اسپکتروسکوپی مولکولی

اسپکتروسکوپی مولکولی

اسلاید 1: Molecular Spectroscopy اسپکتروسکوپی مولکولی تهیه کننده: حسین توللی-مرکز شیراز گروه آموزشی مهندسی ایران Iranian Engineering Group WWW.MOHANDE30.COM1

اسلاید 2: روشهای اسپکتروفتومتریSpectrophotometric methodsگروه آموزشی مهندسی ایران Iranian Engineering Group WWW.MOHANDE30.COM2

اسلاید 3: روشهای اسپکتروفتومتریتکنيکهای مبتنی بر تاثير متقابل نور و مادهانواع روشهای اسپکتروفتومتری:تکنيکهای جذبیتکنيکهای نشریفلوئورسانسگروه آموزشی مهندسی ایران Iranian Engineering Group WWW.MOHANDE30.COM3

اسلاید 4: روشهای تاثير متقابل نور با مادهجذب: جذب نور توسط اتم، يون يا مولکول و ارتقاء به تراز انرژی بالاتر نشر: آزاد کردن يک فوتون توسط يک اتم، يون يا مولکول و انتقال به تراز انرژی پايين تر 4

اسلاید 5: فرايند جذب نورنور توسط يک جسم تنها وقتی جذب می شود که انرژی آن برابر با انرژی لازم برای انتقال آن به تراز بالاتر باشد.تغيير ايجاد شده در جسم در اثر جذب نور:الکترونیارتعاشیچرخشی گروه آموزشی مهندسی ایران Iranian Engineering Group WWW.MOHANDE30.COM5

اسلاید 6: فرايند جذب نورگروه آموزشی مهندسی ایران Iranian Engineering Group WWW.MOHANDE30.COM6

اسلاید 7: فرايند جذب نور-انتقال الکترونیتغيير در توزيع الکترونها در اطراف اتمها يا مولکولهادرمولکولدر اتمگروه آموزشی مهندسی ایران Iranian Engineering Group WWW.MOHANDE30.COM7

اسلاید 8: فرايند جذب نورجذب ارتعاشی: IRتغييرات در فاصله ميانگين هسته ها (طول پيوند)-A-B A---B جذب چرخشی: تغييرات در انرژی چرخشی مولکول وقتی حول مرکز ثقل می چرخد.گروه آموزشی مهندسی ایران Iranian Engineering Group WWW.MOHANDE30.COM8

اسلاید 9: فرايند جذب نورهر حالت الکترونی به تعدادی ترازهای ارتعاشی تقسيم می شود.هر تراز ارتعاشی نيزبه نوبه خو د به چند تراز چرخشی تقسيم می شود.گروه آموزشی مهندسی ایران Iranian Engineering Group WWW.MOHANDE30.COM9

اسلاید 10: فرايند جذب نورگروه آموزشی مهندسی ایران Iranian Engineering Group WWW.MOHANDE30.COM10

اسلاید 11: جذب اتمیحتی در اتمها که ساده ترين ذرات هستند فرايند جذب نسبتا پيچيده است.حتی برای هيدروژن نيز به سبب انتقالات الکترونی اصلی و ترازهای فرعی s، p، d و fيک طيف خطی پيچيده مواجهيم.گروه آموزشی مهندسی ایران Iranian Engineering Group WWW.MOHANDE30.COM11

اسلاید 12: طيف خطی بعضی عناصرگروه آموزشی مهندسی ایران Iranian Engineering Group WWW.MOHANDE30.COM12

اسلاید 13: جذب مولکولیدر مورد مولکولها نه تنها ترازهای اصلی الکترونی بلکه ترازهای فرعی ارتعاشی و چرخشی نيز وجود دارد بنابراين طيف حاصله بصورت نوار است.گروه آموزشی مهندسی ایران Iranian Engineering Group WWW.MOHANDE30.COM13

اسلاید 14: آناليز کيفیUV-Vis., IRشناسايی کيفی: با مقايسه طيف ترکيب با طيف ماده رفرنس (غالبا در طيف مادون قرمز که حاوی اطلاعات زيادی است)گروه آموزشی مهندسی ایران Iranian Engineering Group WWW.MOHANDE30.COM14

اسلاید 15: طيفهاگروه آموزشی مهندسی ایران Iranian Engineering Group WWW.MOHANDE30.COM15

اسلاید 16: طيفهادستگاه UV-Vis و IR با هم تفاوت دارند بنابراين اطلاعاتی که از اين دو بدست می آيد متفاوت است.در UV-Vis انتقالات الکترونی و در IR برهم کنشهای پيوندی رخ می دهد.طيف ترکيبات مختلف تفاوتهای قابل ملاحظه ای با هم دارند.گروه آموزشی مهندسی ایران Iranian Engineering Group WWW.MOHANDE30.COM16

اسلاید 17: آناليز کمّی-قانون بير لامبرتعمدتا برای UV-Vis.قانون بير-لامبرت: رابطه بنيادی که روشهای جذبی مبتنی بر آن هستند. مقدار نور جذب شده توسط يک محلول تابع نمايی از غلظت و طول مسير است.گروه آموزشی مهندسی ایران Iranian Engineering Group WWW.MOHANDE30.COM17

اسلاید 18: آناليز کمّیگروه آموزشی مهندسی ایران Iranian Engineering Group WWW.MOHANDE30.COM18

اسلاید 19: آناليز کمّیدر حاليکه جذب برای ايجاد ارتباط با غلظت مورد استفاده قرار می گيرد، اما مستقيما عبور اندازه گيری می شود.بااينکه اکثر دستگاهها هر دو را می دهند اما بهتر است عبور را قرائت کرد و آنرا تبديل نمود.19

اسلاید 20: مقايسه جذب و عبور20

اسلاید 21: مثال 121

اسلاید 22: تعيين ضريب جذب مولیمقادير ضريب جذب مولی از هر دستگاه تا اندازه ای متفاوت است، بنابراين بهتر است برای تعيين آن از استاندارد استفاده شود.از هر واحد غلظتی می توان استفاده کرد (مولاريته، نرماليته، ppm و ...)اگر غلظت مولی بکار رود اغلب برای نمايش ضريب جذب مولی از ε استفاده می شود.22

اسلاید 23: مثال 223

اسلاید 24: مثال 224

اسلاید 25: مثالهای ديگر25

اسلاید 26: مثال 326

اسلاید 27: مثال 427

اسلاید 28: مثال 428

اسلاید 29: مثال 429

اسلاید 30: فهرست معادلات مورد استفاده30

اسلاید 31: اندازه گيری جذبهميشه اندازه گيری در قله پيک جذبی انجام می شود. ماکزيمم حساسيت، کمترين حد تشخيص و کمترين خطا31

اسلاید 32: اندازه گيری جذب32

اسلاید 33: اندازه گيری جذب33

اسلاید 34: اندازه گيری جذب34

اسلاید 35: خطا در اندازه گيری جذب35

اسلاید 36: اندازه گيری جذب36

اسلاید 37: اندازه گيری جذب37

اسلاید 38: اندازه گيری مخلوط گونه ها38

اسلاید 39: مثال 539

اسلاید 40: مثال 540

اسلاید 41: مثال 641

اسلاید 42: مثال 642

اسلاید 43: مثال 643

اسلاید 44: مثال 644

اسلاید 45: نشر تابش الکترومغناطيساتمها، يونها و مولکولها به طرق مختلف تحريک می شوند.عمر ذرات تحريک شده بسيار کوتاه است (در حدود 8-10 ثانيه) اين ذرات وقتی آسايش می کنند (به حالت عادی برمی گردند)، انرژی اضافی را آزاد می کنند.در بعضی موارد، آسايش منجر به نشر تابش می شود.نوع تابش نشر شده اغلب ويژه گونه است.45

اسلاید 46: نشر تابش الکترومغناطيس- طيف خطی46

اسلاید 47: طيف خطی47

اسلاید 48: نشر تابش الکترومغناطيس-طيف نواریگونه های مولکولی طيفهای نواری بوجود می آورند.در واقع، نوارها از خطوط بسياری تشکيل شده اند.در مولکولها علاوه بر اربيتالهای مولکولی، حالات ارتعاشی و چرخشی نيز وجود دارد.48

اسلاید 49: نشر تابش الکترومغناطيسطيفهای پيوستهبوسيله جامداتی که تا دمای التهاب گرم می شوند. نور در گستره وسيعی از انرژی نشر می شود.طول موج ماکزيمم تابعی از دمای ماده است.49

اسلاید 50: نشر تابش الکترومغناطيس50

اسلاید 51: نشر تابش الکترومغناطيس51

اسلاید 52: نشر تابش الکترومغناطيس52

اسلاید 53: فرايند نشر 53

اسلاید 54: فرايند جذب54

اسلاید 55: نشر تابش الکترومغناطيس55

اسلاید 56: دستگاههای اسپکتروسکپی مولکولیMolecular spectroscopy equipments56

اسلاید 57: دستگاههای اسپکتروسکپی مولکولی57

اسلاید 58: روشهای غيردستگاهی58

اسلاید 59: روشهای غيردستگاهی59

اسلاید 60: روشهای غيردستگاهی60

اسلاید 61: روشهای غيردستگاهی61

اسلاید 62: روشهای غيردستگاهی62

اسلاید 63: روشهای دستگاهی63

اسلاید 64: نشر64

اسلاید 65: جذب65

اسلاید 66: فلوئورسانس66

اسلاید 67: دستگاههای اپتيکی67

اسلاید 68: مواد سازنده لنزها68

اسلاید 69: سل نمونه69

اسلاید 70: سل نمونه70

اسلاید 71: سل نمونه71

اسلاید 72: منابع تابش72

اسلاید 73: لامپ نور مرئی73

اسلاید 74: منابع فرابنفش74

اسلاید 75: منابع مادون قرمز75

اسلاید 76: منابع خطی76

اسلاید 77: لامپ کاتدی توخالی77

اسلاید 78: لامپ تخليه بدون الکترود78

اسلاید 79: انتخاب کننده طول موج 79

اسلاید 80: انتخاب کننده طول موج80

اسلاید 81: انتخاب کننده طول موج81

اسلاید 82: انتخاب کننده طول موج-فيلترها82

اسلاید 83: فيلترهای شيشه ای83

اسلاید 84: انتخاب کننده طول موج-فيلترها84

اسلاید 85: انتخاب کننده طول موج-فيلترها85

اسلاید 86: انتخاب کننده طول موج-فيلترها86

اسلاید 87: انتخاب کننده طول موج-فيلترها87

اسلاید 88: انتخاب کننده طول موج-منشور88

اسلاید 89: انتخاب کننده طول موج-منشور89

اسلاید 90: انتخاب کننده طول موج-منشور90

اسلاید 91: انتخاب کننده طول موج-شبکه91

اسلاید 92: انتخاب کننده طول موج-شبکه92

اسلاید 93: انتخاب کننده طول موج-شبکه93

اسلاید 94: انتخاب کننده طول موج94

اسلاید 95: دتکتورها95

اسلاید 96: دتکتور96

اسلاید 97: دتکتور-فتوتيوب97

اسلاید 98: دتکتور-فتوتيوب98

اسلاید 99: دتکتور-فتومالتی پلاير99

اسلاید 100: دتکتور-فتومالتی پلاير100

اسلاید 101: دتکتور-فتومالتی پلاير101

اسلاید 102: دتکتور-فتوديود102

اسلاید 103: دتکتور-فتوديود103

اسلاید 104: دتکتور-فتوديود104

اسلاید 105: دتکتورهای تابش مادون قرمز105

اسلاید 106: دتکتورهای تابش مادون قرمز106

اسلاید 107: دتکتورهای تابش مادون قرمز107

اسلاید 108: دتکتورهای تابش مادون قرمز108

اسلاید 109: دتکتورهای تابش مادون قرمز109

اسلاید 110: پردازش سيگنال110

اسلاید 111: دستگاه کامل111

اسلاید 112: اسپکتروفتومتر تک پرتوی112

اسلاید 113: اسپکتروفتومتر تک پرتوی113

اسلاید 114: اسپکتروفتومتر تک پرتوی114

اسلاید 115: اسپکتروفتومتر تک پرتوی115

اسلاید 116: اسپکتروفتومتر دو پرتوی116

اسلاید 117: اسپکتروفتومتر دو پرتوی117

اسلاید 118: اسپکتروفتومتر دو پرتوی118

اسلاید 119: اسپکتروفتومتر دو پرتوی119

اسلاید 120: اسپکتروفتومتر دو پرتوی120

اسلاید 121: اسپکتروفتومتر دو پرتوی121

اسلاید 122: اسپکتروفتومتر دو پرتوی122

اسلاید 123: اسپکتروفتومتر تک پرتوی123

اسلاید 124: اسپکتروفتومتر چندکانالی124

اسلاید 125: اسپکتروفتومتر چندکانالی125

اسلاید 126: اسپکتروفتومتر چندکانالی126

اسلاید 127: فلورومتر127

اسلاید 128: فلورومتر128

اسلاید 129: IR Spectrophotometers129

اسلاید 130: IR Spectrophotometers130

اسلاید 131: IR Spectrophotometers131

اسلاید 132: IR Spectrophotometers132

اسلاید 133: IR Spectrophotometers133

اسلاید 134: IR Spectrophotometers134

اسلاید 135: IR Spectrophotometers135

اسلاید 136: IR Spectrophotometers136

اسلاید 137: طيف بينی نشریEmission Spectroscopy137

اسلاید 138: طيف بينی نشریوقتی يونها يا مولکولهای گازی در اثر گرما يا الکتريسيته تحريک شوند، تابشهای مشخصه ای را در نواحی مرئی و فرابنفش نشر می کنند. مشخص کردن طول موجها و شدت تابش نشرشده را طيف بينی نشری می نامند.اين اطلاعات می تواند برای تجزيه کيفی و کمّی عناصر بکار رود. مشکلات عملی در تحريک غيرفلزات اين روش را محدود به آناليز حدود 70 عنصر فلزی و شبه فلزی کرده است.138

اسلاید 139: فرايند نشر 139

اسلاید 140: فرايند نشر140

اسلاید 141: ويژگيهای طيف بينی نشری الگوی منحصر بفرد طول موج توليد شده توسط هر عنصر حساسيت زياد ناشی از راندمان تحريک و آشکار سازی عدم نياز به آماده سازی نمونه حدود آشکارسازی بين ppm و ppb 141

اسلاید 142: PPM PPM=Parts Per Million قسمت در ميليون در مورد محلولها:1PPM=1miligram/litre و يا 1PPM=1microgram/mililitre 142

اسلاید 143: PPBPPB=Parts Per Billion قسمت در بيليون در مورد محلولها:1PPB=1microgram/litre :1PPB=1nanogram/mililitre ويا 143

اسلاید 144: طيفهای نشری144

اسلاید 145: نشر از اتم تحريک شده هيدروژن145

اسلاید 146: مزايای طيف بينی نشری سادگی سرعت آزادی نسبی از مزاحمت اطلاعات را سريعا در اختيار می گذارد.146

اسلاید 147: معايب طيف بينی نشریبعلت مشکلات در تکرارپذيری شدت تابش دامنه کار برد کمّی محدود است.خطاهای تخمينی در حد 10 تا 20 درصد يا بيشتر است.147

اسلاید 148: طيف بينی نشر شعله ایتحريک، با افشاندن محلولی از نمونه به داخل يک شعله داغ انجام می شود.مهمترين کاربردها: تجزيه سديم و پتاسيم بويژه در بافتها و سيالات زيستی است.148

اسلاید 149: فرايند شعلهفرايند شعله: تبديل اجزاء تشکيل دهنده نمونه مايع به بخارتجزيه اين اجزاء به اتمها يا مولکولهای سادهتحريک الکترونی بخشی از گونه های اتمی يا مولکولی149

اسلاید 150: دمای شعله150

اسلاید 151: دمای شعلهاستيلن نيتروزاکسايد=2950دمای شعله گاز طبيعی-هوا تنها برای فلزات قليايی و قليايی خاکی با انرژيهای تحريک خيلی پايينشعله سيانوژن طيفهايی توليد می کند که از نظر کيفيت تقريبا شبيه طيف قوس الکتريکی است و برای عناصر با انرژی تحريک بالا مناسب است.151

اسلاید 152: مقاطع دما و تحريک در شعلهماکزيمم دما، قدری بالاتر از مخروط داخلی است. توزيع دما به مقدار زيادی با سوخت و اکسنده و نسبت آنها تغيير می کند. تعداد اتمهای تحريک شده با دما بصورت نمايی افزايش می يابد پس شدت نشر در قسمتهای مختلف شعله بسيار متفاوت است.شدت نشر بطور بحرانی تابع سرعت ورود نمونه به داخل شعله است.گاهی مواقع بجای طيفهای خطی طيفهای نواری بکار می رود که احتمالا مربوط به اکسيد تبخير شده در شعله است. ماکزيمم در شدت نشر نواری غالبا در مخروط داخلی واقع می شود.152

اسلاید 153: شعله153

اسلاید 154: مقاطع دما و تحريک در شعله154

اسلاید 155: مناسبترين دمای شعلهبهترين دمای شعله برای تجزيه به عوامل زير بستگی دارد :- انرژی تحريک عنصر- چگونگی ترکيب شدن عنصر در نمونه- حساسيت مورد نياز- نوع ساير عناصر موجود155

اسلاید 156: نشر توسط سوختهاتمام سوختها، هم تابش زمينه ای پيوسته و هم طيفهای نواری خاص توليد می کنند. ماهيت و شدت طيف به نسبت سوخت / اکسنده و دمای شعله بستگی دارد.شعله های هيدروژنی بعلت توليد يک سيگنال با نسبت فلز به زمينه ای بزرگ ترجيح دارند. اين شعله فاقد انرژی کافی برای تحريک طيف پيوسته هيدروژن است.شدت طيفهای پيوسته شعله های هيدروکربنی بيشتر از طيف شعله هيدروژنی است. در نسبت سوخت بالا تابش جسم سياه حاصل از ذرات کربن احتمالا شرکت دارد.مونوکسيد کربن با اکسيژن اتمی ترکيب شده و توليد يک طيف پيوسته می کند که در برخی شرايط ظاهر می شود.156

اسلاید 157: واکنشهای شيميايی در شعلهفرايندهای در تعادل ترموديناميکی پوشش بيرونی شعله:حرکتهای انتقالیارتعاشیچرخشیتحريکيونشتفکيک157

اسلاید 158: يونيزاسيونيونيزاسيون: جداشدن يک يا چند الکترون از يک اتم خنثی 158

اسلاید 159: يونيزاسيون در شعلهيونش در شعله هوا ناچيز است. اما در شعله اکسيژن و نيتروزاکسايد قابل توجه است و لذا غلظت قابل توجهی از الکترونها در شعله وجود دارد.يونش موجب کاهش تعداد اتمهای تحريک شده در دمای بالا می شود.يونش سبب انحرافات زيادی در خطی بودن منحنيهای شدت – غلظت می شود.159

اسلاید 160: طيفهای فلزی در شعلهطيفهای خطی و نواری هردو برای تجزيه مفيدند. مضافا حضور فلزات در شعله اغلب منجر به افزايش قابل توجه تابش زمينه ا ی و پيوسته می شود.160

اسلاید 161: طيف خطی عناصر161

اسلاید 162: طيف خطی عناصر162

اسلاید 163: طيفهای خطیطيفهای خطی شعله ای معمولا خيلی ساده تر از طيفهای تحريک جرقه يا قوس هستند.در مقايسه با يونها تنها خطوط رزنانسی اتمها باکمترين انرژی دارای شدت کافی هستند.خود جذبی و يونش بعضی اوقات موجب منحنيهای درجه بندی اس شکل می شوند. در غلظت متوسط رابطه خطی و درغلظتهای کم بعلت افزايش يونش خميدگی و خودجذبی سبب بروز انحرافات منفی از خط راست در غلظت بالا می شود163

اسلاید 164: نمودار شدت نشر - غلظت164

اسلاید 165: طيفهای نواریطيفهای نواری از تحريک اکسيدها و هيدروکسيدهای فلزی ناشی می شوند.165

اسلاید 166: اثر حلالهای آلی بر طيفهای شعله ایحلال آلی شدت خطوط را حداقل ده برابر افزايش می دهد. علل افزايش:ويسکوزيته و کشش سطحی کم (افزايش سرعت جريان)کاهش خنک شدن شعله نتيجه: افزايش تعداد ذرات آماده برای تحريک بدون تاثير معکوس بر دمای شعله.سوختن ماده آلی به افزايش دما ی شعله کمک می کند (برای بعضی حلالها تا 200 درجه)166

اسلاید 167: افشانه ها و مشعلهامشابه جذب اتمیتمام مصرف کن بيشتر بکار می رود.167

اسلاید 168: نورسنجهاصافی شيشه ای ، ژلاتينی و تداخلیسادگی و ارزانی168

اسلاید 169: فيلترهای شيشه ای169

اسلاید 170: فيلتر تداخلی170

اسلاید 171: طيف نورسنج-تکفامساز منشوری ياشبکه ای171

اسلاید 172: Gratingشبکه 172

اسلاید 173: منشور173

اسلاید 174: تجزيه کمّیدقت بيشتر نسبت به قوس و جرقه دستگاه خيلی ساده تر و ارزانتر لزوم انحلال نمونه در يک حلال مناسب حساسيت روش به عنصر و دمای شعله بستگی دارد.در مقايسه با دور وش ديگر تعدا د کمتری از عناصر در شعله تحريک می شوند.174

اسلاید 175: منابع خطاخطای دستگاهیخطاهای ناشی از تابش عناصر خارجیافزايش کاتيونیمزاحمت آنيونیتابش زمينه ای175

اسلاید 176: روشهای تجزيه کمّی-منحنی کاليبراسيون-افزايش استاندارد-استاندارد درونی176

اسلاید 177: مشعلاجزاء مشعل:-تنظيم کننده های جريان گازها-افشانه-مشعل177

اسلاید 178: متغيرهای موثر در شعلهسرعت جريان سوخت و اکسندهسرعت ورود نمونه به شعلهاندازه قطرات محلول پاشيده شده178

اسلاید 179: تنظيم سرعت جريان گازهابرای پايداری و تکرارپذيری شعله سرعت جريان سوخت و اکسنده هردو بايد ثابت و تکرارپذير باشند.179