Konwersatorium ze Spektroskopii Molekularnej III ROK

Transkrypt

1 Konwersatorium ze Spektroskopii Molekularnej III ROK Tematy: Teoria grup (dr M. Andrzejak) Spektroskopia absorpcyjna w podczerwieni (dr hab. E. Mikuli) Absorpcyjna spektroskopia elektronowa (dr hab. A. Migdał-Mikuli) Spektrometria mas (dr A. Kraj, mgr. A. Bierczyńska, mgr. T. Dyląg) Spektroskopia elektronowego rezonansu paramagnetycznego (dr A. Adamski, dr K. Kruczała) Spektroskopia jądrowego rezonansu magnetycznego (dr A. Kolasa) Spektroskopia normalnego i rezonansowego efektu Ramana, (dr K. Małek) 1. Obecność studentów na zajęciach jest obowiązkowa (dopuszcza się jedną nieusprawiedliwioną obecność za wyjątkiem zajęć z kolokwium). Usprawiedliwienie należy okazać K. Małek w ciągu tygodnia od dnia zakończenia zwolnienia lekarskiego. 2. Obecność na wszystkich kolokwiach obowiązkowa. W przypadku usprawiedliwionej nieobecności należy napisać kolokwium (nie więcej niż dwa) w terminach dodatkowych w trakcie trwania semestru zimowego (patrz rozkład zajęć). Nieusprawiedliwiona obecność na kolokwium oznacza brak zaliczenia z konwersatorium. 3. Nie istnieje możliwość pisania poprawy kolokwium. 4. Stwierdzenie niesamodzielności i nierzetelności w trakcie pisania kolokwium uniemożliwia uzyskania zaliczenia z konwersatorium. 5. Jeden temat konwersatoryjny prowadzony jest przez 3 zajęcia z jedną grupą. 6. Każda grupa zalicza konwersatoria u prowadzącego, bezpośrednio po zakończeniu danego tematu (na trzecich zajęciach). Zaliczenie powinno być w formie pisemnej, punktacja 0-10 pkt. Wyniki z zaliczeń będą wywieszane na tablicy informacyjnej obok p Zaliczenie końcowe będzie średnią zaliczeń z 7 tematów konwersatoryjnych. 8. Końcowa ocena z zaliczenia będzie wystawiana na podstawie następującego przeliczenia: pkt bdb pkt db pkt db pkt dst pkt dst poniżej 5.9 pkt ndst 9. W przypadku nie otrzymania zaliczenia z przedmiotu Konwersatorium ze Spektroskopii Molekularnej w pierwszym terminie studenci będą mogli ubiegać się o zaliczenie w sesji poprawkowej. Studenci, którzy nie zaliczą konwersatorium nie mogą przystąpić do ćwiczeń laboratoryjnych ze Spektroskopii Molekularnej.

2 Konwersatorium ze Spektroskopii Molekularnej Semestr zimowy 2004/2005 Data TG IR UV-VIS MS EPR NMR NR i RR 11 X A 1 A 2 A 3 B 1 B 2 B 3 C 1 12 X A 1 A 2 A 3 B 1 B 2 B 3 C 1 18 X A 1 A 2 A 3 B 1 B 2 B 3 C 1 19 X A 2 A 3 B 1 B 2 B 3 C 1 C 2 25 X A 2 A 3 B 1 B 2 B 3 C 1 C 2 26 X A 2 A 3 B 1 B 2 B 3 C 1 C 2 8 XI A 3 B 1 B 2 B 3 C 1 C 2 A 1 9 XI A 3 B 1 B 2 B 3 C 1 C 2 A 1 15 XI A 3 B 1 B 2 B 3 C 1 C 2 A 1 16 XI B 1 B 2 B 3 C 1 C 2 A 1 A 2 22 XI B 1 B 2 B 3 C 1 C 2 A 1 A 2 23 XI B 1 B 2 B 3 C 1 C 2 A 1 A 2 29 XI B 2 B 3 C 1 C 2 A 1 A 2 A 3 30 XI B 2 B 3 C 1 C 2 A 1 A 2 A 3 6 XII B 2 B 3 C 1 C 2 A 1 A 2 A 3 7 XII B 3 C 1 C 2 A 1 A 2 A 3 B 1 13 XII B 3 C 1 C 2 A 1 A 2 A 3 B 1 14 XII B 3 C 1 C 2 A 1 A 2 A 3 B 1 3 I C 1 C 2 A 1 A 2 A 3 B 1 B 2 4 I C 1 C 2 A 1 A 2 A 3 B 1 B 2 10 I C 1 C 2 A 1 A 2 A 3 B 1 B 2 11 I C 2 A 1 A 2 A 3 B 1 B 2 B 3 17 I C 2 A 1 A 2 A 3 B 1 B 2 B 3 18 I C 2 A 1 A 2 A 3 B 1 B 2 B 3 24 I 25 I TERMINY PISANIA KOLOKWIUM Z USPRAWIEDLIWIONĄ NIEOBECNOŚCIĄ TG -Teoria grup; IR - Spektroskopia absorpcyjna w podczerwieni; UV-VIS Absorpcyjna spektroskopia elektronowa; MS - Spektrometria mas; EPR Spektroskopia elektronowego rezonansu paramagnetycznego; NMR - Spektroskopia jądrowego rezonansu magnetycznego; NR i RR Spektroskopia normalnego i rezonansowego efektu rozproszenia Ramana. Terminy zajęć dla poszczególnych grup: poniedziałek wtorek A 1 A 2 A 3 B 1 B 2 B 3 C 1 C s s. R s. R s. R s. R s s s s. R s. R s. R s. R s. R s. R s s. R 11

3 Wybrane zagadnienia z teorii grup i jej zastosowań Prowadzący: dr Marcin Andrzejak A. Podstawy. 1. Pojęcie grupy, podgrupy i klasy. 2. Elementy i operacje symetrii, grupy punktowe symetrii. 3. Reprezentacje grup; reprezentacje przywiedlne i nieprzywiedlne. 4. Małe twierdzenie o ortogonalności. Tabele charakterów. 5. Iloczyn prosty reprezentacji i jego rozkład. B. Zastosowania: 1. Wyznaczanie grup punktowych cząsteczek, wyznaczanie klas w ramach grupy. 2. Określanie symetrii oscylacji molekularnych oraz ich aktywności w widmach w podczerwieni i widmach ramanowskich operator rzutowania i reguły wyboru. 3. Reguły wyboru dla przejść elektronowych. Symetria orbitali molekularnych. Wyznaczanie symetrii stanów elektronowych. 4. Wstęp do teorii pola krystalicznego. Rozkład termu atomowego na reprezentacje w danej grupie symetrii. Cotton F.A. Teoria grup. Zastosowania w chemii. Eyring H., Walter J., Kimball G.E., Chemia kwantowa.

4 Spektroskopia absorpcyjna w podczerwieni (IR) Prowadzący: dr hab. Edward Mikuli Konsultacje: p.120a, poniedziałek Podstawy spektroskopii: a. natura promieniowania elektromagnetycznego jego cechy i widmo; charakterystyka obszaru bliskiej, średniej i dalekiej podczerwieni b. absorpcja promieniowania elektromagnetycznego; prawdopodobieństwo absorpcji; moment przejścia reguły wyboru; prawa rządzące absorpcją c. czynniki determinujące kształt, intensywność i szerokość pasma absorpcyjnego d. formy energii molekuł; kwantowanie energii; obsadzenie poziomów energetycznych rozkład Maxwell-Boltzmanna. 2. Struktura widm absorpcyjnych molekuł dwuatomowych: a. widmo rotacyjne b. widmo oscylacyjne c. widmo rotacyjno oscylacyjne. 3. Zarys struktury widm absorpcyjnych molekuł wieloatomowych: a. widmo rotacyjne b. widmo oscylacyjne; drgania normalne; klasyfikacja drgań; zastosowanie teorii grup w określaniu reguł wyboru. 4. Aparatura do rejestracji widm absorpcyjnych w podczerwieni: a. spektrometry podczerwieni b. spektrometry z transformacją Fouriera. 5. Zastosowanie spektroskopii w podczerwieni do określenia struktury molekuł: a. wyznaczenie odległości międzyjądrowych w molekułach dwuatomowych na podstawie widma rotacyjnego i oscylacyjno-rotacyjnego b. wyznaczenie struktury molekuł wieloatomowych z widma oscylacyjnego c. przejawy oddziaływań wewnątrz i międzymolekularnych w widmach oscylacyjnych. Podstawy spektroskopii molekularnej Z. Kęcki, PWN Warszawa 1992 (lub wydanie PWN Warszawa 1975) Fizyka Chemiczna dynamika molekuł na tle różnych metod badawczych pod red. J. Janik, PWN Warszawa 1989

5 Spektroskopia absorpcyjna UV-VIS Prowadzący: dr hab. Anna Migdał-Mikuli Konsultacje: p.120a, poniedziałek Podstawy spektroskopii: natura promieniowania elektromagnetycznego formy energii molekuł prawdopodobieństwo absorpcji i emisji promieniowania parametry pasma spektralnego rodzaje spektroskopii. 2. Widmo elektronowe: charakterystyka stanów elektronowych energia stanów elektronowych oddziaływanie promieniowania ze stanami elektronowymi aparatura do rejestracji widm elektronowych metodyka spektroskopii obszaru widzialnego i nadfioletu. 3. Zastosowanie spektroskopii elektronowej: widmo elektronowe molekuł dwuatomowych przejścia wibronowe i zasada Francka-Condona widmo elektronowe molekuł wieloatomowych chromofory przejścia z przeniesieniem ładunku przejścia typu d-d przejawy oddziaływań wewnątrz i międzymolekularnych w widmie elektronowym. 4. Fluoroscencja i fosforoscencja: zanik wzbudzenia diagram Jabłońskiego reguła Stokesa. Podstawy spektroskopii molekularnej Z. Kęcki, PWN Warszawa 1992 (lub wydanie PWN Warszawa 1975) Molekularna mechanika kwantowa P.W. Atkins Fizyka Chemiczna dynamika molekuł na tle różnych metod badawczych pod red. J. Janik, PWN Warszawa 1989

6 Spektrometria masowa Prowadzący: dr Agnieszka Kraj, mgr Anna Bierczyńska, mgr Tomasz Dyląg Podstawowe pojęcia: dalton, rozdzielczość, czułość, kalibracja, optymalizacja, m/z, jon molekularny, jon pseudomolekularny, jon macierzysty, pik podstawowy, masa monoizotopowa i uśredniona, widmo masowe, chromatogram masowy. Konwersatorium 1. Zastosowania spektrometrii masowej. Budowa i zasada działania spektrometru masowego. Metody jonizacji próbki (EI, CI, ICP, ESI, MALDI, DIOS). Analizatory (ITD, B, E, TOF, Q, ICR). Detektory. Konwersatorium 2. Podstawy analizy widm masowych. Wielokrotna jonizacja. Analiza substancji wysokocząsteczkowych. Analiza polimerów. Rozdzielczość. Powstawanie adduktów. MS/MS i MS n. Konwersatorium 3. HPLC-MS. GC-MS. Kolokwium. E. de Hoffmann, J. Charette, V. Stroobant Spektrometria mas. R. A.W. Johnstone, M. E. Rose Spektrometria mas. Adam S. Płaziak Spektrometria masowa związków organicznych. J.Silberring, R. Ekman (editor) Mass spectrometry and hyphenated techniques in neuropeptide research. T. A.Lee A beginner s guide to mass spectral interpretation.

7 Tematyka konwersatorium Podstawowe pojęcia i definicje Spektroskopia EPR Prowadzący: dr Andrzej Adamski, p.35, tel dr Krzysztof Kruczała, p.35, tel konsultacje: poniedziałek Źródła magnetyzmu: momenty magnetyczne związane ze spinem elektronowym i jądrowym oraz orbitalnym momentem pędu: 1.1. sprzężenie spinowo orbitalne, wypadkowe liczby kwantowe, 1.2. wypadkowy moment pędu i moment magnetyczny, wzór Landègo. Zjawisko rezonansu 2. Oddziaływanie momentu magnetycznego z polem magnetycznym: 2.1. rozszczepienie zeemanowskie, warunek rezonansu, reguły wyboru, 2.2. postać i podstawowe parametry izotropowego widma EPR, 2.3. procesy relaksacji. Oddziaływania nadsubtelne 3. Mechanizmy sprzężenia nadsubtelnego: 3.1. oddziaływanie kontaktowe i dipolowe, 3.2. polaryzacja spinowa, 3.3. hamiltonian spinowy dla przypadku S = ½, I > 0. Analiza typowych widm 4. Widma izotropowe S = ½, I > 0: 4.1. oddziaływanie z jednym jądrem, 4.2. oddziaływanie z wieloma jądrami (równocennymi i nierównocennymi). R. Kirmse & J. Stach Spektroskopia EPR zastosowania w chemii M. Symons Spektroskopia EPR w chemii i biochemii P. Atkins Chemia Fizyczna rozdz. 12,13,18 A. Gołębiewski Elementy Mechaniki i Chemii Kwantowej str część literatury dostępna jest w pokoju 35

8 Spektroskopia Magnetycznego Rezonansu Jądrowego Prowadzący: dr Anna Kolasa Konsultacje: p.325, poniedziałek Plan konwersatorium: 1. Wprowadzenie podstawowych pojęć i omówienie fizycznych podstaw spektroskopii NMR (spin jądrowy, rozszczepienie poziomów energetycznych w polu magnetycznym, absorpcja promieniowania przez jądro umieszczone w polu magnetycznym, reguły wyboru spektroskopii NMR, obsadzenie spinowych poziomów energetycznych, magnetyzacja) 2. Impulsowy eksperyment NMR (rotujący układ współrzędnych, zachowanie magnetyzacji pod wpływem przyłożonego impulsu, FID, transformacja Fouriera) 3. Ekranowanie jądra i przesunięcie chemiczne (efekty diamagnetyczny i paramagnetyczny, anizotropia, efekt międzyatomowych prądów diamagnetycznych) 4. Sprzężenie spinowo-spinowe (stałe sprzężenia bliskiego i dalekiego zasięgu, odsprzęganie spinów) 5. Procesy relaksacyjne (relaksacja spinowo-spinowa i spinowo-sieciowa, równania Blocha) 6. Jądrowy efekt Overhausera (NOE) 7. Aparatura NMR 8. Analiza widm NMR wysokiej zdolności rozdzielczej 9. Spektroskopia 1 H NMR a spektroskopia NMR innych jąder (podobieństwa i różnice) 10. Zakres zastosowań spektroskopii NMR H. Günther: Spektroskopia magnetycznego rezonansu jądrowego; PWN Warszawa 1983 P. W. Atkins: Podstawy Chemii Fizycznej; PWN Warszawa 2001 Praca zbiorowa pod redakcją W. Zielińskiego i A. Rajcy: Metody spektroskopowe i ich zastosowanie do identyfikacji związków organicznych; WNT Warszawa 1995, 2000 Praca zbiorowa pod redakcją J. Janikowej: Fizyka Chemiczna; PWN Warszawa 1989 A. Ejchart, L. Kozerski: Spektrometria Magnetycznego Rezonansu Jądrowego PWN Warszawa 1981, 1988 K. H. Hausser, J. R. Kalbitzer: NMR w Biologii i Medycynie; Wydawnictwo Naukowe UAM, Poznań 1993

9 Spektroskopia normalnego i rezonansowego efektu Ramana (NR i RR) Prowadzący: dr Kamilla Małek Konsultacje: p.158, poniedziałek Widma oscylacyjne: model oscylatora harmonicznego i enharmonicznego energia oscylacji molekuł częstość oscylacji a struktura molekuły efekt izotopowy. 2. Widma rotacyjne: molekuła jako rotator sztywny i niesztywny energia rotacji. 3. Zarys struktury widm molekuł wieloatomowych, wpływ symetrii molekuły na widmo, częstości charakterystyczne. 4. Oddziaływanie promieniowania z oscylującymi molekułami. Klasyczna spektroskopia ramanowska (NR): teoria polaryzowalności Placzka przejścia stokesowskie i antystokesowskie prawdopodobieństwo przejść polaryzowalność reguły wyboru współczynnik depolaryzacji. 6. Rezonansowa spektroskopia ramanowska (RR) na przykładzie żelazoporfiryn: Opis fizyczny procesu Współczynnik depolaryzacji linii RR. 7. Porównanie klasycznego i rezonansowego efektu ramanowskiego oraz fluorescencji, fosforescencji i spektroskopii absorpcyjnej w podczerwieni (struktura oscylacyjna) 8. Aparatura pomiarowa: Zasada działania lasera, monochromatora, fotopowielacza Sposób przygotowania próbek do pomiarów Techniki pomiarowe Zalety i wady stosowanej aparatury, technik pomiarowych. Podstawy spektroskopii molekularnej Z. Kęcki, PWN Warszawa 1992 (lub wydanie PWN Warszawa 1975) Spektroskopia Raman i IR J. Twardowski, P. Anzenbacher, PWN Warszawa 1988 Fizyka Chemiczna dynamika molekuł na tle różnych metod badawczych pod red. J. Janik, PWN Warszawa 1989