FT-IR spektroszk

1
FT-IR spektroszkópia
Kovács Attila
BME, Szervetlen és Analitikai Kémia
Tanszék MTA-BME Anyagszerkezeti és Modellezési
Kutatócsoport
akovacs_at_mail.bme.hu http//amkcs.ch.bme.hu/educati
on.htm
2
FT-IR spektroszkópiaAz infravörös sugárzás
(Wikipédia)
3
Termografikus fényképek
(Wikipédia)
4
IR spektrum

• Tartomány 10 - 12800 cm-1 (ill. 780 -
  106 nm)
• közeli (fényhez) IR 4000 - 12800 cm-1
• közép vagy analitikai IR 400 - 4000 cm-1
• távoli IR 10 - 400 cm-1
• IR spektrum
• x hullámszám 1/l ill. n/c (cm-1)
• y transzmittancia T I/I0.100 ()
• I0 referenciából kijövo intenzitás!
• y abszorbancia A -lg T
• Abszorpciós sávok foton elnyelés
• rezgések gerjesztodnek
• (rezgési energia no amplitúdó no)

n
5
Rezgések
6
Rezgések
7
Rezgések

• Belso koordináta változások (primitív rezgések)
• vegyértékrezgés (kötéshossz változás)
• deformációs rezgések (kötésszög változás)
• - síkbeli deformáció
• - síkra meroleges deformáció
• torziós rezgés

8
Hexanol OH vegyértékrezgés
(Perkin-Elmer oktatóprogram)
9
Hexanol COH deformáció
10
Hexanol OH torziós rezgés
11
Hexán szimmetrikus CH2 vegyértékrezgés
12
Hexán aszimmetrikus CH2 vegyértékrezgés
13
Hexán aszimmetrikus CH3 vegyértékrezgés
14
Hexán CH2 deformációs rezgés
15
Hexán szimmetrikus CH3 deformációs rezgés
16
Hexán aszimmetrikus CH3 deformációs rezgés
17
Toluol vázrezgés(CC vegyértékrezgés)
18
Toluol CH síkra meroleges deformációs
rezgés(szimmetrikus)
19
Toluol gyurutorzió
20
Rezgések

• Belso koordináta változások (primitív rezgések)
• vegyértékrezgés (kötéshossz változás)
• deformációs rezgések (kötésszög változás)
• - síkbeli deformáció
• - síkra meroleges deformáció
• torziós rezgés

• Ekvivalens atomok esetén
• szimmetrikus (azonos fázis)
• aszimmetrikus (180-os fáziskülönbség)

Egy rezgésben különbözo kötéshossz illetve
kötésszög változások is kombinálódhatnak!!
21
Hexanol COCC vegyértékrezgés(kb. 50 - 50)
22
Rezgések

• Normálrezgés (alaprezgés)
• ? ezek adják az abszorpciós sávokat a
  spektrumban
• Komponensei az elobbiekben bemutatott belso
  koordináta változások.
• Egy normálrezgés során a molekula minden atomja
  mozog ugyanazzal a frekvenciával
  (normálfrekvencia). Egy részük azonos, a többi
  pedig az elozokkel ellentétes fázisban.
• Az egyes komponensek (belso koordináta
  változások) amplitúdói jelentosen eltérhetnek.

23
(No Transcript)
24
Rezgések vs. IR spektrum

• Normálrezgés (alaprezgés) ? sávok a spektrumban
• Csoportrezgés - csoportfrekvencia (közelítés)
• Az adott normálrezgésben egy funkciós
  csoport atomjainak mozgása dominál.
• Felhang magasabb rezgési nívóra (v 2, 3, 4,)
  gerjesztés
• Kombinációs sáv egy foton energiája megoszlik
  két rezgés gerjesztése között.
• Sávintenzitás elnyelt fotonok száma rezgés
  során bekövetkezo dipólusmomentum változás
  függvénye
• 
  m d.d (Debye)
• Poláros csoportok (nagy parciális töltésu atomok
  mozognak) IR sávjai általában intenzívek!

25
Miért sávos az IR spektrum?
Rezgés gerjesztése jól definiált energia
DEv
26
IR spektroszkópia alkalmazásai

• Minoségi analízis
• azonosítás minden vegyületnek más az IR
  spektruma pl. CaCO3
• szerkezetmeghatározás a funkciós csoportok
  jellemzo sávjai (csoportrezgések) alapján
• Mennyiségi analízis
• Lambert-Beer törvény
• csúcsmagasság alapján A elc
• sávterület felhasználásával

27
FT-IR spektrométer

• Fényforrás Globár izzó, Nernst izzó, Cr-Ni
  tekercs
• Diafragmák B-stop, J-stop
• Fényosztó(féligátereszto tükör) Ge, Si,
  polietilén tereftalát film
• Detektor piroelektromos, fotovezeto cella
• Számítógép, plotter
• He-Ne lézer

28
Fourier transzformáció
Interferogramból egy un. egysugaras IR spektrumot
csinál.
Interferogram
Egysugaras spektrum
A minta (I) és háttér (I0) egysugaras
spektrumának hányadosa a transzmittancia
spektrum TI/I0
29
Fourier transzformáció
Függvény és Fourier transzformáltja közötti
összefüggés
FT visszabontja az interferogramot. Iterációval
meghatározza, hogy az interferogram ( hullámok
szuperpozíciója) egyes hullámkomponenseibol hány
darab van. Pl 4000 cm-1 x darab 3999 cm-1 y
darab 3998 cm-1 z darab Ez adja az egysugaras
spektrum függoleges (intenzitás) tengelyét.
Egysugaras spektrum
30
FT technika elonyei

• Számítógéppel vezérelt mérés, készülék
  diagnosztika
• Gyorsaság egy spektrum kész kb. 1 s alatt
• Érzékenység spektrumakkumuláció (?N-szeres
  javulás)
• Felbontás 0.001 cm-1-ig
• Számítógépes spektrumértékelés
• nagyítás
• alapvonal korrekció
• spektrumkivonás
• sávterület meghatározás
• átlapoló sávok felbontása
• - görbeillesztéssel

31
Méréstechnikák I.

• Szilárd fázis
• Mintaelokészítéssel transzmissziós üzemmódban
• pasztilla (KBr, CsI, polietilén)
• Nujolos szuszpenzió
• Film
• Mintaelokészítés nélkül reflexiós technikák,
  mikroszkóp

Belso reflexió (ATR) (Attenuated Total Reflection
gyengített teljes reflexió)
32
Méréstechnikák II.

• Folyadékfázis
• film két ablak között (0.005-0.01 mm) tiszta
  folyadékok
• folyadékcella (0.02-1.0 mm) oldatok
• ! Oldószerelnyelés !
• ATR (belso reflexió) módszer vizes oldatok,
  tiszta folyadékok
• kis optikai úthossz oldószersávok nem zavarnak
• ! kisebb érzékenység !
• Gázfázis
• gázcella 10 cm - 300 m

33
(No Transcript)