Analiza Widmowa Absorpcyjna PDF

Preview

Summary

notatki z wykładu...

Description

ANALIZA WIDMOWA ABSORPCYJNA

1. Prawo Lamberta – Beera - Opisuje ono pochłanianie promieniowania elektromagnetycznego przy przechodzeniu przez częściowo absorbujący i rozpraszający ośrodek. Wyraża się wzorem A = k*l*c, A oznacza absorbancję, k oznacza współczynnik absorpcji, l oznacza grubość warstwy, c - stężenie. Ze wzoru tego wynika, że absorbancja zależy od stężenia i grubości warstwy. 2. Widmo absorpcyjne - to graficzny zapis zmian wartości absorbcji w zależności od długości fali. - Powstaje podczas przechodzenia promieniowania elektromagnetycznego przez chłonny ośrodek absorbujący promieniowanie o określonych długościach fali. - Można określić, jako zbiór wszystkich przejść z niższych poziomów na wyższe. Odpowiadają, więc one zwiększeniu energii układu (pochłonięcie fotonu). Atomowe widmo absorpcyjne:

3. Powstawanie widma absorpcyjnego - powstaje w wyniku oddziaływania (przejścia lub odbicia) fali o widmie zazwyczaj ciągłym z substancją. Najprostszy typ widma absorpcyjnego powstaje, gdy obsadzony jest najniższy poziom energetyczny, tj. podstawowy. Obsadzenie poziomów energetycznych związane jest z równowagą termodynamiczną, która określa temperatura układu. Przyjmuje się, że w temperaturze pokojowej obsadzany jest tylko poziom podstawowy.

Podział widm ze względu na wygląd:   

widmo ciągłe – ma postać ciągłego obszaru lub szerokich pasów (widmo o składowych, występujących w sposób ciągły wzdłuż skali częstotliwości). Widmo takie jest emitowane przez ciała stałe i ciecze. Widmo liniowe (atomowe) – ma postać oddzielnych linii na pasku widmowym; typowo występuje dla gazów atomowych, Widmo pasmowe (cząsteczkowe) jest przypadkiem pośrednim pomiędzy widmem liniowym a ciągłym. Można je zaobserwować dla gazowych związków chemicznych. Pasma powstają tam na

skutek zlewania się poszczególnych linii pochodzących od sąsiadujących ze sobą licznych poziomów energetycznych rotacyjno-oscylacyjnych.

4. Przykładowe widma absorpcyjne Przykładowe widmo HNMR

Przykładowe widmo IR(widmo butanolu)

5. Molowy współczynnik absorpcji:

Cechy: 

Jest to wielkość charakterystyczna dla danej substancji.



Ma stałą wartość przy określonej długości fali.



Liczbowo przedstawia on absorbancję wykazywaną przez roztwór o stężeniu 1 mol/dm3 przy grubości warstwy 1 cm.



Można go wyznaczyć korzystając ze wzoru opisującego prawo Lamberta Beera na podstawie analitycznych długości fali i znanych stężeń.



Molowy współczynnik absorpcji nie może przekroczyć wartości 1,5. 105 (ta wartość wynika z teorii).



Wartość molowego współczynnika absorpcji podaje się w dm3·mol−1·cm−1.

Wzór: A – absorbancja c – stężenie l – długość fali

6. Zasada działania spektrofotometru UV-VIS

  



Wiązka światła przechodzi przez pryzmat lub siatkę dyfrakcyjną. Odpowiednia długość fali bądź zakres fal wybierany jest przez przepuszczanie rozproszonego światła przez szczelinę. Następnie światło przechodzi przez próbkę w kuwecie i pada na detektor. Dzięki temu można, zarejestrować spektrometryczny odcisk palca badanej próbki, zależny od substancji zawartej w próbce. Wiązka światła, która przechodzi przez komorę próbki, wprowadzana jest na detektor, który jest ostatnim elementem w spektrofotometrze. Fotodioda silikonowa jest jednym z najczęściej używanych detektorów dla spektrofotometrów działających w zakresie widzialnym (VIS) oraz w ultrafiolecie (UV).

 Przy użyciu spektrofotometru można oznaczyć obecność i stężenie substancji w próbce. Spektrofotometryczne oznaczenie stężenia substancji w roztworze na podstawie absorbancji roztworu opiera się na prawie Lamberta-Beera.

7. Na czym polega pochłanianie promieniowania elektromagnetycznego? Absorpcja – w optyce proces pochłaniania energii fali elektromagnetycznej przez substancję . Natężenie światła wiązki przechodzącej przez substancję ulega zmniejszeniu nie tylko w wyniku absorpcji, lecz również na skutek rozpraszania światła . O ile jednak promieniowanie rozproszone opuszcza ciało, to część zaabsorbowana zanika powodując wzrost energii wewnętrznej tego ciała. W procesie absorpcji światło zachowuje się jak strumień cząstek elementarnych i może być pochłaniane tylko w określonych porcjach, których wielkość zależy od częstotliwości światła ν.

Kwant światła, czyli foton niosący tę określoną porcję energii może oddziaływać z elektronem walencyjnym w atomie substancji ośrodka. Jeżeli energia fotonu równa jest różnicy energii pomiędzy dowolnym stanem wzbudzonym elektronu a stanem podstawowym, wówczas foton zostanie pochłonięty (następuje absorpcja fotonu). Gdy energia fotonu jest inna, wówczas albo przechodzi on przez substancję bez przeszkód, albo jest rozpraszany. Na skutek absorpcji fotonu atom przechodzi w stan wzbudzenia o wyższej energii. Wzbudzone atomy powracają do stanu podstawowego emitując foton o takiej samej lub mniejszej energii.

8. OBLICZENIA TABELE I WYKRESY  FORMA ZASADOWA BARWNIKA ORGANICZNEGO

FORMA KWASOWA BARWNIKA ORGANICZNEGO







ZALEŻNOŚĆ ABSORPCJI FORMY ZASADOWEJ BARWNIKA ORGANICZNEGO OD STĘŻENIA



wykres zależności absorpcji od stężenia 0.6 0.5 f(x) = 264.31 x − 0.27

ZALEŻNOŚĆ ABSORPCJI FORMY KWASOWEJ BARWNIKA ORGANICZNEGO OD STĘŻENIA

0.4 0.3 0.2 0.1 0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

9. Dlaczego λmax K oraz λmax Z są różne ? Zmiany zabarwienia wskaźników pH różnią się budową w środowisku kwaśnym i zasadowym. Przykładowo fenoloftaleina w środowisku zasadowym tworzy anion, który charakteryzuje się silną absorpcją w zakresie światła widzialnego. Takie zjawisko możemy zaobserwować w wykresie maksimum absorpcji formy zasadowej barwnika. Na wykresie możemy zauważyć, że maksimum absorpcji formy zasadowej barwnika bardzo szybko wzrasta o większe jednostki w porównaniu z maksimum absorpcji formy kwasowej barwnika. W tabeli nr 2 widzimy, że maksimum absorpcji formy kwasowej barwnika na początku ma małe wartości oraz wzrasta bardzo wolno. Zmienia się to przy wyższych długościach fal. Substancje barwne mają również wpływ na wynik poprzez intensywność swojego koloru. Im kolor jest bardziej intensywny tym mniejsza część promieniowania może przejść przez roztwór.

10. Jaki wpływ na pomiary mają kuwetki? W kuwetkach przetrzymujemy roztwór podczas pomiaru. Mają one bardzo duży wpływ na końcowy wynik. Jeśli będą uszkodzone lub brudne pomiar będzie niepoprawny. Podczas wykonywania ćwiczenia mogą wyniknąć błędy w użytkowaniu takie jak: 





zabrudzenie przezroczystych szkiełek kuwetki przez które przechodzi promień np. niepoprawnie trzymanie kuwetki tym samym pozostawienie odcisków palców złe oczyszczenie kuwetki po poprzednim pomiarze np. wymieszanie się dwóch różnych roztworów o różnych stężeniach kuwetka może zostać źle włożona do urządzenia pomiarowego matowym bokiem...