Fotochemia 2016/2017. Liczba godz. wykładów: 30 Liczba godz. laboratorium: 30
|
|
- Adam Witek
- 7 lat temu
- Przeglądów:
Transkrypt
1 Fotochemia 2016/2017 Liczba godz. wykładów: 30 Liczba godz. laboratorium: 30 Prof. dr hab. Bronisław Marciniak, Zakład Fizyki Chemicznej UAM, pok. 2.1 Konsultacje: środa godz Zaliczenie 1
2 Fotochemia Fotochemia procesy (fizyczne i chemiczne) ze wzbudzonych stanów elektronowych wytworzonych przez absorpcję światła przez cząsteczkę światło M M M* M w elektronowym stanie wzbudzonym energia cząsteczki większa o kj/mol czasy życia krótkie s 10 0 s zmiana struktury cząsteczki zmieniony rozkład ładunku elektronowego, momenty dipolowe, właściwości chemiczne 2
3 Fotochemia zagadnienia 1. Spektroskopia UV/VIS widma absorpcji i prawa absorpcji. 2. Stany elektronowo wzbudzone cząsteczek. 3. Wewnątrzcząsteczkowe i międzycząsteczkowe procesy fizycznej dezaktywacji stanów elektronowo wzbudzonych: fluorescencja i fosforescencja, wygaszanie stanów wzbudzonych. 4. Mechanizm przeniesienia energii wzbudzenia i przeniesienia elektronu. 5. Reakcje fotochemiczne typy reakcji, wydajność kwantowa reakcji fotochemicznej. 6. Zastosowanie procesów fotochemicznych. 7. Aparatura i metody stosowane w nowoczesnych badaniach fotochemicznych i fotofizycznych. 8. Mechanizmy wybranych reakcji fotochemicznych. 3
4 Podręczniki wykład [1] S. Paszyc, Podstawy fotochemii, PWN, Warszawa [2] J.A. Barltrop, J.D. Coyle, Fotochemia. Podstawy, (tłumaczenie z ang. J. Kotlicka), PWN, Warszawa [3] P. Suppan, Chemia i światło, (tłum.z ang. J. Prochorow), PWN, Warszawa [4] Metody badania mechanizmów reakcji fotochemicznych, pod red. B. Marciniaka, Wyd. Naukowe UAM, Literatura fotochemiczna [1] N.J. Turro, V. Ramamurthy, J.C. Scaiano, Modern molecular photochemistry of organic molecules, University Science Book, Sausalito/California, [2] J.R. Lakowicz, Principles of fluorescence spectroscopy, third edition, Springer, New York [3] P.W. Atkins, Julio de Paula, Chemia fizyczna, PWN, Warszawa [4] S.L. Murov, I. Carmichael, G.L. Hug, Handbook of Photochemistry, Marcel Dekker Inc., New York,
5 Fotochemia aspekt historyczny 100-lecie fotochemii ( ) Pionierzy Giacomo Ciamcian ( ); pierwsze publikacje 1886 r.; pierwsza obszerna praca Gazz. Chim. It. 32 (1902) 208 Emanuele Paternò (ur. II poł. XIX w.); pierwsze publikacje w roku 1909 Ciamcian Paternò Wybrane materiały nt. historii fotochemii A. Albini, The Belle Epoque of photochemistry, EPA Newsletter 78 (2008 r.) 97 H.D. Roth, Twenthieth century developments in photochemistry, Pure Appl. Chem. 73 (2001) 395 5
6 Fotochemia Lata 1960 i późniejsze G. Hammond; G. Porter, A.H. Zevail fotochemia współczesnie badania podstawowe r. fotochemiczne w syntezie zw. org. fotolabilne grupy ochronne fotoreakcje enancjoselektywne w matrycach niskotemperaturowych otrzymywania układów cyklicznych fotokatalityczne rozszczepienie cząsteczek wody fotochemia w układach biologicznych uszkodzenia DNA i naprawa uszkodzeń fotochemia atmosfery fotochemia związków o znaczeniu dla biologi i medycyny 6
7 Znaczenie fotochemii 1. Fotochemia stosowana fotochemiczne metody syntezy fotopolimeryzacja i sieciowanie fotochemiczne generowanie wodoru z wody proces fotograficzny fotochemiczne usuwanie zanieczyszczeń 2. Fotochemia atmosfery 3. Fotobiologia proces widzenia fotosynteza fotochemia kwasów nukleinowych i białek 7
8 Promieniowanie elektromagnetyczne pole elektryczne (E), pole magnetyczne (H) długość fali promieniowania promieniowanie elektomagnetyczne natura dualistyczna falowa odbicie, interferencja, dyfrakcja, polaryzacja korpuskularna efekt fotoelektryczny, efekt Comptona 8
9 Cechy promieniowania częstość [s 1 ], [Hz] liczba falowa ~ [cm 1 ] długość fali } natura falowa Foton, kwant energii promieniowania: E h h hc ~ intensywność promieniowania I c h = 6,62 l0 34 [J s] Zależność Plancka jednoczy naturę falową i korpuskularną promieniowania (energia przechodząca w ciągu 1s przez 1m 2 powierzchni prostopadłej do kierunku biegu promieniowania) dla światła monochromatycznego liczba fotonów przechodząca przez 1m 2 w ciągu 1s 9
10 Promieniowanie elektromagnetyczne - podział Atkins, Chemia fizyczna 10
11 Promieniowanie elektromagnetyczne światło Zakres UV: > 3 nm próżniowy UV nm UV nm VIS (wykrywalne przez ludzkie oko) P.W. Atkins Chemia fizyczna, PWN W-wa, 2001 (tłum. J. Najbar, red) 11
12 Promieniowanie elektromagnetyczne zakres UV-VIS prom. elektromagnetyczne absorpcja, emisja, transmisja fotonów jednostkowa cząstka promieniowania kwant energii - foton energia kwantu promieniowania określona przez zależność Plancka: E = h = h c/ = h c h - stała Plancka; h = 6.62 x [J x s] - częstość promieniowania; [s -1 ] - długość fali; [10-9 m = 1nm] c - prędkość światła w próżni; c = 3 x 10 8 [m /s] - liczba falowa [cm -1 ] 1 einstein = 6.02 x fotonów E = / [kj x mol -1 ] jeśli w [nm] 12
13 Promieniowanie elektromagnetyczne zakres UV-VIS [nm] E [kj mol -1 ] UVB (prom. słoneczne, krótkofalowy koniec) UVA (krótkofalowy koniec) VIS (prom. czerwone) UVC < 280 nm UVB nm UVA nm Energia fotonów UV-VIS porównywalna ze zmianą entalpii niektórych reakcji chemicznej, np.: O 2 2O H o =495 [kj mol -1 ] E = /, po podstawieniu 495 kj mol -1 = 241 nm Po absorpcji fotonów z zakresu < 241 nm O 2 zyskuje energię wystarczającą do dysocjacji *** Energia zaabsorbowanego kwantu - wykorzystana w procesie chemicznym (reakcja fotochemiczna) lub fizycznym (ciepło, procesy emisji promieniowania) 13
14 Spektroskopia elektronowa (elektronowo-oscylacyjna) UV-VIS absorpcyjna emisyjna 14
15 Formy energii cząsteczek 1. Energia translacyjna średnia energia translacji dla T = 298K (25 C): energia translacji: = 3/2 kt (dla molekuły) = 3/2 RT (dla mola molekuł) 3,7 kj/mol (0,89 kcal/mol) 6, J/molekułę nieskwantowana 3 stopnie swobody 2. Energia rotacyjna J/mol rotacja wirowanie cząsteczko wokół własnej osi skwantowana (spektroskopia mikrofalowa) 3 stopnie swobody dla cząsteczek nieliniowych 2 stopnie swobody dla cząsteczek liniowych model: wirujący bąk 15
16 Formy energii cząsteczek 3. Energia oscylacyjna J/mol oscylacje, drgania atomów (jąder) wokół położenia równowagi skwantowana (spektroskopia IR) 3n 6 stopni swobody dla cząsteczek nieliniowych 3n 5 stopni swobody dla cząsteczek liniowych model: oscylacje kulek połączonych sprężyną 4. Energia elektronowa J/mol Energia kinetyczna ruchu elektronów w cząsteczce i energia potencjalna przyciągania elektronów przez jądra i odpychania przez sąsiednie elektrony. skwantowane (spektroskopia UV-Vis) brak modelu mechanicznego 5. Energia wewnątrzjądrowa E el >> E osc >> E rot UV-Vis podczerwień mikrofale 16
17 Formy energii cząsteczek energia translacyjna 3.7 kj/mol (298K), nieskwantowana energia rotacyjna energia oscylacyjna energia elektronowa kj/mol; skwantowana kj/mol; skwantowana kj/mol; skwantowana E el >> E osc >> E rot UV-VIS IR mikrofale 17
18 Rodzaje spektroskopii podział wg pochłania lub emisji: spektroskopia absorpcyjna spekroskopia emisyjna spektroskopia rozpraszania (widmo Ramana) podział wg form energii: spektroskopia elektronowa spektroskopia oscylacyjna spektroskopia rotacyjna spektroskopia EPR spektroskopia NMR podział wg zakresu promieniowania: spektroskopia w obszarze UV-VIS (elektronowa + Raman) spektroskopia w podczerwieni (IR) (oscylacyjna + Raman) spektroskopia mikrofalowa (rotacyjna, EPR) spektroskopia w obszarze fal radiowych (NMR) 18
19 Diagram poziomów elektronowo-oscylacyjnych E przed aktem absorpcji cząsteczka w elektronowym st. podstawowym S 0 przejścia wibronowe 19
20 Rozkład energii w stanie równowagi termicznej 2 E 2 E = E 2 E 1 = h E 1 Jeżeli T = const i cząsteczki nie otrzymują energii spoza układu, to obsadzenie poziomów jest opisane funkcją rozkładu energii Boltzmana: n n 2 1 exp dla różnych stopni swobody: n n n n n n g g E kt exp 2 gdy E = 0 lub T = gdy E = lub T = exp E kt h kt Wniosek: Im bardziej odległe poziomy 2 i 1 lub im niższa temperatura, tym mniej jest obsadzony poziom o wyższej energii 20
21 Przykład: T = 298 K RT = 2,5 kj/mol UV-VIS: E ~400 kj/mol (300 nm) n2 400 / 2,5 70 e 3 10 n 1 czyli 100% obsadzony poziom 1 IR: E ~24 kj/mol (2000 cm -1 ) n2 24 / 2,5 e 7 10 n 1 5 czyli ~100% obsadzenia stanu 1 21
22 Absorpcja światła i wzbudzenie elektronowe cząsteczek foton + cząsteczka oddziaływanie pola elektrycznego promieniowania i cząsteczki foton może być zaabsorbowany (energia fotonu przekazana cząsteczce) tylko kwanty o określonej energii ( E ) mogą być zaabsorbowane (kwantowanie) E = E el E el jest charakterystyczna dla cząsteczki związku; energia kwantu prom. UV-VIS wystarczająca do zmiany energii elektronowej cząsteczek po absorpcji hv cząsteczka jest w elektronowym stanie wzbudzonym E = E el + E osc + E rot energia wewnętrzna cząsteczki w stanie stacjonarnym Wzbudzenie elektronowe przejście elektronu z orbitalu molekularnego o energii niższej (wiążący, niewiążący) na orbital molekularny o energii wyższej (antywiążący) Koniec wzbudzenie elektronowe powoduje zmianę struktury elektronowej cząsteczek 22
23 Absorpcja światła i wzbudzenie elektronowe cząsteczek Wzbudzenie elektronowe przejście elektronu z orbitalu molekularnego o energii niższej (wiążący, niewiążący) na orbital molekularny o energii wyższej (antywiążący) * >C=O n * n P.W. Atkins Chemia fizyczna, PWN W-wa, 2001 (tłum. J. Najbar, red) 23
24 Orbitale molekularne:,, n *, * Klasyfikacja przejść elektronowych w cząsteczkach Przejścia wymagające najmniejszej energii (długofalowe pasma w widmach absorpcji UV-VIS) wzbudzenie * układu >C=C< wzbudzenie n * w grupie >C=O P.W. Atkins, Chemia fizyczna, PWN W-wa, 2001 (tłum. J. Najbar, red) przejścia Rydberga (faza gazowa); przejścia c - t przejścia HOMO LUMO najważniejsze w fotochemii i fotofizyce 24
25 S S T T 2 S T 1 S 0 S 3 S 0 S 2 S 0 S 1 S 0 T 1 S
26 26
27 Widmo absorpcji UV-VIS molowy współ. absorpcji, A absorbancja T transmitancja [nm] długość prom. 1/ [cm -1 ] liczba falowa Energia przejścia (E) E (S 0 S 3 ) > E (S 0 S 2 ) > E (S 0 S 1 ) 3 < 2 < 1 27
28 Moment przejścia i prawdopodobieństwo przejścia elektronowego h = E warunek konieczny absorpcji ale niewystarczający prawdopodobieństwo przejścia elektronowego podczas przeskoku elektronu zmiana chwilowego momentu dipolowego moment przejścia (M) między stanem początkowym i oraz końcowym f M = i f dv i, f funkcja falowa opisująca stan początkowy ( i ) i końcowy ( f ) -operator momentu dipolowego: = e r j e = ładunek elektronu, r j = odległość j-tego elektronu od wybranego początku układu Prawdopodobieństwo przejścia elektronowego P M 2 obliczenia teoretyczne eksperyment siła oscylatora f f = 8 2 if m e M 2 3he 2 molowy wsp. absorpcji f = x 10-9 d f 1 m e ; e masa i ładunek elektronu if częstość przejścia; h stała Plancka Rys. 7.3 c, P. Suppan, Chemia i światło 28
29 Siła oscylatora f 2 8 mc M e h ~ 2 f 4, ~ d Przykład: max = dm 3 mol 1 cm 1 ~ max = cm 1 ~ ½ = cm 1 f 4, = 0,86 (dozwolone) 29
30 Prawdopodobieństwo przejścia elektronowego reguły wyboru Im większe prawdopodobieństwo przejścia elektronowego, tym większe f (także ) prawdopodobieństwo przejścia elektronowego reguły wyboru przejścia elektronowe dozwolone i wzbronione (w granicach przybliżeń stosowanych przy wyprowadzeniu reguł) reguły wyboru z rozważań symetrii i multipletowości orbitali molekularnych stanu podstawowego i wzbudzonego. wzbronione przejścia pomiędzy stanami o różnej multipletowości (singlet-tryplet) wzbronione przejścia n * (np. grupy C=O, ketony < [dm 3 mol 1 cm 1 ] ze względu na symetrię; obserwowane eksperymentalnie ponieważ w wyniku oscylacji zmienia się symetria dozwolone przejścia * (np. grupy C=C-C=C np. w dienach > 10 4 [dm 3 mol 1 cm 1 ] *** moment przejścia M a moment dipolowy ( ) cząsteczki w stanie początkowym (i) i końcowym (f) M 30
31 Spektrofotometr pomiar widma absorpcji próbka detektor źródło światła odnośnik spektrofotometr UV-VIS Atkins, Chemia fizyczna 31
32 Parametry pasma spektralnego i ich relacja z wielkościami teoretycznymi 1) częstotliwość ~ max (energia przejścia) 2) intensywność (w maksimum I 0 oraz integralna I ) integralny współczynnik absorpcji (A int ) 3) szerokość połówkowa ~ ½ A int ( ~ ) d ~ ~ ~ ~ 32
33 Czynniki determinujące kształt i szerokość konturu pasma 2 1 A F E = h Rozmycie pasma: 1. Zasada nieoznaczoności Heisenberga (rozmycie skwantowanych poziomów energetycznych h h h } -1 5,3 cm (ps) naturalny czas życia, naturalne rozmycie 1 A 21 ~ 3 33
34 Czynniki determinujące kształt i szerokość konturu pasma 2. Efekt Dopplera ' 1 2 c c 2kT m 1/ 2 ln2 1/ 2 3. Wpływ otoczenia (zderzenia, rozpuszczalnik, różne chwilowe otoczenie) 4. Zniekształcenia aparaturowe (monochromatyczność, szczeliny, niedoskonałość układu optycznego) 34
35 Prawo Lamberta Beera Prawa absorpcji Absorbancja proporcjonalna do długości drogi optycznej l oraz stężenia c substancji absorbującej; promieniowanie monochromatyczne, jednorodny ośrodek A = log I 0 / I = c l A absorbancja; I 0 natężenie prom. padającego; I natężenie prom. przepuszczonego, l droga optyczna [cm], c stężenie [mol/ dm 3 ], dziesiętny molowy współczynnik absorpcji [dm 3 mol -1 cm -1 ], SI [m 2 x mol -1 ] T = I / I 0 A = log 1/T T transmitancja wielkość charakterystyczna dla danego związku, niezależna od stężenia roztworu, zależy od promieniowania [dm 3 mol -1 cm -1 ] < < 10 5 [dm 3 mol -1 cm -1 ], małe wartości przejścia wzbronione np.: singlet-tryplet (wzbronione przez zakaz spinowy), duże wartości przejścia dozwolone przez reguły wyboru (absorpcyjne przejścia elektronowe typu n *) absorbancja a absorpcja 35
36 Absorbancja a intensywność (natężenie) promieniowania I 0 I nie występuje rozpraszanie I A = I 0 - I I A ( ) - natężenie prom. absorbowanego o długości fali ; jeśli znane I 0 można wyliczyć I A I A = I 0 ( cl ) = I 0 (1-10 -A ) absorbancja ma dużą wartość absorbancja ma małą wartość A>2 I A I 0 A < 0.05 I A I 0 c l I A ( ) wartość niezbędna do wyznaczenia wydajności kwantowej procesu pomiar natężenia światła metody: fizyczne termoogniwo, radiometr, kalorymetr cieplny chemiczne aktynometry chemiczne (roztwory w których zachodzą dobrze poznane i opisane reakcje fotochemiczne) jednostki I 0,I A [einstein dm -3 s -1 ]; energia s -1 cm -2 ([ erg s -1 cm -2 lub wat cm -2 ]) A bezwymiarowa 36
37 Prawo addytywności absorpcji Absorbancja mieszaniny równa się sumie absorbancji poszczególnych jej składników A = A i = ( 1 c c prawo Lamberta - Beera obowiązuje, gdy: prom. monochromatyczne wiązka równoległa małe natężenie prom. nie występuje rozpraszanie prom. właściwości absorpcyjne składników nie ulegają zmianie w mieszaninie brak oddziaływań (asocjacja, tworzenie kompleksów) pomiędzy cząsteczkami. układ absorbujący homogeniczny 37
38 Stany wzbudzone elektronowo multipletowość: stany singletowe (S) i trypletowe (T) C 2 H 6 * C-C stan singletowy stan trypletowy stan podstawowy * stany wzbudzone cząsteczki (parzysta liczba elektronów) w stanie podstawowym spiny sparowane (multipletowość = 1, stan singletowy) w stanie wzbudzonym spiny elektronów sparowane lub nie są sparowane stan wzbudzony osiągnięty otrzymany w wyniku absorpcji fotonu stan singletowy (reguły wyboru) 38
39 Stany wzbudzone elektronowo multipletowość: stany singletowe (S) i trypletowe (T) multipletowość stanu = 2s + 1 s liczba kwantowa s = 0 (elektrony sparowane) multipl = 1 singlet s = 1 (2 elektrony niesparowane) multipl = 3 tryplet Dla danej konfiguracji elektronowej (n, *;, *) najniższą energię ma stan o większej multipletowości reguła Hunda stan trypletowy ulega rozszczepieniu w zewnętrznym polu magnetycznym stan podstawowy (niewzbudzony) cząsteczek większości związków jest stanem singletowym 39
40 Elektronowe stany wzbudzone n * typ przejścia elektronowego wzbudzony stan elektronowy multipletowość : singlet konfiguracja elektronowa: n, * oznaczanie: S 1 (n, *),... S n (n, *) 1 (n, *) wzbudzony stan elektronowy multipletowość : tryplet konfiguracja elektronowa: n, * oznaczanie: T 1 (n, *),... T n (n, *) 3 (n, *) * typ przejścia elektronowego wzbudzony stan elektronowy multipletowość : singlet konfiguracja elektronowa:, * oznaczanie: S 1 (, *),... S n (, *) 1 (, *) wzbudzony stan elektronowy multipletowość : tryplet konfiguracja elektronowa:, * oznaczanie: T 1 (, *),... T n (, *) 3 (, *) 40
41 Przykład Wartości max (maksimum pasma), max (molowy współczynnik absorpcji w maksimum) i f (siły oscylatora) dla przejść elektronowych w wybranych związkach związek typ przejścia max [dm 3 mol -1 cm -1 ] f [nm] ( [cm -1 ]) do stanu S 1 (dozwolone ze względu na spin) p-terfenyl * (30000) perylen * (22850) pyren * (26850) aceton n * ~333 (~ 30000) do stanu T 1 (wzbronione ze względu na spin) aceton n * ~370 (~ 27000) naftalen * (21300) Dane z : N.J. Turro et al., Modern Molecular Photochemistry of Organic Molecules, Univ. Science Books, 2010, str. 219 O p- terfenyl perylen pyren naftalen aceton 41
42 Diagram poziomów elektronowo-oscylacyjnych S S T T 2 S T 1 S 0 S 3 S 0 S 2 S 0 S 1 S 0 T 1 S
43 Właściwości cząsteczek w stanach elektronowo wzbudzonych (porównanie ze stanem podstawowym) 1. Energia (rzędu kj/mol) 2. Czasy życia ( s) 3. Geometria (długości wiązań i kąty między wiązaniami) 4. Rozkład gęstości elektronowej (momenty dipolowe) 5. Właściwości chemiczne (reakcje fotochemiczne) Conclusion: Molecules in the excited states are characterized by different physical and chemical propetries in comparison with those in the ground states. They act like distinct chemical species. 43
44 Energie (E) i czas życia ( ) wybranych cząsteczek organicznych w najniższych stanach wzbudzonych singletowym (S 1 ) i trypletowym (T 1 ) w roztworze Compound E S (kj/mol) S (ns) E T (kj/mol) T ( s) Benzene a) Naphtalene a) Antracene a) Tetracene a) Benzophenone b) C a) a) in nonpolar solvents, b) in benzene 44
45 Właściwości cząsteczek w elektronowym stanie wzbudzonym Budowa cząsteczek H nm nm C C H C C H S. Paszyc, Podstawy fotochemii, PWN, 1992 H nm nm 45
46 Właściwości cząsteczek w elektronowym stanie wzbudzonym Momenty dipolowe (w debajach) cząsteczek w stanie podstawowym (S 0 ) i wzbudzonym stanie singletowym (S 1 ) związek stan S 1 stan S 0 formaldehyd benzofenon p-nitroanilina amino-4 -nitrobifenyl 6 16 S. Paszyc, Podstawy fotochemii, PWN, O O N + NH 2 O N + - O NH 2 akceptor donor wewnątrzcząsteczkowe przeniesienie ładunku debaj (D) jednostka momentu dipolowego nie należąca do układu SI; D 3, C m Z. Stasicka, O. Achmatowicz, Kompendium terminologii chemicznej 46
47 Właściwości cząsteczek w elektronowym stanie wzbudzonym Właściwości kwasowo-zasadowe w stanie podstawowym i wzbudzonym C 6 H 5 OH + H 2 O K a C 6 H 5 O + H 3 O stan podstawowy S 0 pk a = 10,0 K a * (C 6 H 5 OH)* + H 2 O (C 6 H 5 O )* + H 3 O stan wzbudzony S 1 pk * a = 5,7 pk a = - log K związek pk a (S 0) pk a * (S 1 ) pk a * (T 1 ) 2-naftol 9, ,1 a 7,7-8,1 a kwas 1-naftoesowy 3, a 3,8-4,6 a S. Paszyc, Podstawy fotochemii, PWN
48 Reakcje fotochemiczne: h A A* B + C - Photodissociation (photofragmentation) - Photocycloaddition - Photoisomerization - Photorearrangements - Photo addition - Photosubstitution - Photooxidation - Photoreduction - other Photo... 48
49 Diagram Jabłońskiego S n S 2 A(S 1 -S n ) Tn T 2 A(T 1 -T n ) S1 IC ISC IC +Q R A F IC T 1 Ph ISC R +Q S 0 49
50 Procesy fizycznej dezaktywacji stanów wzbudzonych diagram Jabłońskiego S 2 relaksacja wibracyjna IC T 2 S 1 IC A F ISC T 1 ISC Ph S 0 A - absorpcja IC konwersja wewnętrzna ISC przejście międzysystemowe bezpromieniste F fluorescencja Ph fosforescencja promieniste wewnątrzcząsteczkowe 50
51 Jabłonski - diagram T 1 phosphorescence ISC S 1 IC fluorescence radiationless deactivation heat singlet ground state S 0 excited singlet state S 1 ISC S 0 excited triplet state T 1 51
52 A. Jabłoński, Nature 1933, 839 Alexander Jabłoński ( ) do 1939 Uniwersytet Warszawski, Instytut Fizyki Doświadczalnej Edinburgh Medical School Uniwersytet M. Kopernika w Toruniu około 70 prac naukowych z dziedziny spektroskopii atomowej i molekularnej 52
53 Procesy dezaktywacji stanów wzbudzonych międzycząstecz. międzycząstecz. Stan singletowy S 1 Procesy fizyczne: - fluorescencja (F) M*(S 1 ) S 0 + h - konwersja wewnętrzna (IC) M*(S 1 ) M(S 0 ) - przejście interkombinacyjne (ISC) M*(S 1 ) M*(T 1 ) - wygaszanie (+Q): M*(S 1 ) + Q(S 0 ) M(S 0 ) + Q* przeniesienie energii wzbudzenia M*(S 1 ) + Q(S 0 ) ( M +...Q ) M(S 0 ) + Q przeniesienie elektronu ( M... Q + ) M(S 0 ) + Q Reakcja chemiczna Stan trypletowy T 1 Procesy fizyczne: - fosforescencja (Ph) M*(T 1 ) S 0 + h - przejście interkombinacyjne (ISC) M*(T 1 ) M(S 0 ) - wygaszanie (+Q) Reakcja chemiczna 53
54 Diagram Jabłońskiego dla cząsteczki benzofenonu (77K) wartości stałych szybkości k O Na podstawie N.J. Turro, Modern Molecular Photochemistry, Benjamin/Cummings, Menlo Park
55 Porównanie skali czasowej procesów fizycznych i chemicznych w zakresie (10 15 s s) Fluorescencja Fosforescencja femto pico nano 10 9 micro 10 6 mili kilo 10 3 mega 10 6 ruchy elektronów (przejścia elektronowe) ruchy wibracyjne - rozerwanie wiązania (słabe) ruchy rotacyjne i translacyjne (małe cząsteczki, ciecze) rozerwanie wiązania (mocne) ruchy rotacyjne i translacyjne (duże cząsteczki, ciecze) ultraszybkie reakcje chemiczne ruchy rotacyjne i translacyjne (makrocząsteczki i/lub dużej lepkości) szybkie reakcje chemiczne wolne reakcje chemiczne giga 10 9 tera długość życia człowieka narodzenie Chrystusa wiek Ziemi 55
56 nat. fluorescencji Fluorescencja widmo emisji fluorescencji: zależność I F od F pomiar widma po wzbudzeniu próbki promieniowaniem monochromatycznym ( wzb ); widmo wzbudzenia fluorescencji: zależność I F przy wybranej F od wzb, widmo wzbudzenia fluorescencji związku pokrywa się z widmem absorpcji absorbancja A F I F = F I A I F F I 0 c l gdy A przy wzb (nm) 0.0 Unormowane widma: absorpcji (A), fluorescencji (F, wzb = 300 nm, ) i wzbudzenia fluorescencji (xxx F = 360 nm) naproamidu (pochodna naftalenu) w wodzie 56
57 nat. fluorescencji absorbancja A F (nm) 0.0 S. Paszyc, Podstawy fotochemii, PWN,
58 Fluorescencja widma fluorescencji abs przesunięcie Stokesa przejście 0-0 fl. po wzbudzeniu relaksacja oscylacyjna (proces bezpromienisty), fluorescencja z podstawowego stanu oscylacyjnego wzb. stanu elektronowego na dowolny poziom oscylacyjny stanu S 0 struktura oscylacyjna widma absorpcji i fluorescencji maksimum fluorescencji przesunięte długofalowo w porównaniu z maksimum absorpcji 58
59 int. fluorescencji Widma fluorescencji - przykład Widmo absorpcji Widmo fluorescencji A 1.0 S 0 S n max F IF wzb = 260 nm wzb = 330 nm S 0 S maxf (i kształt pasma) niezależny od wzb nm z pracy G.Wenska et al., J.Phys. Chem. A 110 (2006) nm absorbancja cm -1 0, przesunięcie Stokesa [cm -1 ] pasmo 0,0 S 0 S 1 S 1 S nm 59
60 Fluorescencja prawo Stokesa długość fali fluorescencji jest większa od długości fali promieniowania absorbowanego (dla danego przejścia elektronowego) reguła Kashy prawo Wawiłowa Wydajność kwantowa fluorescencji nie zależy od energii stanu osiągniętego bezpośrednio w wyniku wzbudzenia (nie zależy od wzb ) Fluorescencja cząsteczek wieloatomowych zachodzi z najniżej energetycznego wzbudzonego stanu singletowego (S 1 ) Emisja fluorescencji ze stanu S 1 oraz niezależność wyd. kwantowej fluorescencji od wzb (prawo Wawiłowa, Kashy) - konsekwencja szybkich procesów bezpromienistych (IC oraz relaksacji osc. k NR s -1 ) w porównaniu z procesami promienistymi (k R 10 9 s -1 ); wyjątki np.: azulen, tioketony emisja z S 2 (duża przerwa energetyczna E = E(S 2 ) E(S 1 ), mała wartość czynnika F-C dla przejść IC 60
61 Fluorofory zakres VIS F POPOP (1,4-bis(5-phenyloxazol-2-yl)benzene) Rodamina B Chinina Pirydyna 1 Fluoresceina J.R. Lakowicz, Principles of Fluorescence Spectroscopy, Springer,
62 Eksperymentalny pomiar wydajności kwantowej fluorescencji F F = I F /I A I F natężenie fluorescencji, I A natężenie prom. absorbowanego o wzb I F P P - pole powierzchni pod pasmem fluorescencji I A = I c l (gdy A 0.1 z prawa Lamberta Beera) F = P/ (I c l) = P/ (I 0 A) metoda względna - porównanie I F związku z I F wzorca o znanej F ; oba pomiary w takich samych warunkach eksp. (takie samo I 0, wzb ); korekcja widma fluorescencji F = P/P wz A wz /A n 2 /n 2 wz wz 62
63 Eksperymentalny pomiar wydajności kwantowej fluorescencji F gdy: mała czułość przyrządu bardzo mała wartość F próbki absorbancja wzb A > 0.1 n 2 F = P I 0 (1 10 -Awz ) F (wz) P wz I 0 (1 10 -A ) n 2 wz pomiar fluorescencji próbki i wzorca w roztworach w różnych rozpuszczalnikach uwzględniamy wsp. załamania światła dla linii D sodu (589 nm) rozpuszczalnika próbki (n) oraz rozpuszczalnika (n wz ) rozpuszczalnik zawiera fluoryzujące zanieczyszczenia odejmowanie widm emisji rozpuszczalnika od widm emisji próbki w danym rozpuszczalniku kontrola stabilności fotochemicznej próbki podczas wzbudzania w spektrofluorymetrze (widmo absorpcji UV-VIS przed i po pomiarze widma emisji) usuwanie tlenu z roztworu próbki 63
64 Widmo absorpcji siarczanu chininy w roztworze H 2 SO 4 A 0.75 Int nm Widmo fluorescencji siarczanu chininy w roztworze H 2 SO 4 ; wzb 330 nm nm F =
65 Int Wzorce do wyznaczania F 1.00 QS w H 2 SO siarczan chininy F = A absorpcja fluorescencja D.F. Eaton, Pure & Appl. Chem., 60 (1988) , nm zw. rozp. exc [nm] F zw. rozp exc [nm] F 1 rodamina 6G C 2 H 5 OH tryptofan H 2 O fiolet krezyl. C 2 H 5 OH tyrozyna H 2 O [1] M. Fischer, J. Georges, Chem. Phys. Lett. 260 (1996) [2] D. Magde, J.H. Brannon, T.L. Cremers, J. Olmsted, J. Phys. Chem 83(1979): [3] R.F. Chen, Anal. Lett. 1 (1976) J.R. Lakowicz, Principles of fluorescence spectroscopy, Springer Science+Business Media, LLC,
66 Parametry absorpcji i fluorescencji wybranych związków organicznych związek F max k F [s -1 ] k ISC [s -1 ] konf. S 1 9,10-difenyloantracen x 10 8 < 10 7, * antracen x x 10 7, * pyren < 10 5, * perylen < 10 7, * 1-chloronaftalen x 10 8, * 1-bromonaftalen , * 1-jodonaftalen , * benzofenon n, * biacetyl n, * aceton n, * cyklobutanon n, * Dane z N.J. Turro, Modern Molecular Photochemistry, Benjamin/Cummings, Menlo Park
ZASADY ZALICZENIA PRZEDMIOTU MBS
ZASADY ZALICZENIA PRZEDMIOTU MBS LABORATORIUM - MBS 1. ROZWIĄZYWANIE WIDM kolokwium NMR 25 kwietnia 2016 IR 30 maja 2016 złożone 13 czerwca 2016 wtorek 6.04 13.04 20.04 11.05 18.05 1.06 8.06 coll coll
Bardziej szczegółowoFotochemia 2010/2011
Fotochemia 200/20 Prof. dr hab. Bronisław Marciniak Zakład Fizyki Chemicznej Wydział Chemii UAM Liczba godz. wykładów: 30 Liczba godz. laboratoriów: 30 Fotochemia (200/20). Promieniowanie elektromagnetyczne
Bardziej szczegółowoWykład 5 Widmo rotacyjne dwuatomowego rotatora sztywnego
Wykład 5 Widmo rotacyjne dwuatomowego rotatora sztywnego W5. Energia molekuł Przemieszczanie się całych molekuł w przestrzeni - Ruch translacyjny - Odbywa się w fazie gazowej i ciekłej, w fazie stałej
Bardziej szczegółowoWYZNACZANIE ODLEGŁOŚCI KRYTYCZNEJ POMIĘDZY CZĄSTECZKAMI DONORA I AKCEPTORA W PROCESIE REZONANSOWEGO PRZENIESIENIA ENERGII (FRET)
Ćwiczenie 9 WYZNACZANIE ODLEGŁOŚCI KRYTYCZNEJ POMIĘDZY CZĄSTECZKAMI DONORA I AKCEPTORA W PROCESIE REZONANSOWEGO PRZENIESIENIA ENERGII (FRET) Zagadnienia: procesy dezaktywacji stanów elektronowo wzbudzonych
Bardziej szczegółowoPodczerwień bliska: cm -1 (0,7-2,5 µm) Podczerwień właściwa: cm -1 (2,5-14,3 µm) Podczerwień daleka: cm -1 (14,3-50 µm)
SPEKTROSKOPIA W PODCZERWIENI Podczerwień bliska: 14300-4000 cm -1 (0,7-2,5 µm) Podczerwień właściwa: 4000-700 cm -1 (2,5-14,3 µm) Podczerwień daleka: 700-200 cm -1 (14,3-50 µm) WIELKOŚCI CHARAKTERYZUJĄCE
Bardziej szczegółowoSF5. Spektroskopia absorpcyjna i emisyjna cząsteczek organicznych
SF5 Spektroskopia absorpcyjna i emisyjna cząsteczek organicznych Każda cząsteczka ma charakterystyczny dla siebie układ poziomów energetycznych elektronowych, oscylacyjnych i rotacyjnych, przy czym tych
Bardziej szczegółowoSPEKTROSKOPIA MOLEKULARNA 2015/16 nazwa przedmiotu SYLABUS A. Informacje ogólne
SPEKTROSKOPIA MOLEKULARNA 2015/16 nazwa SYLABUS A. Informacje ogólne Elementy składowe sylabusu Nazwa jednostki prowadzącej kierunek Nazwa kierunku studiów Poziom kształcenia Profil studiów Forma studiów
Bardziej szczegółowoPRACOWNIA CHEMII. Wygaszanie fluorescencji (Fiz4)
PRACOWNIA CHEMII Ćwiczenia laboratoryjne dla studentów II roku kierunku Zastosowania fizyki w biologii i medycynie Biofizyka molekularna Projektowanie molekularne i bioinformatyka Wygaszanie fluorescencji
Bardziej szczegółowoMIKROSKOP FLUORESCENCYJNY. POMIAR WYDAJNOŚCI KWANTOWEJ FLUORESCENCJI ANTRACENU, PERYLENU ORAZ 9,10-DIFENYLOANTRACENU W ROZTWORZE
Ćwiczenie 1 MIKROSKOP FLUORESCENCYJNY. POMIAR WYDAJNOŚCI KWANTOWEJ FLUORESCENCJI ANTRACENU, PERYLENU ORAZ 9,10-DIFENYLOANTRACENU W ROZTWORZE Zagadnienia: procesy dezaktywacji stanów wzbudzonych (diagram
Bardziej szczegółowoĆw. 11 wersja testowa Wyznaczanie odległości krytycznej R 0 rezonansowego przeniesienia energii (FRET)
Ćw. 11 wersja testowa Wyznaczanie odległości krytycznej R 0 rezonansowego przeniesienia energii (FRET) Wstęp W wyniku absorpcji promieniowania elektromagnetycznego o odpowiedniej długości fali (najczęściej
Bardziej szczegółowoWYKŁAD 2 Podstawy spektroskopii wibracyjnej, model oscylatora harmonicznego i anharmonicznego. Częstość oscylacji a struktura molekuły Prof. dr hab.
WYKŁAD 2 Podstawy spektroskopii wibracyjnej, model oscylatora harmonicznego i anharmonicznego. Częstość oscylacji a struktura molekuły Prof. dr hab. Halina Abramczyk POLITECHNIKA ŁÓDZKA Wydział Chemiczny
Bardziej szczegółowoĆwiczenie 1. Zagadnienia: spektroskopia absorpcyjna, prawa absorpcji, budowa i działanie. Wstęp. Część teoretyczna.
Ćwiczenie 1 Metodyka poprawnych i dokładnych pomiarów absorbancji, wyznaczenie małych wartości absorbancji. Czynniki wpływające na mierzone widma absorpcji i wartości absorbancji dla wybranych długości
Bardziej szczegółowoSpektroskopia molekularna. Spektroskopia w podczerwieni
Spektroskopia molekularna Ćwiczenie nr 4 Spektroskopia w podczerwieni Spektroskopia w podczerwieni (IR) jest spektroskopią absorpcyjną, która polega na pomiarach promieniowania elektromagnetycznego pochłanianego
Bardziej szczegółowoMETODY SPEKTROSKOPOWE II. UV-VIS od teorii do praktyki Jakub Grynda Katedra Technologii Leków i Biochemii
METODY SPEKTROSKOPOWE II UV-VIS od teorii do praktyki Jakub Grynda Katedra Technologii Leków i Biochemii Pokój nr 1 w Chemii B Godziny konsultacji: Poniedziałek 11-13 E-mail: jakub.grynda@gmail.com PLAN
Bardziej szczegółowoKwantowe własności promieniowania, ciało doskonale czarne, zjawisko fotoelektryczne zewnętrzne.
Kwantowe własności promieniowania, ciało doskonale czarne, zjawisko fotoelektryczne zewnętrzne. DUALIZM ŚWIATŁA fala interferencja, dyfrakcja, polaryzacja,... kwant, foton promieniowanie ciała doskonale
Bardziej szczegółowoSpektroskopowe metody identyfikacji związków organicznych
Spektroskopowe metody identyfikacji związków organicznych Wstęp Spektroskopia jest metodą analityczną zajmującą się analizą widm powstających w wyniku oddziaływania promieniowania elektromagnetycznego
Bardziej szczegółowoTechniki analityczne. Podział technik analitycznych. Metody spektroskopowe. Spektroskopia elektronowa
Podział technik analitycznych Techniki analityczne Techniki elektrochemiczne: pehametria, selektywne elektrody membranowe, polarografia i metody pokrewne (woltamperometria, chronowoltamperometria inwersyjna
Bardziej szczegółowoPRACOWNIA PODSTAW BIOFIZYKI
PRACOWNIA PODSTAW BIOFIZYKI Ćwiczenia laboratoryjne dla studentów III roku kierunku Zastosowania fizyki w biologii i medycynie Biofizyka molekularna Badanie wygaszania fluorescencji SPQ przez jony chloru
Bardziej szczegółowoI. PROMIENIOWANIE CIEPLNE
I. PROMIENIOWANIE CIEPLNE - lata '90 XIX wieku WSTĘP Widmo promieniowania elektromagnetycznego zakres "pokrycia" różnymi rodzajami fal elektromagnetycznych promieniowania zawartego w danej wiązce. rys.i.1.
Bardziej szczegółowoĆwiczenie 2 Przejawy wiązań wodorowych w spektroskopii IR i NMR
Ćwiczenie 2 Przejawy wiązań wodorowych w spektroskopii IR i NMR Szczególnym i bardzo charakterystycznym rodzajem oddziaływań międzycząsteczkowych jest wiązanie wodorowe. Powstaje ono między molekułami,
Bardziej szczegółowoSPEKTROSKOPIA IR I SPEKTROSKOPIA RAMANA JAKO METODY KOMPLEMENTARNE
SPEKTROSKOPIA IR I SPEKTROSKOPIA RAMANA JAKO METODY KOMPLEMENTARNE Promieniowanie o długości fali 2-50 μm nazywamy promieniowaniem podczerwonym. Absorpcja lub emisja promieniowania z tego zakresu jest
Bardziej szczegółowoSPEKTROFOTOMETRIA UV-Vis. - długość fali [nm, m], - częstość drgań [Hz; 1 Hz = 1 cykl/s]
SPEKTROFOTOMETRIA UV-Vis Instrukcja do ćwiczeń opracowana w Katedrze Chemii Środowiska Uniwersytetu Łódzkiego. Spektrofotometria w zakresie nadfioletu (UV) i promieniowania widzialnego (Vis) jest jedną
Bardziej szczegółowoDiagnostyka plazmy - spektroskopia molekularna. Ewa Pawelec wykład dla pracowni specjalistycznej
Diagnostyka plazmy - spektroskopia molekularna Ewa Pawelec wykład dla pracowni specjalistycznej Plazma Różne rodzaje plazmy: http://www.ipp.cas.cz/mi/index.html http://www.pro-fusiononline.com/welding/plasma.htm
Bardziej szczegółowoPRODUKTY CHEMICZNE Ćwiczenie nr 3 Oznaczanie zawartości oksygenatów w paliwach metodą FTIR
PRODUKTY CHEMICZNE Ćwiczenie nr 3 Oznaczanie zawartości oksygenatów w paliwach metodą FTIR WSTĘP Metody spektroskopowe Spektroskopia bada i teoretycznie wyjaśnia oddziaływania pomiędzy materią będącą zbiorowiskiem
Bardziej szczegółowoFizykochemiczne metody w kryminalistyce. Wykład 7
Fizykochemiczne metody w kryminalistyce Wykład 7 Stosowane metody badawcze: 1. Klasyczna metoda analityczna jakościowa i ilościowa 2. badania rentgenostrukturalne 3. Badania spektroskopowe 4. Metody chromatograficzne
Bardziej szczegółowoSpektroskopia. Spotkanie pierwsze. Prowadzący: Dr Barbara Gil
Spektroskopia Spotkanie pierwsze Prowadzący: Dr Barbara Gil Temat rozwaŝań Spektroskopia nauka o powstawaniu i interpretacji widm powstających w wyniku oddziaływań wszelkich rodzajów promieniowania na
Bardziej szczegółowoChemia ogólna - część I: Atomy i cząsteczki
dr ab. Wacław Makowski Cemia ogólna - część I: Atomy i cząsteczki 1. Kwantowanie. Atom wodoru 3. Atomy wieloelektronowe 4. Termy atomowe 5. Cząsteczki dwuatomowe 6. Hybrydyzacja 7. Orbitale zdelokalizowane
Bardziej szczegółowoĆwiczenie 31. Zagadnienia: spektroskopia absorpcyjna, prawa absorpcji, budowa i działanie. Wstęp
Ćwiczenie 31 Metodyka poprawnych i dokładnych pomiarów widm absorbancji w zakresie UV-VIS. Wpływ monochromatyczności promieniowania i innych parametrów pomiarowych na kształt widm absorpcji i wartości
Bardziej szczegółowoSpektroskopia molekularna. Ćwiczenie nr 1. Widma absorpcyjne błękitu tymolowego
Spektroskopia molekularna Ćwiczenie nr 1 Widma absorpcyjne błękitu tymolowego Doświadczenie to ma na celu zaznajomienie uczestników ćwiczeń ze sposobem wykonywania pomiarów metodą spektrofotometryczną
Bardziej szczegółowoMETODYKA POMIARÓW WIDM FLUORESCENCJI (WF) NA MPF-3 (PERKIN-HITACHI)
METODYKA POMIARÓW WIDM FLUORESCENCJI (WF) NA MPF-3 (PERKIN-HITACHI) (Uzupełnieniem do niniejszej metodyki jest instrukcja obsługi spektrofluorymetru MPF-3, która znajduje się do wglądu u prof. dr hab.
Bardziej szczegółowoOptyczna spektroskopia oscylacyjna. w badaniach powierzchni
Optyczna spektroskopia oscylacyjna w badaniach powierzchni Zalety oscylacyjnej spektroskopii optycznej uŝycie fotonów jako cząsteczek wzbudzających i rejestrowanych nie wymaga uŝycia próŝni (moŝliwość
Bardziej szczegółowoKwantowa natura promieniowania
Kwantowa natura promieniowania Promieniowanie ciała doskonale czarnego Ciało doskonale czarne ciało, które absorbuje całe padające na nie promieniowanie bez względu na częstotliwość. Promieniowanie ciała
Bardziej szczegółowoMetody optyczne w medycynie
Metody optyczne w medycynie Podstawy oddziaływania światła z materią E i E t E t = E i e κ ( L) i( n 1)( L) c e c zmiana amplitudy (absorpcja) zmiana fazy (dyspersja) Tylko światło pochłonięte może wywołać
Bardziej szczegółowoANALITYKA W KONTROLI JAKOŚCI
ANALITYKA W KONTROLI JAKOŚCI ANALIZA ŚLADÓW METODA ICP-OES Optyczna spektroskopia emisyjna ze wzbudzeniem w indukcyjnie sprzężonej plazmie WYKŁAD 4 Rodzaje widm i mechanizm ich powstania PODSTAWY SPEKTROSKOPII
Bardziej szczegółowoPRACOWNIA CHEMII. Równowaga chemiczna (Fiz2)
PRACOWNIA CHEMII Ćwiczenia laboratoryjne dla studentów II roku kierunku Zastosowania fizyki w biologii i medycynie Biofizyka molekularna Projektowanie molekularne i bioinformatyka Równowaga chemiczna (Fiz2)
Bardziej szczegółowoĆWICZENIE 3 LUMINOFORY ORGANICZNE I NIEORGANICZNE.
Laboratorium specjalizacyjne A ĆWICZENIE 3 LUMINOFORY ORGANICZNE I NIEORGANICZNE. Zagadnienia: Podział luminoforów: fluorofory oraz fosfory Luminofory organiczne i nieorganiczne Różnorodność stanów wzbudzonych
Bardziej szczegółowoĆWICZENIE 3 LUMINOFORY ORAZ ZJAWISKA WYGASZANIA LUMINESCENCJI
Laboratorium specjalizacyjne Chemia sądowa ĆWICZENIE 3 LUMINOFORY ORAZ ZJAWISKA WYGASZANIA LUMINESCENCJI Zagadnienia: Podział luminoforów: fluorofory oraz fosfory Luminofory organiczne i nieorganiczne
Bardziej szczegółowoOZNACZANIE ŻELAZA METODĄ SPEKTROFOTOMETRII UV/VIS
OZNACZANIE ŻELAZA METODĄ SPEKTROFOTOMETRII UV/VIS Zagadnienia teoretyczne. Spektrofotometria jest techniką instrumentalną, w której do celów analitycznych wykorzystuje się przejścia energetyczne zachodzące
Bardziej szczegółowoSPEKTROSKOPIA IR I SPEKTROSKOPIA RAMANA JAKO METODY KOMPLEMENTARNE
1 SPEKTROSKOPIA IR I SPEKTROSKOPIA RAMANA JAKO METODY KOMPLEMENTARNE 2 Promieniowanie o długości fali 2-50 μm nazywamy promieniowaniem podczerwonym. Absorpcja lub emisja promieniowania z tego zakresu jest
Bardziej szczegółowoEFEKT SOLWATOCHROMOWY. WYZNACZANIE MOMENTU DIPOLOWEGO CZĄSTECZKI W STANIE WZBUDZONYM METODĄ SOLWATOCHROMOWĄ
Ćwiczenie EFEKT SOLWATOCHROMOWY. WYZNACZANIE MOMENTU DIPOLOWEGO CZĄSTECZKI W STANIE WZBUDZONYM METODĄ SOLWATOCHROMOWĄ Zagadnienia: typy przejść elektronowych, orbitale atomowe (s, p, d) i molekularne (σ,
Bardziej szczegółowoZakresy promieniowania. Światło o widzialne. długość fali, λ. podczerwień. ultrafiolet. Wektor pola elektrycznego. Wektor pola magnetycznego TV AM/FM
Światło o widzialne Zakresy promieniowania ultrafiolet podczerwień Wektor pola elektrycznego Wektor pola magnetycznego TV AM/FM długość fali, λ Podział fal elektromagnetycznych Promieniowanie X Fale wolnozmiennesieci
Bardziej szczegółowoPRACOWNIA CHEMII. Reakcje fotochemiczne (Fiz3)
PRACOWNIA CHEMII Ćwiczenia laboratoryjne dla studentów II roku kierunku Zastosowania fizyki w biologii i medycynie Biofizyka molekularna Projektowanie molekularne i bioinformatyka Reakcje fotochemiczne
Bardziej szczegółowoĆwiczenie 3 Pomiar równowagi keto-enolowej metodą spektroskopii IR i NMR
Ćwiczenie 3 Pomiar równowagi keto-enolowej metodą spektroskopii IR i NMR 1. Wstęp Związki karbonylowe zawierające w położeniu co najmniej jeden atom wodoru mogą ulegać enolizacji przez przesunięcie protonu
Bardziej szczegółowoWykład FIZYKA II. 11. Optyka kwantowa. Dr hab. inż. Władysław Artur Woźniak
Wykład FIZYKA II 11. Optyka kwantowa Dr hab. inż. Władysław Artur Woźniak Instytut Fizyki Politechniki Wrocławskiej http://www.if.pwr.wroc.pl/~wozniak/ FIZYKA KLASYCZNA A FIZYKA WSPÓŁCZESNA Fizyka klasyczna
Bardziej szczegółowoElektronowa struktura atomu
Elektronowa struktura atomu Model atomu Bohra oparty na teorii klasycznych oddziaływań elektrostatycznych Elektrony mogą przebywać tylko w określonych stanach, zwanych stacjonarnymi, o określonej energii
Bardziej szczegółowoWykład 6 Spektroskopia oscylacyjna. Model oscylatora harmonicznego i anharmonicznego cząsteczki dwuatomowej
Wykład 6 Spektroskopia oscylacyjna Model oscylatora armonicznego i anarmonicznego cząsteczki dwuatomowej W6. Spektroskopia oscylacyjna Widmo oscylacyjne cząsteczki CO w azie gazowej O czym nas inormuje
Bardziej szczegółowoFizyka kwantowa. promieniowanie termiczne zjawisko fotoelektryczne. efekt Comptona dualizm korpuskularno-falowy. kwantyzacja światła
W- (Jaroszewicz) 19 slajdów Na podstawie prezentacji prof. J. Rutkowskiego Fizyka kwantowa promieniowanie termiczne zjawisko fotoelektryczne kwantyzacja światła efekt Comptona dualizm korpuskularno-falowy
Bardziej szczegółowoJan Drzymała ANALIZA INSTRUMENTALNA SPEKTROSKOPIA W ŚWIETLE WIDZIALNYM I PODCZERWONYM
Jan Drzymała ANALIZA INSTRUMENTALNA SPEKTROSKOPIA W ŚWIETLE WIDZIALNYM I PODCZERWONYM Światło słoneczne jest mieszaniną fal o różnej długości i różnego natężenia. Tylko część promieniowania elektromagnetycznego
Bardziej szczegółowoKulka krąży wokół jądra po orbicie, o ustalonych parametrach, które mogą się zmieniać tylko skokowo, kiedy elektron przeskakuje na inną orbitę.
Widmo elektronowe Elektrony w molekule poruszają się wokół jąder, mają więc pewną energię kinetyczną. Ponieważ znajdują się one w polu sil elektrostatycznych przyciągania przez jądra i odpychania przez
Bardziej szczegółowoSpektrometria w bliskiej podczerwieni - zastosowanie w cukrownictwie. Radosław Gruska Politechnika Łódzka Wydział Biotechnologii i Nauk o Żywności
Spektrometria w bliskiej podczerwieni - zastosowanie w cukrownictwie Radosław Gruska Politechnika Łódzka Wydział Biotechnologii i Nauk o Żywności Spektroskopia, a spektrometria Spektroskopia nauka o powstawaniu
Bardziej szczegółowoZastosowanie spektroskopii w podczerwieni w jakościowej i ilościowej analizie organicznej
Zastosowanie spektroskopii w podczerwieni w jakościowej i ilościowej analizie organicznej dr Alina Dubis Zakład Chemii Produktów Naturalnych Instytut Chemii UwB Tematyka Spektroskopia - podział i zastosowanie
Bardziej szczegółowoĆwiczenie 30. Zagadnienia: spektroskopia absorpcyjna w zakresie UV-VIS, prawa absorpcji, budowa i. Wstęp
Ćwiczenie 30 Metodyka poprawnych i dokładnych pomiarów absorbancji w zakresie UV- VS, wyznaczenie małych wartości absorbancji. Czynniki wpływające na mierzone widma absorpcji i wartości absorbancji dla
Bardziej szczegółowo2. Metody, których podstawą są widma atomowe 32
Spis treści 5 Spis treści Przedmowa do wydania czwartego 11 Przedmowa do wydania trzeciego 13 1. Wiadomości ogólne z metod spektroskopowych 15 1.1. Podstawowe wielkości metod spektroskopowych 15 1.2. Rola
Bardziej szczegółowoElementy chemii obliczeniowej i bioinformatyki Zagadnienia na egzamin
Elementy chemii obliczeniowej i bioinformatyki Zagadnienia na egzamin 1. Zapisz konfigurację elektronową dla atomu helu (dwa elektrony) i wyjaśnij, dlaczego cząsteczka wodoru jest stabilna, a cząsteczka
Bardziej szczegółowoBadanie dynamiki rekombinacji ekscytonów w zawiesinach półprzewodnikowych kropek kwantowych PbS
Badanie dynamiki rekombinacji ekscytonów w zawiesinach półprzewodnikowych kropek kwantowych PbS 1. Absorpcja i emisja światła w układzie dwupoziomowym. Absorpcję światła można opisać jako proces, w którym
Bardziej szczegółowoPodstawy fizyki kwantowej
Podstawy fizyki kwantowej Fizyka kwantowa - co to jest? Światło to fala czy cząstka? promieniowanie termiczne efekt fotoelektryczny efekt Comptona fale materii de Broglie a równanie Schrodingera podstawa
Bardziej szczegółowoSPEKTROSKOPIA ATOMOWA ATOMOWA SPEKTROMETRIA ABSORPCYJNA ATOMOWA SPEKTROMETRIA EMISYJNA FLUORESCENCJA ATOMOWA ATOMOWA SPEKTROMETRIA MAS
SPEKTROSKOPIA ATOMOWA ATOMOWA SPEKTROMETRIA ABSORPCYJNA ATOMOWA SPEKTROMETRIA EMISYJNA FLUORESCENCJA ATOMOWA ATOMOWA SPEKTROMETRIA MAS PROMIENIOWANIE ELEKTROMAGNETYCZNE Promieniowanie X Ultrafiolet Ultrafiolet
Bardziej szczegółowoPOLICJA KUJAWSKO-POMORSKA WYBRANE ZJAWISKA OPTYKI W BADANIACH KRYMINALISTYCZNYCH
POLICJA KUJAWSKO-POMORSKA Źródło: http://www.kujawsko-pomorska.policja.gov.pl/kb/dzialania-policji/kryminalistyka/aktualnosci/arciwmlb/2545,wybrane-zjawi SKA-OPTYKI-W-BADANIACH-KRYMINALISTYCZNYCH.html
Bardziej szczegółowoSpektroskopia Analiza rotacyjna widma cząsteczki N 2. Cel ćwiczenia: Wyznaczenie stałych rotacyjnych i odległości między atomami w cząsteczce N 2
Spektroskopia Analiza rotacyjna widma cząsteczki N 2 Cel ćwiczenia: Wyznaczenie stałych rotacyjnych i odległości między atomami w cząsteczce N 2 w stanach B 2 v=0 oraz X 2 v=0. System B 2 u - X 2 g cząsteczki
Bardziej szczegółowoFizyka 3.3 WYKŁAD II
Fizyka 3.3 WYKŁAD II Promieniowanie elektromagnetyczne Dualizm korpuskularno-falowy światła Fala elektromagnetyczna Strumień fotonów o energii E F : E F = hc λ c = 3 10 8 m/s h = 6. 63 10 34 J s Światło
Bardziej szczegółowoPoczątek XX wieku. Dualizm korpuskularno - falowy
Początek XX wieku Światło: fala czy cząstka? Kwantowanie energii promieniowania termicznego postulat Plancka efekt fotoelektryczny efekt Comptona Fale materii de Broglie a Dualizm korpuskularno - falowy
Bardziej szczegółowo1. Od czego i w jaki sposób zależy szybkość reakcji chemicznej?
Tematy opisowe 1. Od czego i w jaki sposób zależy szybkość reakcji chemicznej? 2. Omów pomiar potencjału na granicy faz elektroda/roztwór elektrolitu. Podaj przykład, omów skale potencjału i elektrody
Bardziej szczegółowoFotochemia 2010/2011
Fotochemia 200/20 Prof. dr hab. Bronisław Marciniak Zakład Fizyki Chemicznej Wydział Chemii UAM Liczba godz. wykładów: 30 Liczba godz. laboratoriów: 30 Fotochemia (200/20). Promieniowanie elektromagnetyczne
Bardziej szczegółowoNMR (MAGNETYCZNY REZONANS JĄDROWY) dr Marcin Lipowczan
NMR (MAGNETYCZNY REZONANS JĄDROWY) dr Marcin Lipowczan Spis zagadnień Fizyczne podstawy zjawiska NMR Parametry widma NMR Procesy relaksacji jądrowej Metody obrazowania Fizyczne podstawy NMR Proton, neutron,
Bardziej szczegółowoSPEKTROSKOPIA NMR. No. 0
No. 0 Spektroskopia magnetycznego rezonansu jądrowego, spektroskopia MRJ, spektroskopia NMR jedna z najczęściej stosowanych obecnie technik spektroskopowych w chemii i medycynie. Spektroskopia ta polega
Bardziej szczegółowoII. WYBRANE LASERY. BERNARD ZIĘTEK IF UMK www.fizyka.umk.pl/~ /~bezet
II. WYBRANE LASERY BERNARD ZIĘTEK IF UMK www.fizyka.umk.pl/~ /~bezet Laser gazowy Laser He-Ne, Mechanizm wzbudzenia Bernard Ziętek IF UMK Toruń 2 Model Bernard Ziętek IF UMK Toruń 3 Rozwiązania stacjonarne
Bardziej szczegółowoCel ćwiczenia: Celem ćwiczenia jest zapoznanie z właściwościami optycznymi tkanek i wybranych chromoforów.
Wydział PPT Laboratorium PODSTAWY BIOFOTONIKI Ćwiczenie nr 1 Zastosowania spektroskopii Cel ćwiczenia: Celem ćwiczenia jest zapoznanie z właściwościami optycznymi tkanek i wybranych chromoforów. 1. Wprowadzenie
Bardziej szczegółowon n 1 2 = exp( ε ε ) 1 / kt = exp( hν / kt) (23) 2 to wzór (22) przejdzie w następującą równość: ρ (ν) = B B A / B 2 1 hν exp( ) 1 kt (24)
n n 1 2 = exp( ε ε ) 1 / kt = exp( hν / kt) (23) 2 to wzór (22) przejdzie w następującą równość: ρ (ν) = B B A 1 2 / B hν exp( ) 1 kt (24) Powyższe równanie określające gęstość widmową energii promieniowania
Bardziej szczegółowoSpektroskopia w podczerwieni
Spektroskopia w podczerwieni Metody badań strukturalnych ciała stałego dr inż. Magdalena Król Co to jest spektroskopia? Spektroskopia jest to nauka zajmująca się oddziaływaniem fali elektromagnetycznej
Bardziej szczegółowoRozmycie pasma spektralnego
Rozmycie pasma spektralnego Rozmycie pasma spektralnego Z doświadczenia wiemy, że absorpcja lub emisja promieniowania przez badaną substancję występuje nie tylko przy częstości rezonansowej, tj. częstości
Bardziej szczegółowoMETODY SPEKTRALNE. dr hab. Włodzimierz Gałęzowski Wydział Chemii UAM Zakład Chemii Ogólnej (61)
METODY SPEKTRALNE dr hab. Włodzimierz Gałęzowski Wydział Chemii UAM Zakład Chemii Ogólnej (61) 829 1484 wlodgal@amu.edu.pl materiał wymagany na egzaminie: wykłady ćwiczenia wiadomości z kursu Analizy Instrumentalnej
Bardziej szczegółowoSpektroskopia emisyjna. Fluorescencja i Fosforescencja
Spektroskopia emisyjna Fluorescencja i Fosforescencja Reguły wyboru przejścia między termami cząsteczkowymi =0, 1 S=0 g u g g u u + + - - + - Reguła Francka-Condona Najbardziej prawdopodobne są przejścia
Bardziej szczegółoworodzaje luminescencji (czym wywołana?)
metody emisyjne luminescencja - świecenie atomów lub cząsteczek, które nie jest wywołane głównie przez wysoką temperaturę generalnie świecenie zimnych cząsteczek rodzaje luminescencji (czym wywołana?)
Bardziej szczegółowoTeoria Orbitali Molekularnych. tworzenie wiązań chemicznych
Teoria Orbitali Molekularnych tworzenie wiązań chemicznych Zbliżanie się atomów aż do momentu nałożenia się ich orbitali H a +H b H a H b Wykres obrazujący zależność energii od odległości atomów długość
Bardziej szczegółowoPrzejścia promieniste
Przejście promieniste proces rekombinacji elektronu i dziury (przejście ze stanu o większej energii do stanu o energii mniejszej), w wyniku którego następuje emisja promieniowania. E Długość wyemitowanej
Bardziej szczegółowoPODSTAWY CHEMII INŻYNIERIA BIOMEDYCZNA. Wykład 2
PODSTAWY CEMII INŻYNIERIA BIOMEDYCZNA Wykład Plan wykładu II,III Woda jako rozpuszczalnik Zjawisko dysocjacji Równowaga w roztworach elektrolitów i co z tego wynika Bufory ydroliza soli Roztwory (wodne)-
Bardziej szczegółowoEmisja spontaniczna i wymuszona
Fluorescencja Plan wykładu 1) Absorpcja, emisja wymuszona i emisja spontaniczna 2) Przesunięcie Stokesa 3) Prawo lustrzanego odbicia 4) Znaczniki fluorescencyjne 5) Fotowybielanie Emisja spontaniczna i
Bardziej szczegółowoSpektroskopia magnetycznego rezonansu jądrowego - wprowadzenie
Spektroskopia magnetycznego rezonansu jądrowego - wprowadzenie Streszczenie Spektroskopia magnetycznego rezonansu jądrowego jest jedną z technik spektroskopii absorpcyjnej mającej zastosowanie w chemii,
Bardziej szczegółowoPRACOWNIA PODSTAW SPEKTROSKOPII MOLEKULARNEJ
PRACOWNIA PODSTAW SPEKTROSKOPII MOLEKULARNEJ Kierowniczka pracowni: dr hab. Magdalena Pecul-Kudelska, (pok. 417), e-mail mpecul@chem.uw.edu.pl, tel 0228220211 wew 501; Spis ćwiczeń i osoby prowadzące 1.
Bardziej szczegółowoMechanika kwantowa. Jak opisać atom wodoru? Jak opisać inne cząsteczki?
Mechanika kwantowa Jak opisać atom wodoru? Jak opisać inne cząsteczki? Mechanika kwantowa Elektron fala stojąca wokół jądra Mechanika kwantowa Równanie Schrödingera Ĥ E ψ H ˆψ = Eψ operator różniczkowy
Bardziej szczegółowoIR II. 12. Oznaczanie chloroformu w tetrachloroetylenie metodą spektrofotometrii w podczerwieni
IR II 12. Oznaczanie chloroformu w tetrachloroetylenie metodą spektrofotometrii w podczerwieni Promieniowanie podczerwone ma naturę elektromagnetyczną i jego absorpcja przez materię podlega tym samym prawom,
Bardziej szczegółowoMetodyki referencyjne
Metodyki referencyjne Spektrometria UV-Vis Spektrometria IR Absorpcyjna/Emisyjna spektrometria atomowa Chromatografia gazowa Chromatografia jonowa Elektrody jonoselektywne Ekstrakcja Metody spektroskopowe
Bardziej szczegółowoInformacje ogólne. 45 min. test na podstawie wykładu Zaliczenie ćwiczeń na podstawie prezentacji Punkty: test: 60 %, prezentacja: 40 %.
Informacje ogólne Wykład 28 h Ćwiczenia 14 Charakter seminaryjny zespołu dwuosobowe ~20 min. prezentacje Lista tematów na stronie Materiały do wykładu na stronie: http://urbaniak.fizyka.pw.edu.pl Zaliczenie:
Bardziej szczegółowoPRACOWNIA PODSTAW BIOFIZYKI
PRACOWNIA PODSTAW BIOFIZYKI Ćwiczenia laboratoryjne dla studentów III roku kierunku Zastosowania fizyki w biologii i medycynie Biofizyka molekularna Pomiary zaników fluorescencji wybranych barwników (PB16)
Bardziej szczegółowoŚwiatło fala, czy strumień cząstek?
1 Światło fala, czy strumień cząstek? Teoria falowa wyjaśnia: Odbicie Załamanie Interferencję Dyfrakcję Polaryzację Efekt fotoelektryczny Efekt Comptona Teoria korpuskularna wyjaśnia: Odbicie Załamanie
Bardziej szczegółowoZad Sprawdzić, czy dana funkcja jest funkcją własną danego operatora. Jeśli tak, znaleźć wartość własną funkcji.
Zad. 1.1. Sprawdzić, czy dana funkcja jest funkcją własną danego operatora. Jeśli tak, znaleźć wartość własną funkcji. Zad. 1.1.a. Funkcja: ϕ = sin2x Zad. 1.1.b. Funkcja: ϕ = e x 2 2 Operator: f = d2 dx
Bardziej szczegółowoSPEKTROSKOPIA RAMANA. Laboratorium Laserowej Spektroskopii Molekularnej PŁ
SPEKTROSKOPIA RAMANA Laboratorium Laserowej Spektroskopii Molekularnej PŁ WIDMO OSCYLACYJNE Zręby atomowe w molekule wykonują oscylacje wokół położenia równowagi. Ruch ten można rozłożyć na 3n-6 w przypadku
Bardziej szczegółowoJAK ZMIERZYĆ ILOŚĆ KWASÓW NUKLEINOWYCH PO IZOLACJI? JAK ZMIERZYĆ ILOŚĆ KWASÓW NUKLEINOWYCH PO IZOLACJI?
Podstawowe miary masy i objętości stosowane przy oznaczaniu ilości kwasów nukleinowych : 1g (1) 1l (1) 1mg (1g x 10-3 ) 1ml (1l x 10-3 ) 1μg (1g x 10-6 ) 1μl (1l x 10-6 ) 1ng (1g x 10-9 ) 1pg (1g x 10-12
Bardziej szczegółowoWstęp do astrofizyki I
Wstęp do astrofizyki I Wykład 13 Tomasz Kwiatkowski Uniwersytet im. Adama Mickiewicza w Poznaniu Wydział Fizyki Instytut Obserwatorium Astronomiczne Tomasz Kwiatkowski, OA UAM Wstęp do astrofizyki I, Wykład
Bardziej szczegółowoWstęp do Optyki i Fizyki Materii Skondensowanej
Wstęp do Optyki i Fizyki Materii Skondensowanej Część I: Optyka, wykład 3 wykład: Piotr Fita pokazy: Jacek Szczytko ćwiczenia: Aneta Drabińska, Paweł Kowalczyk, Barbara Piętka Wydział Fizyki Uniwersytet
Bardziej szczegółowoTechnika laserowa. dr inż. Sebastian Bielski. Wydział Fizyki Technicznej i Matematyki Stosowanej PG
Technika laserowa dr inż. Sebastian Bielski Wydział Fizyki Technicznej i Matematyki Stosowanej PG Technika laserowa Zakres materiału (wstępnie przewidywany) 1. Bezpieczeństwo pracy z laserem 2. Własności
Bardziej szczegółowop.n.e. Demokryt z Abdery. Wszystko jest zbudowane z niewidzialnych cząstek - atomów (atomos ->niepodzielny)
O atomie 460-370 p.n.e. Demokryt z Abdery Wszystko jest zbudowane z niewidzialnych cząstek - atomów (atomos ->niepodzielny) 1808 John Dalton teoria atomistyczna 1. Pierwiastki składają się z małych, niepodzielnych
Bardziej szczegółowoTransport elektronów w biomolekułach
Transport elektronów w biomolekułach Równanie Arrheniusa, energia aktywacji Większość reakcji chemicznych zachodzi ze stałą szybkości (k) zaleŝną od temperatury (T) i energii aktywacji ( G*) tej reakcji,
Bardziej szczegółowoStałe : h=6, Js h= 4, eVs 1eV= J nie zależy
T_atom-All 1 Nazwisko i imię klasa Stałe : h=6,626 10 34 Js h= 4,14 10 15 evs 1eV=1.60217657 10-19 J Zaznacz zjawiska świadczące o falowej naturze światła a) zjawisko fotoelektryczne b) interferencja c)
Bardziej szczegółowoZastosowanie spektroskopii UV/VIS w określaniu struktury związków organicznych Małgorzata Krasodomska
Zastosowanie spektroskopii UV/VIS w określaniu struktury związków organicznych Małgorzata Krasodomska 1.1. Wprowadzenie do spektroskopii UV/VIS Spektroskopia w nadfiolecie, oraz świetle widzialnym UV/VIS
Bardziej szczegółowoSpektroskop, rurki Plückera, cewka Ruhmkorffa, aparat fotogtaficzny, źródło prądu
Imię i nazwisko ucznia Nazwa i adres szkoły Imię i nazwisko nauczyciela Tytuł eksperymentu Dział fizyki Potrzebne materiały do doświadczeń Kamil Jańczyk i Mateusz Kowalkowski I Liceum Ogólnokształcące
Bardziej szczegółowoKARTA PRZEDMIOTU. Informacje ogólne WYDZIAŁ MATEMATYCZNO-PRZYRODNICZY. SZKOŁA NAUK ŚCISŁYCH UNIWERSYTET KARDYNAŁA STEFANA WYSZYŃSKIEGO W WARSZAWIE
1 3 4 5 6 7 8 8.0 Kod przedmiotu Nazwa przedmiotu Jednostka Punkty ECTS Język wykładowy Poziom przedmiotu Symbole efektów kształcenia Symbole efektów dla obszaru kształcenia Symbole efektów kierunkowych
Bardziej szczegółowoAtom wodoru w mechanice kwantowej. Równanie Schrödingera
Fizyka atomowa Atom wodoru w mechanice kwantowej Moment pędu Funkcje falowe atomu wodoru Spin Liczby kwantowe Poprawki do równania Schrödingera: struktura subtelna i nadsubtelna; przesunięcie Lamba Zakaz
Bardziej szczegółowoDobór warunków dla poprawnego pomiaru widm emisji i wydajności kwantowych emisji
Dobór warunków dla poprawnego pomiaru widm emisji i wydajności kwantowych emisji Badania emisyjne są niezwykle cennym źródłem danych o właściwościach cząsteczek i kompleksów (różnego rodzaju), które one
Bardziej szczegółowoPodstawy Fizyki IV Optyka z elementami fizyki współczesnej. wykład 2, Radosław Chrapkiewicz, Filip Ozimek
Podstawy Fizyki IV Optyka z elementami fizyki współczesnej wykład 2, 17.02.2012 wykład: pokazy: ćwiczenia: Czesław Radzewicz Radosław Chrapkiewicz, Filip Ozimek Ernest Grodner Równania Maxwella r-nie falowe
Bardziej szczegółowo