UV Visible или UV-VIS (Ултравиолетова) Спектроскопија

1. UV Visible илиUV-VIS (Ултравиолетова)Спектроскопија

3. Оваа техника се базира на интеракција (взаемно дејство) помеѓу ЕЛЕКТРОНИТЕ од молекулите од супстанците и светлината. Поради тоа најпрво е згодно да се потсетиме на некои од својствата на светлината (т.е. електромагнетното зрачење) Vo prirodatapostojatrazli~nividovinaelektromagnetnizra~ewa. Na primer: vidlivasvetlina,X-zra~ewe, radio branovi, toplinskozra~eweitn. Site primeri se odnesuvaatnaelektromagnetnizra~ewakoi{to se razlikuvaatpome|usebesporedenergijata {to japrenesuvaat (poseduvaat). Celokupnotomno`estvona site elektromagnetnizra~ewa se vikaspektarnaelektromagnetnotozra~ewe.

5. Приказ на еден електромагнетен бран

6. ElektromagnetnoZra~ewe Sekoj elektromagneten bran se karakterizira so • -Branova dol`ina • -Frekvencija-broj na branovi dol`ni vo edinica vreme vreme • -amplituda Osobini na branov proces branova dol`ina vrv na branot amplituda Osobini na elektromagnetnoto zra~ewe: • prenesuva energija niz prostorot; • brzina na dvi`ewe niz vakuum: c = 3  108 m s-1. [ematski prikaz na branov proces.

7. Svojstva na elektromagnetnoto zra~ewe-пренесува енергија n= c/l kade n =>frekvencija l => branova dol`ina c =>brzina na svetlina Energijata na branot e proporcionala so frekvencijata, E = hn (h e plankova konstanta) Kolku e frekvencijata n pogolema, tolku e energijata na toa branovo dvi`ewe pogolema

9. Ултравиолетово (UV) зрачење: • Е електромагнетно зрачење што се наоѓа во спектарот помеѓу видливата светлина и X-зраците • т.е во подрачјето на бранови должини од1nm до 400nm Figure 1. The Electromagnetic Radiation Spectrum

10. Се разликуваат три подрачја на UV зрачење • UV-A: • долго UV, блиско ултравиолетово • Постои во подрачјето помеѓу 320 и400 nm • UV-B: • средно UV зрачење • Помеѓу 280 и320 nm • UV-C: • Кратко UV зрачење, далечно ултравиолетово зрачење • помеѓу180 и280 nm • UV-A и UV-C: сме виделе UV ламби што се комерцијално достапни

11. Апсорпција на зрачење • Кога бела светлина поминува низ (или е рефлектирана од) некоја безбојна супстанца, тогаш специфична порција од бранови должини на упадната светлина ќе биде апсорбирана од страна на таа супстанца. Бранова должина амплитуда

12. Преостанатата светлина во таков случај ќе добие комплементарна боја на таа од светлината што била апсорбирана. Violet:   400 - 420 nm Indigo:   420 - 440 nm Blue:   440 - 490 nm Green:   490 - 570 nm Yellow:   570 - 585 nm Orange:   585 - 620 nm Red:   620 - 780 nm Апсорпција на зрачење

13. Дали молекулите од разни супстанци може да стапат во интеракција (т.е. да апсорбираат) ултравиолетово зрачење и на кој начин го прават тоа?

14. Да се потсетиме на теоријата за орбиталите кај молекулите • да го земеме етилен за пример, врската е хромофорот т.есегментот од молекулата етилен што може да апсорбира зрачење. • Во молекулата на етилен постојат пополнети и непополнети молекулски орбитали. т.е. Места каде што може да престојуваат електроните од врската (врските). Овие орбитали помеѓу себе се разликуваат според енергијата. Такви орбитали се • Highest Occupied MO (HOMO) • Lowest Unoccupied MO (LUMO)

15. Електронски премини • Енергија • Бидејќи постојат енергетски разлики помеѓу HOMO и LUMO орбиталите, тие енергетски разлики се предуслов да се случуваат електронски премини помеѓу овие молекулски орбитали кога електроните ќе примат енергија при нивна интеракција со UV-зрачењето

16. Да ја земеме за пример молекулата на формалдехид -Кај оваа молекула можни се неколку електронски премини и тоа • n* • * • * Од што зависат овие електронски премини? • енергијата на овие електронски премини зависи од енергијата на UV-Vis зрачењето • Енергијата  to * >  to * > n to * Тоа значи, различни молекули од различни супстанци (кои, логички ќе имаат различна електронска структура) ќе апсорбираат UV-VIS зрачење со различна енергија (т.е. различна бранова должина), а со тоа нивниот апсорбциски UV-VIS спектар ќе изгледа различно

17. Како ќе знаеме кој пик на која супстанца припаѓа, кога имаме смеса од повеќе супстанци? Постојат т.н. АТЛАСИ на чисти супстанци каде е дадено при кои Услови (во кој растворувач, во кое рН, при која температура... Која супстанца на која бранова должина ќе даде апсорпциски пик (или пикови)

18. УВ ВИС Спектри на некои соединенија-спектрите ги има во атласи каде се опишани условите при кои е снимен спектарот

19. Апсорпциони карактеристики на некои супстанци

20. Во структурата на голем број органски соединенија постојат Т.н. ХРОМОФОРИ, т.е. ФУНКЦИОНАЛНИ ГРУПИ ШТО АПСОРБИРААТ ОД УВ ИЛИ ВИДЛИВАТА СВЕТЛИНА НА ТОЧНО ОПРЕДЕЛЕНА БРАНОВА ДОЛЖИНА. ТАКВИ ГРУПИ СЕ C=O-карбонилна; „=„-двојна врска; бензенски прстен; СООН-карбоксилна група; NH2-амино група и сл.

22. Пример за УВ-ВИС спектар Спектарот на дадена супстанца зависи од повеќе фактори -ОД ПРИРОДАТА НА РАСТВОРУВАЧОТ во кој се испитува -од рН на растворот -од температурата...

24. Друг пример за УВ-ВИС спектар

25. Трет пример за УВ-ВИС спектар

26. Количеството на апсорбирана светлина може да се мери на неколку начини и тоа: трансмитанца, T = P / P0 % трансмитанца, %T = 100 T Апсорбанца, A = 2 - log(%T) За количеството на апсорбирана светлина важи Beer’-овиотЗаконA = ebc ; кадеА-апсорбанцаe се вика екстинционен коефициентb-должина на слој низ кој поминува светлинатаc-концентрација на супстанцатаОвој закон овозможува квантитативно опредеување на концентрацијата на дадена супстанца

28. Beer’-овЗакон • Односот од апсорбанцата и трансмитанцата е прикажан на следниот дијаграм:

29. ЕВЕ КАКО ШЕМАТСКИ ИЗГЛЕДА ЕДЕН ЕКСПЕРИМЕНТ ВО UV-VIS спектроскопија Призма за раздвојување на зрачењето Извор на UV-зрачење Кивета во која е сместена пробата во раствор UV-спектар Брановата должина и количината на светлина што ќе биде апсорбирана зависи од природата на молекулите во системот (т.е. од нивната електронска структура) и од концентрацијата на таа супстанца во системот Beer’-ов закон A=ebc = log I/I0 A е апсорбанца eЕ моларен апсорпционен коефициент (има единици L mol-1 cm-1) bе должината на садот во кој е сместена пробата (обично во cm). c е концентрацијата на дадената компонента во растворот (mol L-1).

31. Примена на оваа техника • Незаменлива во секоја научноистражувачка лабораторија • Голем број на супстанци можат да апсорбираат во • UV-VIS подрачјето: • Употреба во медицина и биохемија за детекција на DNA • Форенсички анализи • минерологија • Контрола на храна • Во фармацевтска индустрија...

32. Флуоресценција • Кога UV зрачење ќе биде емитирано од некоја ултравиолетова ламба и ќе биде насочено кон површината на некој реактивен материјал, тогаш дел од тоа зрачење ќе биде апсорбирано од материјалот. Притоа, електроните од супстанцата што апсорбирала ултравиолетово зрачење ќе поминат привремено во повисоки енергетски нивои. • Кога вака ексцитираните електрони ќе се вратат во основната состојба, тогаш се испушта количината на апсорбирано зрачење. • Меѓутоа, оваа количина на испуштено зрачење сега ќе има помала енергија (подолги бранови должини) одошто таа на применото зрачење и ќе биде поместена кон видливиот дел на спектарот, па така ќе може да се набљудува со голо око. Овој феномен е познат како UV-индуцирана видлива флуоресценција. • Појавата е наречена флуоресценција според минералотfluorite, т.е. calcium fluoride, каде го има овој феномен.

33. Примери за флуоресценција

34. Флуоресценција Равенка за флуоресценција: • Овдека системот почнува од состојба означена соS1, и после емисијата на фотон од флуоресцентно зрачење со енергијаh v, преминува во состојба S2 • h = Planck‘-ова константа • v = фреквенција на флуоресцентното зрачење

35. Шематски приказ за процесите на флуоресценција (лево) и фосфоресценција (десно)

36. Примери на флуоресцентни минерали