάμπερτ Α=επ.Χ συνδέει απορρόφηση Α με συγκέντρωση c όταν το σύστημα βρίσκεται στη γραμμική περιοχή.

Αποτέλεσμα

λ (nm)

Αποτέλεσμα: eV

IR και Raman

IR απορρόφηση απαιτεί η δόνηση να αλλάζει τη διπολική ροπή. Οι τέντωμα/κάμψη συχνότητες εξαρτώνται από μάζες, ισχύ δεσμών και μοριακό περιβάλλον.

Raman εξετάζει ανελαστική σκέδαση και απαιτεί μεταβολή πολωσιμότητας. Επειδή οι κανόνες επιλογής διαφέρουν, IR και Raman είναι συχνά συμπληρωματικά.

υπεριώδους–ορατού. Η UV-ορατή ακτινοβολία μπορεί να προάγει ηλεκτρόνια σθένους μεταξύ μοριακών τροχιακών ή ηλεκτρονικών καταστάσεων. Συζυγμένα π συστήματα και συγκροτήματα μετάλλων μετάπτωσης είναι συχνά απορροφητές.

NMR

Πυρήνες με περιστροφή σε μαγνητικό πεδίο έχουν διακριτές μαγνητικές καταστάσεις. Ακτινοβολία ραδιοσυχνοτήτων προκαλεί μεταβάσεις και η ηλεκτρονική θωράκιση μετατοπίζει τις συχνότητες συντονισμού.

Η χημική μετατόπιση, το ολοκλήρωμα και η σχάση σπιν–σπιν δίνουν διαφορετικές πληροφορίες για το τοπικό περιβάλλον και τη συνδεσιμότητα.

Γραμμές και όργανα

Καμία πραγματική γραμμή δεν είναι απείρως στενή. Πεπερασμένη διάρκεια ζωής δίνει φυσική διεύρυνση, θερμική κίνηση Διεύρυνση Ντόπλερ και διεύρυνση πίεσης συγκρούσεων.

Ψήφισμα, βαθμονόμηση, γραμμή βάσης, ευαισθησία ανιχνευτή και αφαίρεση φόντου είναι μέρος της μέτρησης. Το γράφημα που βλέπουμε είναι ήδη προϊόν οπτικών, ηλεκτρονικών και επεξεργασίας.

Συνδυασμός τεχνικών

Φασματομετρία μάζας συχνά διδάσκεται δίπλα στη φασματοσκοπία αλλά αναλύει ιόντων ως προς m/z και δεν είναι φασματοσκοπία φωτονίων με αυστηρή έννοια.

Η ισχυρότερη δομική ταυτοποίηση προκύπτει όταν ανεξάρτητα δεδομένα συμφωνούν: μάζα/τύπος από MS, λειτουργικές ομάδες από IR, ηλεκτρονική απορρόφηση από υπεριώδους–ορατού και ατομικά περιβάλλοντα από NMR.

Λυμένο παράδειγμα

Beer–Lambert

ε=1,50×10⁴ L mol⁻¹ cm⁻¹, b=1,00 cm, A=0,720

Λύση

c=4,80×10⁻⁵ mol L⁻¹

Φωτόνιο

λ=500 nm

Λύση

E≈2,48 eV