IR Spektroskopija
-
Upload
vanjamilosevic5 -
Category
Documents
-
view
186 -
download
3
Transcript of IR Spektroskopija
![Page 1: IR Spektroskopija](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022082207/55cf9a49550346d033a11c1b/html5/thumbnails/1.jpg)
IR spektroskopija
![Page 2: IR Spektroskopija](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022082207/55cf9a49550346d033a11c1b/html5/thumbnails/2.jpg)
• Infracrvena ili IR spektroskopija je jedna od metoda koja
nam pomaže da odredimo strukturu nepoznatog molekula
propuštanjem infracrvenog zračenja kroz uzorak.
• Nakon prolaska kroz kivetu sa nepoznatim jedinjenjem,
intenzitet upadnog zraka se smanjuje, znači, molekuli
jedinjenja iz kivete apsorbuju jedan deo zračenja.
• Ako analiziramo taj izlazni, oslabljeni zrak po
frekvencijama, videćemo da je slabljenje posebno izraženo
u odreñenim oblastima frekvencije.
![Page 3: IR Spektroskopija](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022082207/55cf9a49550346d033a11c1b/html5/thumbnails/3.jpg)
• Infracrveno zračenje se u spektru nalazi izmeñu vidljivog dela i mikrotalasa (od 800 nm do 1mm )
• Infracrveno zračenje ima veću talasnu dužinu u odnosu na VIS i kraću u odnosu na mikrotalase
• Infracrveno zračenje ima nižu frekvencu u odnosu na VIS i višu u odnosu na mikrotalase.na VIS i višu u odnosu na mikrotalase.
• Primarni izvor IR zračenja je termalno zračenje (toplota)
• Svi objekti emituju IR zračenje..čak i kocka leda...
2.5-25 µm
![Page 4: IR Spektroskopija](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022082207/55cf9a49550346d033a11c1b/html5/thumbnails/4.jpg)
![Page 5: IR Spektroskopija](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022082207/55cf9a49550346d033a11c1b/html5/thumbnails/5.jpg)
• Najčešće primenjivani region je oblast srednjih IR talasa 400 to 4000 cm-1 (2.5 to 25 µm).
(Apsorpcija, refleksija i emisija)
• Bliski IR region od 4000 do 14,000 cm-1 (0.75 to 2.5 µm) Takodje se smatra pogodnim za rutinske kvantitativne Takodje se smatra pogodnim za rutinske kvantitativne analize.
(voda, CO2, niske koncentracije ugljenih-hidrata, aminskog azota)
• Daleka IR oblast se koristi za odredjivanje strukture neorganskih i orgametalnih jedinjenja.
![Page 6: IR Spektroskopija](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022082207/55cf9a49550346d033a11c1b/html5/thumbnails/6.jpg)
• IR spektrofotometar je instrument kod koga se propušta IR svetlost kroz npr. organski molekul pri čemu se dobija spektar koji predstavlja zavisnost količine propuštene svetlosti od talasne dužine IR zračenja.
• Apsorpcioni pik se dobija u obrnutom smeru, jer se na y osi prati procenat propustljivosti zračenja kroz y osi prati procenat propustljivosti zračenja kroz uzorak.
• Apsorpcija zračenja smanjuje procenat vrednosti propustljivosti.
• Sve veze u organskom molekulu ostvaruju interakcije sa IR zračenjem, tako da IR spektar omogućava dobijanje podataka o samoj strukturi.
![Page 7: IR Spektroskopija](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022082207/55cf9a49550346d033a11c1b/html5/thumbnails/7.jpg)
IR spectrum of HCl
Abs
orba
nce
Wavenumbers
Abs
orba
nce
*** Svi gasovi osim O2, N2, H2, Cl2, F2, H2S i plemenitih gasova
*** Svaki molekul apsorbuje na karakterističnoj frekvenci
*** Berov zakon
![Page 8: IR Spektroskopija](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022082207/55cf9a49550346d033a11c1b/html5/thumbnails/8.jpg)
IR spektroskopija
• Apsorpcija energije različitih frekvenci• Prati se količina zračenja propuštena kroz
uzorak u funkciji frekvence uzorak u funkciji frekvence • Jedinjenja imaju “fingerprint” region koji se
primenjuje za identifikaciju
![Page 9: IR Spektroskopija](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022082207/55cf9a49550346d033a11c1b/html5/thumbnails/9.jpg)
• Nerstov štapić – Oksidi retkih zemalja u obliku cilindra. Kada se kroz njega propusti struja, zagreva se na temperaturu izmeñu 1200 K i 2200 K.
• Globar štapić – od silicijum karbida
• Živin luk – za daleku iR oblast• Živin luk – za daleku iR oblast
• Tungstenova lampa- zablisku IR oblast
• CO2 Laser – za kvantitativno odreñivanje
![Page 10: IR Spektroskopija](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022082207/55cf9a49550346d033a11c1b/html5/thumbnails/10.jpg)
• IR - Posebno primenljiva za kvalitativnu analizu
• Odreñivanje prisustva odreñenih funkcionalnih grupa
• i...drugih strukturnih karakteristika • i...drugih strukturnih karakteristika • Odreñivanje čistoće • Merenje koncentracije • ...
![Page 11: IR Spektroskopija](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022082207/55cf9a49550346d033a11c1b/html5/thumbnails/11.jpg)
![Page 12: IR Spektroskopija](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022082207/55cf9a49550346d033a11c1b/html5/thumbnails/12.jpg)
apsorpcija apsorpcija -- prelazak u viši vibracijski nivoprelazak u viši vibracijski nivo
![Page 13: IR Spektroskopija](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022082207/55cf9a49550346d033a11c1b/html5/thumbnails/13.jpg)
• Frekvenca opada sa porastom atomske težine.
• Frekvenca raste sa porastom energije veze. • Frekvenca raste sa porastom energije veze.
![Page 14: IR Spektroskopija](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022082207/55cf9a49550346d033a11c1b/html5/thumbnails/14.jpg)
•• AtomiAtomi povezanipovezani kovalentnomkovalentnom vezomvezom vibrirajuvibriraju
•• EnergijeEnergije tihtih vibracijavibracija susu kvantikvantirraneane
IR spektroskopija
• Frekvencija apsorpcije vibracije zavisi od:• Frekvencija apsorpcije vibracije zavisi od:- jačine veze koja vibrira - mase atoma
C - H (3000 cm-1) C - C (1200 cm-1) C - Cl (800 cm-1)C - Br (550 cm-1)
C=O istezanje (1700 cm-1) C-O istezanje (1200 cm-1)
C=C istezanje (1650 cm-1)C-C istezanje (1200 cm-1)
![Page 15: IR Spektroskopija](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022082207/55cf9a49550346d033a11c1b/html5/thumbnails/15.jpg)
![Page 16: IR Spektroskopija](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022082207/55cf9a49550346d033a11c1b/html5/thumbnails/16.jpg)
Princip
• Kontinualno zračenje• Različite frekvence pokazuju različitu
apsorbancu • Zrak se fokusira na ulaznom razrezu • Zrak se fokusira na ulaznom razrezu • Molekuli apsorbuju zračenje • Vibracioni prelazi
![Page 17: IR Spektroskopija](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022082207/55cf9a49550346d033a11c1b/html5/thumbnails/17.jpg)
• Monohromator razlaže zračenje u spektar • Jedna frekvenca se pojavljuje na izlaznom
razrezu • Zračenje dolazi do detektora • Zračenje dolazi do detektora • Detektor pretvara energiju u signal • Signal se umnožava i registruje
![Page 18: IR Spektroskopija](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022082207/55cf9a49550346d033a11c1b/html5/thumbnails/18.jpg)
� Identifikacija i kvantifikacija organskih
čvrstih, tečnih ili gasovitih uzoraka
� Analiza praha, čvrstih uzoraka, gelova,
emulzija, čistih tečnosti i rastvora, polimera,
čistih gasova i smeše gasova.
� Primena u istraživanjima, razvoju metoda,
kontroli kvaliteta.
� Uzorci od samo jednog vlakna (2 mikrona)
do studija o atmosferskom zagañenju velikih
površina.
![Page 19: IR Spektroskopija](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022082207/55cf9a49550346d033a11c1b/html5/thumbnails/19.jpg)
�Farmaceutska istraživanja�Forenzika �Analiza polimera�Formulacija maziva i aditiva � Ispitivanje hrane�Obezbeñenje i kontrola kvaliteta�Životna sredina, kvalitet vode �Biohemija i Biomedicina �Premazi i površinski aktivne supstance� itd
![Page 20: IR Spektroskopija](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022082207/55cf9a49550346d033a11c1b/html5/thumbnails/20.jpg)
• Čvrsti uzorci 50 do 200 mg
• minimalna masa za kvalitativnu analizu je 10 µg sa
transparentnim matriksom (KBr)
• 1 to 10 µg je minimalno potrebno, ukoliko je rastvorno
u pogodnom rastvaraču (ugljen-tetrahlorid, ugljen-
UZORCI
u pogodnom rastvaraču (ugljen-tetrahlorid, ugljen-
disulfid)
• Tečnosti, min 0.5 µL (manje, ukoliko je potpuno čista)
• Gasovi, min 50 ppb
![Page 21: IR Spektroskopija](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022082207/55cf9a49550346d033a11c1b/html5/thumbnails/21.jpg)
VREME -
Spektar se dobija za 1-10 minuta u
zavisnosti od vrste instrumenta i zahtevane
rezolucije.rezolucije.
Većina uzoraka se priprema za 1-5 minuta!
![Page 22: IR Spektroskopija](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022082207/55cf9a49550346d033a11c1b/html5/thumbnails/22.jpg)
Instrument
• Instrumenti sa duplim zrakom i optičkom nulom (Optical-null double-beam instruments)
• Zračenje direktno prolazi kroz obe ćelije • Zračenje direktno prolazi kroz obe ćelije pomoću sistema ogledala
• ...zrak uzorka i referentni zrak• chopper• difrakciona rešetka
![Page 23: IR Spektroskopija](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022082207/55cf9a49550346d033a11c1b/html5/thumbnails/23.jpg)
• Dobijeni spektar predstavlja zavisnost intenziteta zračenja od talasne dužine
![Page 24: IR Spektroskopija](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022082207/55cf9a49550346d033a11c1b/html5/thumbnails/24.jpg)
![Page 25: IR Spektroskopija](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022082207/55cf9a49550346d033a11c1b/html5/thumbnails/25.jpg)
IR detektoriIR detektori
• Golay detektor – gas se širi pod dejstvom toplote dovodi do pomeranja fleksibilnih ogledala pa se meri fotostruja izvora vidljive svetlosti (optoakusti čni detektor )
DetectorDetector
IR beamIR beam VisVissourcesource
GASGAS
Flexible mirrorFlexible mirror
![Page 26: IR Spektroskopija](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022082207/55cf9a49550346d033a11c1b/html5/thumbnails/26.jpg)
DisperzioniSpektrometar
• Nekoliko minuta.• detektor prima samo nekoliko
% iz početnog izvora svetlosti
FTIR
• Nekoliko sekundi.• detektor prima do 50% iz
početnog izvora svetlosti
![Page 27: IR Spektroskopija](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022082207/55cf9a49550346d033a11c1b/html5/thumbnails/27.jpg)
Infracrvena spektroskopija sa Furieovim transformacijama
Fourier-Transform Infrared Spectroscopy (FTIR)
• Primenjuje se interferometar
![Page 28: IR Spektroskopija](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022082207/55cf9a49550346d033a11c1b/html5/thumbnails/28.jpg)
• Interferometar je instrument koji primenjuje tehniku interferencije dva ili više talasa u cilju detekcije razlika izmeñu njih.
### Interferencija je pojava superpozicije (sabiranja, slaganja) talasa koji sesusretnu u jednoj tački u prostoru.
![Page 29: IR Spektroskopija](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022082207/55cf9a49550346d033a11c1b/html5/thumbnails/29.jpg)
SB
Sin
gle
stre
ngth
Fourier transform
4000 400Optical path difference[x] Wavenumber[cm -1]
Osa / vreme talasna dužina
![Page 30: IR Spektroskopija](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022082207/55cf9a49550346d033a11c1b/html5/thumbnails/30.jpg)
• Koristi interferometar • Analizira sve talasne dužine istovremeno • Bolja rezolucija, veća osetljivost• Potrebna manja energija izvora• Potrebna manja energija izvora• Kompletno skeniranje završeno za 1-2
sekunde
![Page 31: IR Spektroskopija](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022082207/55cf9a49550346d033a11c1b/html5/thumbnails/31.jpg)
srce FTIR
Ogledala se pomeraju konstantnom brzinomCepa jedan zrak na dva, različitih dužina , pa ih rekombinuje.Detektor meri promenu intenziteta izlaznog zraka u funkciji razlike u putevima.
![Page 32: IR Spektroskopija](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022082207/55cf9a49550346d033a11c1b/html5/thumbnails/32.jpg)
Interferometer
Modulated IRBeam
Interferogram
IR Spectrum
FourierTransformation
![Page 33: IR Spektroskopija](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022082207/55cf9a49550346d033a11c1b/html5/thumbnails/33.jpg)
![Page 34: IR Spektroskopija](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022082207/55cf9a49550346d033a11c1b/html5/thumbnails/34.jpg)
• Mehanički –jednostavna • Brza, osetljiva, tačna• Interna kalibracija, HeNe laser je interni standard za
kalibraciju / ne treba da se vrši kalibracija od strane instrumentatora
![Page 35: IR Spektroskopija](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022082207/55cf9a49550346d033a11c1b/html5/thumbnails/35.jpg)
• IR ne može sam da se primeni za odreñivanje strukture
• Neki signali mogu da budu nejasni • Obično se vrši indikacija prisustva
funkcionalnih grupa funkcionalnih grupa • Odsustvo signala je siguran dokaz da
neka funkcionalna grupa nije prisutna.• Poreñenje sa IR spektrom standarda
potvrñuje identitet jedinjenja.
![Page 36: IR Spektroskopija](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022082207/55cf9a49550346d033a11c1b/html5/thumbnails/36.jpg)
CO2, NH3, C2H4
H2OCO, N2ONO2
CH4C3H8
HClHCHO
NOHF
![Page 37: IR Spektroskopija](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022082207/55cf9a49550346d033a11c1b/html5/thumbnails/37.jpg)
Component Gas Standard analysis area Interferents
Water vapor H2O 3200 – 3401 NH3
Carbon dioxide CO2 926 – 1150 H2O, N2O, SO2, NH3, C2H4
Carbon monoxide CO 2000 – 2200, 2540 – 2590 H2O, CO2, N2O
Nitrous oxide N2O 2000 – 2222, 2540 – 2590 H2O, CO2, CO
Nitrogen monoxide NO 1875 – 2138 H2O, CO2, CO, N2O
Nitrogen dioxide NO2 2700 – 2950 H2O, HCl, CH4, C2H4, C3H8, HCHO, N2O
Sulfur dioxide SO2 1200 – 1366 H2O, N2O, NH3, CH4, C3H8Sulfur dioxide SO2 1200 – 1366 H2O, N2O, NH3, CH4, C3H8
Ammonia NH3 910 – 1150 H2O, CO2, N2O, SO2, C2H4
Hydrogen chloride HCl 2617 – 2880 H2O, NO2, CH4, C2H4, C3H8, HCHO, N2O
Methane CH4 2700 – 3200 H2O, HCl, NO2, C2H4, C3H8, HCHO, N2O
Hydrogen fluoride HF 3200 – 3400, 4020 – 4200 H2O, NH3
Propane C3H8 2600 – 3200 H2O, HCl, NO2, CH4, C2H4, HCHO, N2O
Ethylene C2H4 910 – 1150 H2O, CO2, N2O, SO2, NH3
Formaldehyde HCHO 2550 – 2850 H2O, CO2, NO2, HCl, C2H4, CH4, C3H8
![Page 38: IR Spektroskopija](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022082207/55cf9a49550346d033a11c1b/html5/thumbnails/38.jpg)
Kvantitativne IR apsorpcione metode su nešto drugačije u odnosu na UV/VIS zbog mnogo veće složenosti spektra, dobijanja veoma oštrih apsorpcionih traka i samih ograničenja instrumentacije.
Kvantitativna analiza
Kvantitativni podaci dobijeni ovom metodom su za nijansu lošijeg kvaliteta u poreñenju sa onim dobijenim UV/VIS spektrofotometrijom.
![Page 39: IR Spektroskopija](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022082207/55cf9a49550346d033a11c1b/html5/thumbnails/39.jpg)