صفحه 1:
@ VIT - Technology Business Incubator
صفحه 2:
GOGC ud Oolevuer GPReves
Molecular effects
ionization
electronic transitions
molecular vibrations
rotational motion
nuclear spin transitions
<=
Energy
keal/mol
10°
10۹
10?
gamma rays
X rays
vacuum UV
Wavelength (A)
cm
10
107
105
10-4
103
10
higher frequency
shorter wavelength
lower frequency
longer wavelength
صفحه 3:
طیف سنهی زیر فرمز
ناحيٌ زیرقرمز طیف, تابش با اعداد موجى د ركسترءٌ از حدود ۱۲۸۰۰
تا ۱۰۵۳۱ یا طول موجهای از ۷۸ر ۰ تا ۱۰۰۰۸۲0 را در بر می‌گیرد.
گسترة فرکانس(60.
Hz
۰۱ را تا ۱۰۴ «هر۳
۰۷« مرء تا Lal ۲ر۱
Fae Vell ET ex te!
۰ م۲ تا ۱۰ ۲و۱
نظریه طیف سنج جذبی زیر:فرمز 6:)
. طیف های جذبی . نشری و بازتابشی زیر قرمز برای گونه های مولکولی را
می توان با فرض اینکه تمام آنها از تغییرات مختلف در انرژی به وجود
آمده است به وسیله گذارهای مولکولی از یک حالت انرژی ارتعاشی به
دیگری ناشی می شوند . به دست آورد .
صفحه 4:
Ovtecutar Oibrativas acd WR Gpevirvsvopy
e
صفحه 5:
] are cone صف خان بى haked by chewed boos. Dhe wovewedt of cows
seed chewwirdl bouds bike sprisny orad bubs (virco)
spring force spring force
جد _< الهم وت
equilibrium stretched compressed
bond length
x+— وب
ommo
صفحه 6:
تیف
صفحه 7:
2) Cxuavty ds @eicry Oeusured
When Light hits a
sample, It is Excited,
and is forced to
vibrate and move. It يه
is these vibrations 5
which we are
measuring.
۱۷۵۱
صفحه 8:
ab 25 r 0 1 00 90 100 120
bo ii
0ج نب زیرفرمز یک
وو فيلم نازك بلىاستيرن
و ثبت شده با يك طيف
نسورسنج زيسرقرمز
جديد. توجه كتيد كله
7
oo 1
مقیاس محور طولها
0 در ۲۰۰۰۵۲۲۱ تغیر
40 مىكتد.
1
Sn
ea ee eee ad سس یی یی ای یی یی یی یار
3600 3200 2800 2400-2000 18001600 14001200 1000 $00 650
ca فرکانس
تغیبرات دو قطبی طی ارتعاشات و چرخش ها :
*_ جذب تابش زیر قرمز عمدتا به گونه های مولکولی که اختلاف انرژی
کوچکی بین حالت های مختلف ارتعاشی و چرخشی آنها وجود دارد .
محدود می شود .
صفحه 9:
طیف سنبی زیر قرمز
برای اینکه تابش زیر قرمز توسط یک مولکول جذب شود , گشتاور
دو قطبی این مولکول باید در نتیجه حرکت چرخشی و ارتعاشی آن ۰
متحمل یک تفییر خالص شود .
هیچ تغییر خالصی در گشتاور دو قطبی طی ارتعاش یا چرخش گونه
هاى هم هسته مانند وا 6 یا به وقوع نمی پیوندد .
در نتیجه چنین ترکیباتی نمی توانند در زیر قرمز جذب کنند .
Q,
Ch
صفحه 10:
0 ا ا ا ce aN cas cd ca esl cast
0
عسوا <6©60- 0000 عون
Ce Re a A a ae aL ca 0)
Ce REY, rae ca eC Cuca cect aan ا
a
صفحه 11:
طیف سنبی زیر قرمز
IR - Change in Dipole Moment ۶
صفحه 12:
انواع ارتعاشات مولکولی
رش
) کششی :
ارتعاش کششی شامل یک
پیوسته در فاصله بين اتم ها در طول بيوند بين دو اتم است.
۲( فمشی 1
ارتعاشات خمشی با تغیبری در زاویه پین دو پیوند مشخص می شوند و بر چهار
نوع اند :۱ - قیچی وار ۲ - گهواره ای ۳ - جنبانه ای۴ - رقاصکی
صفحه 13:
مس
١ 7 1 5
MF ©
۱ ۷
وا ب
it brad corte (lpwer Prequeay) ال
ساك
cr ee iD
ىف ىف
3 ۲
9 0 (مد oreo)
صفحه 14:
Stretching vibrations
Bending vibrations
مه
Inplane scissoring — Cut-ofplane wagging Cut-otpplane twisting
صفحه 15:
2
ای کششی
Sam
oe
شارج از صفحه جنبانه‌ای خارج از صفحه
(ب) ارتعاشهای خمشی
صفحه 16:
oe or eee
Oe aaa ae Oa ae bated
سم
ا« لح سس
eae
نا) مسر 00:(
توم 0060
۱
[حن<ا !
1 1
اك
ee 00
ow" (5, 00.) 899
— =c= ا«
onal
بلا) مسج 00,(
:0ت تم
ae
۱-9
مسا سوه
ا 0
(mee) كت
صفحه 17:
اگوی مکانیکی یک ارتعاش کثشی در یک مولکول دو اتمى
* مشخصات یک ارتعاش کششی اتمی را می توان با یک الگوی مکانیکی
متشكل ازردوبجرم كه نک فترايه هع متصل اند » تقریب زد .
* : ثابرشیرو
fi ۰
٠ “0: نيروئباركرران
؟ ۲۶: فاصله
صفحه 18:
طیف سنهی زیر قرمز
انرژی پتانسیل یک نوسانگر هماهنگ ۰ 17 <<
فركانش ارتعاشى : (1) ا كدير
* .ورد ۷: قرکانس طبیعی u |27
۰ /:جرم کاهیده (2)_ 1798 _-
+
ارتعاش مولکولی : meen
* فرکانس ارتعاش ee جرم های دو اتم تشکیل دهنده
مولكول به جاى 5*1 وغ در معادله ( ۲ ) و با استفاده از معادله ( ۱)
محاسبه می شود . ( :| ثابت نیرو برای پیوند شیمیایی است ۰ )
صفحه 19:
طیف سنبی زیر قرمز
طرز عمل کوانتومی با ارتعاشات *
1 : عدد موجى 5 0 —
: ثابت نيروى وال )3( v=
om
معادله ۳ و اندازه گیری های زیر قرمز . امکان تعیین ثابت های نیرو
برای انواع مختلف پیوند های شیميايي, را فراهم می, آورد .
dyne/em 10° د 5 مه عاعهنه
double bond 10 x 10° dyne/em
triple bond == 15x 10° dyne/em
صفحه 20:
2۲۲ >
higher frequency
57
constants
Ua كلكا
صفحه 21:
مثال : مقادیر تقریبی عدد موجی و طول موج پیک اصلی جذب مربوط به
ارتعاشات کششی گروه کربنیل 60 را محاسبه کنید.
جرم اتم کرین برحسب کیلوگرم با رابطة زیر داده می‌شود:
5 + ۱۲۷۱۰۵۵
kg اک منم ۱۰۲ب مرج ۳ ۳۱
به همين نحوء برای اکسیژن
ees (sx yet)
Tae xe)
و حجم کاهیده ۸ (معادلة ۸-۱۶) با رابطة زیر داده می‌شود
ke ۱۰ ار
يلت" ۱۰ ار ۲ ۱۰7۲۶۵ مر ۲
V0 kg (۷ر۲ + مر۲)
همان‌طور که قبلاً مشاهده شد. ثابت نیرو برای یک پیوند دوگانه
نوعی در حدود ۱۷۱۰۳۱۷/۳ است. با جایگزیتی اين مقدار و ۸ در
۷۱۰۲ ار ع
معادلة ۱۴-۱۶ رابطةٌ زیر ب‌دست می‌آید:
5 ص ۲ وی
۵ + عر۱ = Tieng ۰۱۰۵۵ ۳ر۵ < 7
پیوند کششی کربنیل به‌طور تجربی در ناحية ۱۶۰۰ تا
۲ (۳ر ۶ تا ۶۸۳ر۵) یافت می‌شود.
صفحه 22:
” ۳
قواعد 58 ps (
انرژنی لازم برای گذار از راز هایاترژیی | به ۲ وی از تراز به " بايد برابر انرئسى لازم براى كذار
از ٠ به | باشد .
Av =+1 ih
فوسانگر نا هماهنگ ۶
به علت وجود دافعه کولنی در هنگام نزدیک شدن دو هسته به یکدیگر و تفکیک اتم ها در
جائیکه فاصله بین اتم ها زیاد می شود . در عمل , ارتعاشات مولکولی از مدل نوسان گر
هماهنگ تبعیت نمی کنند.
در اعدا د کوانتومی بزرگ: 7 لکوچک می شود .
نم خی SI) gage قانون گزینش کاملا تبعیت نمی شود و
LAV Had vied >t eth OBL ait مشاهده می
نا هماهنگی : شود -
خطوط بالا ان )
(3N- 5) oi Usb
(3N- 6) عاق موكلول غير قطی i La
صفحه 23:
Ce
ا ل (U, OW) (Ako)
ل نا ow P69 وه وم
3
oO 6 2-2 سج 0 BAG
Cera] Cee]
Grebe Dot 1R ave Grretchrey (U,, CO,)
0 رس
0 6 0 0
ceria) Cee Co ]
eee ee (ike pha oP ke paper
ele raeal( oom) 6606© (م0ت ي5) "مم
صفحه 24:
3 8s 8 8
بیاریییآ ییآ یی ییا
6
TRANSMITTANCE
صفحه 25:
Vibrational Spectroscopy
- ۰ © 8
0 0 ۵
صفحه 26:
طیف سنبی زیر قرمز
به دلایل زیر تعداد پیک های مشاهده شده کمتر از تعداد مد های ارتعاشی
محاسبه شده هستند :
-”
82
i. ۳۹ 3 ۳
عرم تغيير همان رو قطبی به علت تقارن موللولی
0 وه 8 وا
٠١ - يلسان بورن انرژی رو يا پنر ارتعاشی
ی
۳۷ کم بورن شرت بزب
۷ > انرژی ارتعاشی فارج ا زگستره طول موج «ستاه باشر .
صفحه 27:
تمس سس متا
(eae 0 لبم .6
ان
motor
rotating segmented mirror
detector
monochromator
glowing ار
5 }4 light
wire ۷ 3
source 7 تسس
sample |
cell
لحي
chart recorder
ee a le a
صفحه 28:
طیف سنبی زیر قرمز
دستگاهوری مادون قرمز
منابع تابش ۶
* منابع زیر قرمز متشکل از یک جامد بی اثرند که به طور الکتریکی به
دمای بین ۱۵۰۰ تا ۲۲۰۰ کلوین گرما داده می شود .
۰ تابش پیوسته ای مشابه با تابش یک جسم سیاه حاصل می شود .
صفحه 29:
Slide 2
Sample
Compartment
IR Source Detector
صفحه 30:
طیف سنبی زیر قرمز
الف ) افروزه نرنست :
D) Qerast صم وان
افروزه نرنست از
اکسید خاک های
نادر به شکل یک
استوانه با قطر ۱ تا
۲میلی متر و طول
حدود ۲۰ میلی متر
ساخته شده است .
صفحه 31:
ب ) منبع گلوبار :
گلوبار یک میله از جنس سیلیسیم کارپید به طول معمولا
:0 ميلى متر و به قطر 8 ميلى متر است . تس
این میله نیز به طریق الکتریکی گرم می شود ( ۱۳۰۰ تا
۰ کلوین ) و این حسن را دارد که ضریب دمای
مقاومت الکتریکی آن مثبت است .
hilt >
ج) منبع سیم ملتهب :
"یک منبع با شدت قدت کمتر اما عمر طولانی تر از گلویار
رنست , یک سیم نیکروم مارپیچ محکم تافته 1 od )۱ ۷۱
شده است که باجریلن الکتریکی تا حدود ۱۱۰۰ کلوین Win اانا ۱ ۱۱۱۱۱
گرم می شود .
صفحه 32:
iw eb
64 زير قرمز ) GG نبور هلى
: الف ) ترانسدیوسرهای گرمایی
آشکارسازهای گرمایی که جواب آنها به آثار گرمایش تابش بستگی
دارد؛ برای اندازه‌گیری کلية طول موجهای زیرقرمز, بجز کو تاهترین
آنها: به کار گرفته می‌شوند. با این وسایل. تابش به‌وسیلةٌ یک جسم
سياه كوجك جذب شده و افزایش دمای برایند اندازه گیری می‌شود.
صفحه 33:
طیف سنهی زیر فرمز
ب ) ترانسدیوسر تفت الکتریکی :
* با ساندويج كردن بلور تف الکتریکی بین دو الکترود . که یکی از آنها
نسبت به زیر قرمز شفاف است . یک خازن وابسته به دما تولید می شود .
*_ دراثر تفییر دادن دمای آن با تابش زیر قرمز . توزيع بار در عرض
بلور تغییر می کند » که می توان آن را به صورت جریانی در ی
الکتریکی خارجی متصل به دو طرف خازن آشکار سازی کرد .
زمان پاسخ گوثی این ترانسدیوسرها سریع است .
Polarizati
(charge)
Temperature رنه
Temperature
Radiation
صفحه 34:
ج ) ترانسدبوسرهای
فوتو رسانا :
Detector type زناه
‘Si 0.2- 1
Ge 04-8
InAs
InSb
InSb (77K) 1۵-48
HgCdTe (77K) 1.0 -25.0
ترانسدیوسر فوتورسانای زیرقرمز متشکل است از یک لاية نازک
ماده نیمرسانا مانند سرب سولفید. جیوه کادمیم تلورید یا ایندیم
آنتیمونید رسوب داده شده بر روی یک سطح شیشه‌ای که جهت
محافظت نیمرسانا از جق مسجموعه در داخل یک محفظاً
تخلیه شده قرار داده شده است. جذب تابش به‌وسیلةً این مواد»
الکترونهای والانس نارسانا را به یک حالت رسانای با انرژی بالاتر
ارتقا می‌دهد و بتابراین سبب کاهش مقاومت الکتریکی نیمرسانا
Schematic of semiconductor detector
Radiation
0
ایا حاص اس مساب اسم سماد سس الايوا
صفحه 35:
٩ سه۳) ۳ معط رواو)
من موه ی مت رم زا و(
Pneumatic
chamber Flexible mirror
Visible light
ok nee source
اخ -
= 3
I Mirror
Infrared- ١
| Photoemissive
۳
A iy
transmitting 1 ۱
۱ ۱ Line grid نا cell
Absorbing image (Moiré)
film grid
Infrared
radiation
Ne
صفحه 36:
طیف سنهی زیر فرمز
طرح دو پرتوی با توجه به عملکرد منابع و آشکار سازها . که مشخصه ای
مهم به علت شدت نسبتا پایین منابع زیر قرمز است . حساسیت پایین
آشکار ساز های زیر قرمز و در نتیجه نیاز برای تقویت زیاد علامت ۰
مطلوب تر است .
عبرره درم
00
90
20
0
03
50
0
30
20
10
9
0 و
طول مرج هیر
طیفهای تک‌پرتوی و دوپرتوی بخار آب و 6607 جوی. در منحنی تک‌پرتوی پیینی. جذب گازهای جوّی آشکار است. منحنی دوپرتوی A
أنشان مىدهد كه برتو مرجع she Lye کامل ابن جذب را جبرانکرده است و امکان دستیبی به یک خط پای ۱۰۰7/7 پایدر را راهم می‌آورد
صفحه 37:
Movable
1 fi 2 0 mirror
Souftce Beam
splitter
Fixed Det@ctor
Sample
Compartment
صفحه 38:
صفحه 39:
CPricoiple oP pperaica oP PMR spevroweer
صفحه 40:
Linear drive Moving mirror
“assembly
دب لها مس
p. OOP severe ce Ps TAO ,له
صفحه 41:
Gud oP so Prow (1) whie tet —
sows pr (t)
صفحه 42:
طیف سنبی زیر قرمز
ملیف سنج های تبدیل فوریه ۰ 0۳/۳۹۱۵(
صفحه 43:
“Time
son 22H HMR 400
مه ctr!
FIGURE 47-2 (2) ntererogram cbtained from a typical FTIR spectrometer for methylene
Chloride. The plot snows detector signa output 2a function of time or asplacement of the
‘moving mmr ofthe irtrterometer.b) IR spacirum of methylene chlorce produced by the
Fourie ansformation of the Gata i (2). Note that the Fourier transform takes signal intersty
collected as a(unction of tine end procuces transmittance as a function of fequency efter
‘subtraction of a background interferogram and proper scaling.
Detecor signal amps
عماسم
oo
‘400
@
3
صفحه 44:
طیف سنبی زیر قرمز
۰ ۱ - نسبت علامت به نوفه بالا
٠ - تفکیک با [*0.10109 <عر)
. ۳ - اندازه گیری های صحیح و تکرار پذیر
۴ - سرعت بالا
کاربردهای طیف
زیر قرمز (11):
مخلوطهای گاز: جامد با مايع
کرومانوگراقی مخلوطهای گازه جامد یا ماع
بیچید:
بازتابندگی كيفى تک
تشرى کی تموهای جوی
ايع يا جامد خالض
زيرقومز دور | جذبى ws كوندهاى معدنى يا آلى فلزى
calle
صفحه 45:
GOLOEOTG, CELLG
Goede
010 ع ا
۱ ware (Regen
000000000
500
قتف eu hele ۱ 1 ا ee
94
۱
ی
SA a ek KOO)
- Gexople ovarrairation = obo 00.0 — 10%
صفحه 46:
PF Hi piu
(3-2۳ مه سا
* به دلیل عدم وجود حلال مناسب که در سرتاسر این ناحیه شفاف باشد .
آماده سازی نمونه اغلب مشکل ترین و وقت گیر ترین قسمت یک تجزیه
طیف سنجی زير قرمز است .
گازها :
* طیف یک مایع با دمای جوش پایین یا یک گاز را می توان با منبسط کردن
نمونه به درون یک سلول تخلیه شده از هوا به دست درآورد .
oes 2b
محلول som: 20, 100 BE a
کرین دی‌سولفید
کرین تتراکلرید.
ثتراكلرواتيلن
کلروفرم
دی‌متیل فرمامید.
sys
سیکلوهگزان
16
حلالها برای طیف‌بینی زبرقرمز. خطوط افقی نواحی مفید رابه نمایش می‌گذارند.
صفحه 47:
Slide 7
صفحه 48:
درزبند توپرن
ua
مهرمهای عم کت مق eae
Mer
منظرة بسط داده شدة یک سلول زیرقرمز قابل باز و بسته شدن
فضاگیرهای تفلونی با ضخامت در گسترة از ۱۵ مره تا
sly نمونه‌های
مایعات ۶ ۲ در دسترس است.
* معمولا یک قطره از مایع تمیز بین دو صفحه از نمک کوهی آن چنان
فشرده می شود که لایه ای به ضخامت ۰۱/۰ میلی متر پا کمتر به دست
دهد .
* سپس دو صفحه نمکی که به وسیله مویینگی متصل به هم نگه داشته
می شوند : در مسیر باریکه قرار داده می شوند.
صفحه 49:
صفحه 50:
طیف سنبی زیر قرمز
٠ جامدات: أ قرس ماز
مل
تجزيه كيفى 6-8
الف ) ناحيه فركانس كروهى :
از حدو 60111 تن يقري 2001177 أرا در بر مى كيرد .
٠ تابش
ب ) ناحيه اثر انكشت :
در اين ناحيه از طیف. تفاوتهای کوچک در ساختار و سرشت يك
مولکول به تغیبرات بزرگی در توزیع پیکهای جذبی منجر می‌شود
که از حدود ۱۲۰۰ تا ۷۰۰۵۲۱۳۱ ادامه دارد. درنتیجه انطباق دقیق
دو طیف در این ناحیه (و همچنین در نواحی دیگر) دلیل محکمی بر
همانندی ترکیبات تولیدکنند؛ء طیفهاست
صفحه 51:
و اه
۰ جامدات : | “رضن ۳
(3) سوه DP teh lose Prow reAevica oad svuttertery by
ها ports.
(b)watchtay oP sawple vad wedi R11 te prevedt svutertag.
Px. POO (ap = .O@O) dopersed ta KBr (ay = 1.98), KO! werd
«a.
Frequency, cm’*
1500 100090000700
00,4900, 3000 2000,
Wavelength, 1
صفحه 52:
۰7۱ عدد موجی:
1500 1400 1300 1200 1100
ert or
cre — qc,
cH,
1
i
1
0
0
0
I
ا
بب |
شمش ۱
بت ۱
و و
ولاس سم
0
fe gee ae
1000900 1100 1200 1300 1400 1500
et Tet
۱
رت ری
i
ب
صفحه 53:
طیف سنهی زیر فرمز
سیستم های جستجوی رایانه ای :
تقریبا تمام سازند گان دستگاه های زیر قرمز هم اکنون سیستم های
جست و جوی کامپیوتری را ارائه می دهند تا شیمیدان ها را در شناسایی
ترکیبات با استفاده از داده های طیفی زیر قرمز ذخیره شده , یاری کنند .
کاربرد های کمی :
به دلیل پیچیدگی بیشتر طیف ها باریکی نوار جذب و محدودیت های
دستگاهی زیر قرمز . روش های جذبی زیر قرمز کمّی تا حدی با روش های
طیف سنجی مولکولی فرا بنفش - مرئی متفاوت اند .
P
4-1097 : قانون) بير
محلول
صفحه 54:
* ب ) روش خط مبنا
طیف سنبی زیر قرمز
* جهت کار کقی للزم اننت بزای پراکندگی و جذب حلال و سلول تصحیح
هایی انجام گیرد .
" الف ) روش سلول داخل - سلول خارج
ب يي ديه عدج
داح دج س< و و ی وا
۵ 2 (2) ۶ (1)