1 Analiza instrumentalna drewnaAndrzej Radomski Paweł Kozakiewicz Tomasz Zielenkiewicz

2 budowa pozajądrowa atomuRutherford - model planetarny: Dodatnio naładowane jądro, wokół którego krążą elektrony. Bohr - dodał do modelu Rutherforda teorię kwantów Plancka i Einsteina: Elektrony mogą mieć tylko wybrane wartości energii i zajmować tylko wybrane orbity. Heisenberg, Schrödinger, Dirac - mechanika kwantowa na bazie dualizmu korpuskularno-falowego de Broglie’a: Elektronów w atomach nie należy traktować jako cząstek, lecz jako chmurę ładunków o gęstości opisanej przez kwadrat funkcji falowej 2. Wg Heisenberga 2 określa prawdopodobieństwo przebywania elektronu w określonym obszarze przestrzeni.

3 równanie Schrödingera - amplituda fali de Broglie’a Rozwiązaniem jest funkcja falowa. Musi mieć sens fizyczny: |(x,y,z)|2dv = 1 liczby kwantowe: główna, n energia elektronu poboczna, l moment pędu elektronu magnetyczna, m ustawienie wektora momentu pędu względem pola magnetycznego

4 liczby kwantowe główna liczba kwantowa n = 1, 2, 3, ...poboczna liczba kwantowa l = 0, 1, ..., (n – 1) magnetyczna liczba kwantowa m = (–l, ..., –1, 0, 1, ..., l) powłoki K, L, M, N, O, P, Q, ... podpowłoki s, p, d, f, g, ... Określają jednoznacznie kształt orbitalu elektronowego - obszaru przestrzeni o określonym prawdopodobieństwie przebywania elektronu. spinowa liczba kwantowa s = +1/2 magnetyczna spinowa liczba kwantowa ms = –1/2, +1/2

5 orbitale atomowe n = 1 l = 0 m = 0 (1s) n = 2 l = 0 m = 0 (2s)n = 2 l = 1 m = 0, ±1 (2p) n = 3 l = 0 m = 0 (3s) n = 3 l = 1 m = 0, ±1 (3p) n = 3 l = 2 m = 0, ±1, ±2 (3d)

6 orbitale atomowe n = 4 l = 0 m = 0 (4s) n = 4 l = 1 m = 0, ±1 (4p)n = 4 l = 2 m = 0, ±1, ±2 (4d) n = 4 l = 3 m = 0, ±1, ±2, ±3 (4f)

7 poziomy energetyczne W atomach wieloelektronowych oddziaływania się komplikują, energia orbitalu zależy od wartości pobocznej liczby kwantowej. 6d 5f 7s 6p 5d 4f 6s 5p 4d 5s 1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 4p 4d 4f 5s 5p 5d 5f 5g 6s 6p 6d 6f ... 7s 7p ... ... 4p 3d 4s energia 3p 3s 2p 2s 1s

8 WIDMO FAL ELEKTROMAGNETCZNYCH

9 Barwa Barwa Długość fali [nm] Barwa dopełniająca Czerwona 600-700Zielononiebieska Pomarańczowa Niebieska Żółtopomarańczowa Błękit cyjanowy Żółta Błękit indygo Żółtozielona 560 Fioletowa Zielona Purpurowa 490

10 Koło barw

11 układ okresowy - bloki pierwiastki bloku s pierwiastki bloku pH Li Na K Rb Cs Fr Be Mg Ca Sr Ba Ra La Ac Ce Th ... Yb No Pr Pa Sc Y Lu Lr Nd U Ti Zr Hf Rf Pm Np V Nb Ta Db Sm Pu Cr Mo W Sg Eu Am Mn Tc Re Bh Gd Cm Fe Ru Os Hs Tb Bk Co Rh Ir Mt Dy Cf Ni Pd Pt Ho Es Cu Ag Au Er Fm Zn Cd Hg Tm Md B Al Ga In Tl C Si Ge Sn Pb N P As Sb Bi O S Se Te Po F Cl Br I At He Ne Ar Kr Xe Rn konfiguracja helowców: He 1s2 Ne 1s22s2p6 Ar 1s22s2p63s2p6 Kr 1s22s2p63s2p6d104s2p6 Xe 1s22s2p63s2p6d104s2p6d105s2p6 Rn 1s22s2p63s2p6d104s2p6d10f145s2p6d106s2p6 pierwiastki bloku s pierwiastki bloku p pierwiastki bloku d pierwiastki bloku f

12 Absorpcja światła na przykładzie chlorofilu a i b

13 Barwniki nitrowe i nitrozoweKwas pikrynowy żółcień Martiusa Trwała zieleń

14 barwniki azowe czerwień Kongo Tartrazyna (żółta) oranż metylowy

15 Barwniki trifenylometanoweZieleń malachitowa Fenoloftaleina

16 Barwniki antrachinoweAlizaryna Barwniki tiazynowe Błękit metylenowy

17 Indygoidy Indygo Indygotyna

18 Antocyjaniny (rodzaje)

19 Spektrofotometr

20 Promieniowanie podczerwone jest częścią widma promieniowania elektromagnetycznego. To forma energii, którą odbieramy jako ciepło. Zostało odkryte w 1800 r.

21 Podział spektrum Funkcjonuje kilka podziałów podczerwieni na pasma, używanym w Polsce jest: - bliska podczerwień (ang. near infrared, NIR), 0,7-5 μm) - średnia podczerwień (ang. mid infrared, MIR), 5-30 μm) - daleka podczerwień (ang. far infrared, FIR), μm) Zdjęcie w świetle widzialnym Zdjęcie w bliskiej podczerwieni

22 Drgania wiązań w cząsteczce:drgania rozciągające n symetryczne asymetryczne deformacyjne d, w, g, t, r Poza płaszczyzną W płaszczyźnie nożycowe wachlarzowe skręcające wahadłowe

23 Rodzaje drgań w zakresie średniej podczerwieni

24 KBr używa się często jako tła, gdyż absorbuje poza zakresem średniej podczerwieni.

25 Wykonanie doświadczeniaPróbka w stanie stałym, ciekłym, gazowym lub w rozpuszczalniku. Umieszcza się ja w pojemniku z chlorku sodu (najczęściej stosowany materiał - przepuszcza promieniowanie IR). Wiązkę promieniowania przepuszcza się przez pojemnik z badanym materiałem. Rejestrator zapisuje widmo transmisyjne w postaci pasm i pików. Analiza widma odbywa się przy pomocy tablic.

26 Spektrometr FT-IR Magna-IR 550Narzędzia Spektrometr FT-IR Magna-IR 550 Zakresie rejestracji widma cm-1

27 Region odcisku palca i grup funkcyjnych:

28 ALKANY

29 alkany

30 cykloalkany

31 cykloalkany norbornan

32 chlorowcoalkany lindan

33 chlorowcoalkany

34 ALKENY

35 alkeny

36 alkeny

37 alkeny

38 ALKINY C ≡ C–rozciągające w zakresie 2260-2100 cm-1C≡ C–H: C–H rozciągające w zakresie cm-1 R–C≡C–H: C–H zginające w zakresie cm-1

39 alkiny

40 alkiny

41 alkiny

42 ARENY

43 areny

44 areny styren

45 areny

46 ALKOHOLE

47 alkohole ciekły

48 alkohole gazowy

49 alkohole rozcieńczony roztwór

50 fenole

51 ETERY

52 ALDEHYDY

53 KETONY

54 aldehydy

55 aldehydy

56 ketony

57 ketony

58 ketony

59 KWASY KARBOKSYLOWE

60 ESTRY

61 estry

62 estry

63 aminy

64 aminy

65 amidy

66 amidy

67 amidy

68 Analiza widma IR Krok pierwszyw obszarze cm-1 poszukujemy pasma karbonylowego. Jest to zazwyczaj najbardziej intensywne pasmo w widmie. Jeżeli takie pasmo zostało znalezione poszukujemy innych pasm związanych z grupami funkcyjnymi zawierającymi wiązanie C=O Krok drugi - jeżeli stwierdziliśmy obecność grupy karbonylowej wówczas określamy czy jest ona składnikiem kwasu, estru, aldehydu bądź ketonu

69 Analiza widma IR Krok czwarty Krok piątyKrok trzeci jeżeli w widmie nieobecne jest pasmo karbonylowe wówczas poszukujemy pasma O-H alkoholu w obszarze cm-1 oraz pasma C-O w obszarze cm-1 Krok czwarty - jeżeli C=O i O-H są nieobecne, poszukujemy wiązań wielokrotnych C-H powyżej 3000 cm-1 C=C cm-1 Krok piąty - brak grup funkcyjnych świadczy o obecności alkanu lub halogenopochodnej

70

71

72

73

74

75

76

77