SPEKTROSKOPIA W PODCZERWIENI - MOŻLIWOŚCI I ZASTOSOWANIA

Transkrypt

1 SPEKTROSKOPIA W PODCZERWIENI - MOŻLIWOŚCI I ZASTOSOWANIA Beata Rozum Seminarium Analityczne MS Spektrum 2013 Porównania laboratoryjne, akredytacja, typowe problemy w laboratoriach

2 SPEKTROSKOPIA Oddziaływanie promieniowania elektromagretycznego z materią AA PES AAS, AES Raman EPR NMR widma elektronowe widma oscylacyjne widma rotacyjne ϒ X UV VIS IR MW RW 5 pm 10 nm 400 nm 700 nm 1 mm 1 m λ m 10 4 m 10 8 ev ENERGIA ev CZĘSTOTLIWOŚĆ Hz 10 4 Hz

3 PROMIENIOWANIE UV/VIS/NIR Daleki UV Daleki UV Bliski UV Vis Bliska IR nm nm nm nm 300 Bliski UV v Fioletowe Niebieskie Zielone Żółte Pomarańczowe Czerwone Bliska IR E 1 E 0 I 3 I 1 Energia przejścia: el > osc. > rotac. I 2 I 0 v 2 v1 v 0 v 3 v 2 v 1 v 0

4 CHROMOFORY Grupy absorbujące promieniowanie UV lub widzialne Zazwyczaj zawierają wiązania podwójne. Grupa Aminowa Ethylenowa Ketonowa Estrowa Aldehydowa Karboksylowa Nitrowa Fenylowa Antracen Naftylowa Chromofor - NH 2 - C = C - - C = O - COOR - CHO -COOH -NO Długość fali w maximum absorpcji 195 nm 190 nm 195 nm 205 nm 210 nm nm 310 nm 270 nm 380 nm 310 nm Długość fali może być przesunięta w wyniku obecności innych grup w cząsteczce Warunków : rozpuszczalnik, ph, temperatura, itp.

5 POJĘCIA PODSTAWOWE Kolor absorbowany Kolor obserwowany Absorbowane promieniowanie Fioletowy Yellow-Green nm Niebieski Żółty nm Zielono-niebieski Pomarańczowy nm Niebiesko-zielony Czerwony nm Zielony Purpura nm Żółto-zielony VFiolet nm Żółty Niebieski nm Pomarańczowy Zielono-niebieski nm Czerwony Niebiesko-zielony nm

6 POJĘCIA PODSTAWOWE I 0 I I = I 0 e -kt ln I 0 /I = kb = A Absorbancja: A = log I 0 /I = ab (a = 0,4343k) Transmitancja: T = I/I 0 Prawo Lamberta-Beera: A = εcb A absorbancja ε molowy współczynnik absorpcji [dm 3 mol -1 cm -1 ] c stężenie molowe [mol dm -3 ]

7 SPEKTROFOTOMETR UV/VIS-NIR Monochromator Źródło promieniowania Próbka Detektor

8 SPEKTROFOTOMETR UV/VIS-NIR Monochromator Źródło promieniowania Beam-Splitter (50/50) Odniesienie Detektor Próbka Detektor

9 SPEKTROFOTOMETR UV/VIS-NIR Monochromator Detektor Źródło promieniowania Beam-Splitter (50/50) Próbka Detektor

10 AGILENT UV/VIS-NIR Matryca diodowa Badania wstępne Średniozaawans. Fluoresc. Zaawans Cary 60 Cary 100 Cary 300 Cary Eclipse Cary 4000 Cary 5000 Cary 6000i Cary 7000

11 . [µm] [cm -1 ] POJĘCIA PODSTAWOWE 0,8 2, Bliska IR - NIR (near infrared) Podstawowa IR - MIR (mid infrared) Liczba falowa: Daleka IR - FIR (far infrared)

12 . POJĘCIA PODSTAWOWE Drgania cząsteczkowe: 1. Rozciągające/Walencyjne (ang.: stretching) - skracanie lub rozciąganie wiązania chemicznego (symetryczne lub asymetryczne) 2. Deformacyjne: Zginające (ang.: bending) ruch atomów w płaszczyźnie, zmienia się kąt między wiązaniami (nożycowe lub kołyszące) Wahadłowe (ang.: wagging) ruch poza płaszczyznę w zgodnej fazie Skręcające (ang.: twisting) ruch poza płaszczyznę nie zgodnie fazie 3. Szkieletowe Np. pierścienia jako całości symetryczne asymetryczne nożycowe wahadłowe skręcające Spektrometria IR

13 . SPEKTROMETR FTIR Źródło Interferometr Michelsona Beamsplitter Lustro stałe Detektor Lustro ruchome Interferogram obraz interferencyjny będący różnicą dróg optycznych między wiązkami I 1 i I 2 ; transformata Fouriera widma promieniowania padającego na interferometr. Widmo jest całką Fouriera z interferogramu.

14 METODY POMIAROWE Transmitancja (ciecze, gazy, proszki, warstwy) Odbicie lustrzane (ciecze, cienkie warstwy, powierzchnie błyszczące) Odbicie rozproszone (głównie proszki) ATR (Całkowite Osłabione Odbicie) (wszystkie poza gazami) d p PRÓBKA KRYSZTAŁ

15 DLACZEGO FTIR? - Łatwa do wykonania analiza -Wymaga bardzo niewielkiego lub żadnego przygotowania próbki -Wyniki otrzymuje się w ciągu sekund do minut - Doskonałe narzędzie do analizy gazów, cieczy i ciał stałych - Metoda jest uniwersalna (dla różnych kształtów i wielkości próbek) - Możliwość oznaczeń jakościowych i ilościowych - Uzyskiwane wyniki są bardzo dokładne -Analiza FTIR może być niedestrukcyjna

16 AGILENT FTIR Przenośny Analizatory 5500 Badania wstępne Cary 630 Zaawans. Cary 660 Cary 670 Cary 680 Mikroskopia Cary 610 Cary

17 AGILENT CARY 630 Wymiary: Ciężar: 160 x 310 x 130 mm 3,8 kg NAJMNIEJSZY FTIR NA RYNKU!!!

18 AGILENT CARY 630 Cary 630 FTIR służący do wykonywania badań na poziomie wstępnym, który na zawsze zmieni podejście analityka do rutynowych badań w podczerwieni Użyteczny w wielu gałęziach badań, w tym: zapewnienie i kontrola jakości (przemysł chemiczny, farmaceutyczny), edukacja na poziomie akademickim

19 INNOWACYJNY CARY 630 Różnorodność metod, różnorodność próbek DialPath 630 moduł główny TumblIR Odbicie rozproszone Transmisja ATR diament

20 INNOWACYJNY CARY 630 Moduł główny Zminiaturyzowany interferometr Michaelsona 45 Wymiary: 8 x 8 x 13 cm Trwale wyjustowany Warunki próżniowe Rozdzielczość <2cm -1 Duża prędkość skanowania: 2 scany/sek (4cm -1 ) 3 scany/sek (8cm -1 ) Krótka droga między źródłem promieniowania a próbką wysoka wydajność energetyczna

21 INNOWACYJNY CARY 630 Optyka Beamsplitter KBr praca w warunkach laboratoryjnych Zakres spektralny: cm -1 Beamsplitter ZnSe praca w trudnych warunkach Zakres spektralny: cm -1

22 NIEZAWODNY CARY 630 Wywodzi się z grupy spektrometrów pozalobolatoryjnych Przenośne Analizatory Ręczne

23 INTUICYJNY CARY 630 Program Microlab

24 INTUICYJNY CARY 630 Szybka i latwa wymiana akcesoriów z automatycznym rozpoznawaniem i optymalizacją parametrów pracy

25 MODUŁ TRANSMISYJNY Klasyczne pomiary metodą FTIR Tabletki KBr, olej parafinowy, kuwety do pomiarów próbek ciekłych, itd. Otwarta komora próbki!!!

26 MODUŁ ATR KRYSZTAŁ DIAMENTOWY Pojedyncze odbicie (45 ) Wysoka wydajność energetyczna (>40% promieniowania źródła) Monolityczny kryształ diamentowy szeroki zakres spektralny Blokada stały docisk w czasie analizy próbek stałych

27 MODUŁ ROZPROSZONEGO ODBICIA Wysoce czuła analiza materiałów sypkich Złote lustro, materiał referencyjny (polistyren), 2 celki pomiarowe o Ø 10 mm

28 MODUŁ TUMBLIR Pomiary transmisyjne próbek stałych REWOLUCJA W ANALIZIE CIECZY METODA FTIR!!! Stała, standardowa droga optyczna 100 μm Optyka ZnSe zakres spektralny cm -1

29 KLASYCZNA ANALIZA CIECZY Trudności w napełnieniu kuwety cieczowej wysokie umiejętności operatora Długotrawałe i staranne czyszczenie kuwety pomiedzy pomiarami 4 próbki/godz.

30 MODUŁ TUMBLIR 1. Umieść próbkę na krysztale 2. Obróć część optyczną 3. Wykonaj pomiar 4. Umyj

31 MODUŁ DIALPATH 3 możliwe długości drogi optycznej 30, 50, 100 μm - standard 50, 100, 200 μm opcjonalnie Na życzenie klienta - wybrane Optyka ZnSe - zakres spektralny cm -1 Długość drogi optycznej (μm) Typowy zakres stężeń 30 < 0.1% 50 50% ppm % ppm % - 50 ppm

32 ZASTOSOWANIA Odczynniki chemiczne/kj: Określanie jakości odczynników, zapewnienie jakości składników pożywienia i produktów kosmetycznych, analiza wytworzonych materiałów, pomiar stężenia dodatków, analiza polimerów, kompozytówi innych materiałów technicznych pod względem składu i struktury, itd. Nauka wyższa: zajęcia dla studentów, prowadzenie badań w zakresie chemii analitycznej, organicznej i fizycznej, badania rutynowe syntezie organicznej i polimerów, charakteryzacja nieznanych lub nowootrzymanych związków, badania warstw i składników powierzchni, monitorowanie reakcji chemicznych i biologicznych w czasie, itd. Farmacja: identyfikacja substratów, analiza czystości otrzymanych leków, określanie budowy i oznaczanie ilościowe produktów reakcji, oznaczanie zanieczyszczeń w produktach, itd.

33 DLACZEGO WYBRAĆ AGILENT CARY 630 Układ modułowy (wybierz do swoich potrzeb analitycznych!) Intuicyjne oprogramowanie Innowacyjna metoda pomiaru próbek ciekłych Innowacyjne rozwiązania ATR Łatwość obsługi Niezawodność i trwałość (gwarancja: interferometr, źródło promieniowania) Wymiary Cena (!!!)

34 DZIĘKUJĘ ZA UWAGĘ