Апсорпциона спектроскопија
Апсорпциона спектроскопија се односи на спектроскопске технике које мере апсорпцију зрачења,[1][2][3] насталу услед интеракције са узорком, као функцију фреквенције или таласне дужине.[4] Узорак апсорбира енергију (нпр. фотоне) из извора зрачења при чему постоји разлика у интензитету апсорпције у зависности од фреквенције. Зависност интентитета апсорпције од фреквенције (или таласне дужине) представља апсорпциони спектар. Апсорпциона спектроскопија има примену у аналитичкој хемији као техника којом је могуће квалитативно и квантитативно одредити неку супстанцу (нпр. инфрацрвена спектроскопија, УВ-видљива спектроскопија).
Постоји широк опсег експерименталних приступа за мерење апсорпционих спектра. Најчешћи аранжман је директно усмеравање генерисаног снопа зрачења на узорак и детекција интензитета радијације која пролази кроз њега. Пренесена енергија може се користити за израчунавање апсорпције. Извор, диспозиција узорка и техника детекције значајно се разликују у зависности од фреквенцијског опсега и сврхе експеримента.
Главне врсте апсорпционе спектроскопије су наведене у следећој табели.[5]
| Ср. бр | Електромагнетна радијација | Спектроскопски тип |
|---|---|---|
| 1 | X-зраци | X-зрачна апсорпциона спектроскопија[6][7] |
| 2 | УВ - видљива | УВ-Вис апсорпциона спектроскопија |
| 3 | ИР | Инфрацрвена апсорпциона спектроскопија |
| 4 | Микроталаси | Микроталасна апсорпциона спектроскопија |
| 5 | Радио таласи | Електронски спински резонантна спектроскопија[8][9] |
Апсорпциони спектар[уреди | уреди извор]
Апсорпциони спектар неке супстанце представља део упадног зрачења који је супстанца апсорбовала у одређеном рангу фреквенција. Апсорпциони спектар је примарно одређен атомским и молекуларним саставом супстанце.[1][2][3] Највећа је вероватноћа да ће зрачење бити апсорбовано на фреквенцијама које одговарају енергетској разлици између енергетских нивоа молекуле. Апсорпција која се догађа услед прелаза између два енергетска стања представља апсорпциону линију, а спектар се обично састоји од већег броја линија.[15][16] Апсорпција до које долази услед прелаза између два стања се назива апсорпционом линијом и спектар се типично састоји од мноштва линија.[17] У зависности од средине у којој се налази молекула, спектар ће имати одређену ширину и облик.
Основна теорија[уреди | уреди извор]
Апсорпционе линије су типично класификоване према природи квантно-механичке промјене индуковане у атому или молекулу. Нпр. ротационе линије се појављују када се мења ротационо стање молекуле. Ротационе линије припадају микроталасном делу спектра.[18] Вибрационе линије су последица промене вибрационог стања молекуле и припадају инфрацрвеном подручју електромагнетног спектра.[19]
Енергија повезана са квантно-механичком променом је пвенствена одредница фреквенције апсорпционе линије, мада фреквенција може бити померена услед неколико типова интеракција. Електрична и магнетна поља могу проузроковати помак. Интеракције са суседним молекулама могу проузроковати помаке. На пример, апсорпционе линије молекула у гасној фази могу се значајно померати када је тај молекул у течном или чврстом стању, и стога формира јаче интеракције са суседним молекулима.
Ширина и облик апсорпционих линија се одређују инструментом који се користи за посматрање материјала који апсорбује зрачење и физичког окружења тог материјала. Уобичајено је да линије имају облик Гаусове или Лоренцове дистрибуције. Такође је уобичајено да се линија описује искључиво интензитетом и ширином, уместо да се карактерише целокупан облик.
Интегрисани интензитет - добијен интегрисањем подручја испод апсорпционе линије - пропорционалан је количини присутне апсорбујуће супстанце. Интензитет је такође повезан са температуром материје и квантно механичком интеракцијом између зрачења и апсорбера. Ова интеракција се квантификује моментом транзиције и зависи од одређеног доњег стања из којег транзиција полази, као и горњег стања са којим је повезана.
Ширина апсорпционих линија може се одредити спектрометром који се користи за њихово снимање. Спектрометри имају својствена ограничења у погледу ширине линија које могу да разреше, тако да уочена ширина може да буде на овој граници. Ако је ширина већа од лимита резолуције, тада је првенствено одређена окружењем апсорбера. Течни или чврсти апсорбери, у којима суседни молекули формирају снажне међусобне интеракције, имају тенденцију стварања ширих апсорпционих линија од гаса. Повећање температуре или притиска апсорбујућег материјала исто тако резултира тенденцијом повећања ширине линије. Често се дешава да неколико суседних прелаза буду довољно близу једни другима да се њихове линије преклапају и резултирајућа свеукупна линија је стога шира.
Релатион то трансмиссион спецтрум[уреди | уреди извор]
Спектри апсорпције и трансмисије представљају еквивалентне информације, и једни се могу израчунати из других математичком трансформацијом. Трансмисиони спектар има свој максимални интензитет на таласним дужинама где је апсорпција најслабија, јер се кроз узорак преноси више светлости. Апсорпциони спектар има свој максимални интензитет на таласним дужинама где је апсорпција најјача.
Види још[уреди | уреди извор]
Референце[уреди | уреди извор]
- ^ а б Модерн Спецтросцопy (Папербацк) . Ј. Мицхаел Холлас. ИСБН 978-0-470-84416-8. Недостаје или је празан параметар
|титле=(помоћ) - ^ а б Сyмметрy & Спецтросцопy: Ан Интродуцтион то Вибратионал анд Елецтрониц Спецтросцопy (Папербацк) . Даниел C. Харрис, Мицхаел D. Бертолуцци. ИСБН 978-0-486-66144-5. Недостаје или је празан параметар
|титле=(помоћ) - ^ а б Спецтра оф Атомс анд Молецулес . Петер Ф. Бернатх. ИСБН 978-0-19-517759-6. Недостаје или је празан параметар
|титле=(помоћ) - ^ Доналд А. МцQуаррие; Јохн D. Симон (1997). Пхyсицал Цхемистрy: А Молецулар Аппроацх (1ст изд.). Университy Сциенце Боокс. ИСБН 0935702997.
- ^ Кумар, Пранав (2018). Фундаменталс анд Тецхниqуес оф Биопхyсицс анд Молецулар биологy. Неw Делхи: Патхфиндер публицатион. стр. 33. ИСБН 978-93-80473-15-4.
- ^ „Интродуцтион то X‐Раy Абсорптион Фине Струцтуре (XАФС)”, X-Раy Абсорптион Спецтросцопy фор тхе Цхемицал анд Материалс Сциенцес, Цхицхестер, УК: Јохн Wилеy & Сонс, Лтд, стр. 1—8, 2017-11-24, ИСБН 978-1-118-67616-5, дои:10.1002/9781118676165.цх1, Приступљено 2020-09-28
- ^ Yано Ј, Yацхандра ВК (2009-08-04). „X-раy абсорптион спецтросцопy”. Пхотосyнтхесис Ресеарцх. 102 (2–3): 241—54. ПМЦ 2777224
. ПМИД 19653117. дои:10.1007/с11120-009-9473-8.
- ^ Завоискy Е (1945). „Спин-магнетиц ресонанце ин парамагнетицс”. Физицхескиĭ Зхурнал. 9: 211—245.
- ^ Завоискy Е (1944). Парамагнетиц Абсорптион ин Перпендицулар анд Параллел Фиелдс фор Салтс, Солутионс анд Металс (Теза).
- ^ Цхарлес П. Слицхтер (1963). Принциплес оф магнетиц ресонанце: wитх еxамплес фром солид стате пхyсицс. Харпер & Роw. ИСБН 9783540084761.
- ^ Струцтурал биологy : працтицал НМР апплицатионс (ПДФ) (2нд изд.). Спрингер. 6. 9. 2012. стр. 67. ИСБН 978-1-4614-3964-6. Приступљено 7. 12. 2018.
- ^ Хеарнсхаw, Ј.Б. (1986). Тхе аналyсис оф старлигхт. Цамбридге: Цамбридге Университy Пресс. стр. 27. ИСБН 978-0-521-39916-6.
- ^ Фраунхофер, Јосепх (1814). "Бестиммунг дес Брецхунгс- унд дес Фарбен-Зерстреуунгс - Вермöгенс версцхиеденер Гласартен, ин Безуг ауф дие Верволлкоммнунг ацхроматисцхер Фернрöхре"] (Детерминатион оф тхе рефрацтиве анд цолор-дисперсинг поwер оф дифферент тyпес оф гласс, ин релатион то тхе импровемент оф ацхроматиц телесцопес). 5. Денксцхрифтен дер Кöниглицхен Академие дер Wиссенсцхафтен зу Мüнцхен. стр. 193—226.
- ^ Јенкинс, Францис А.; Wхите, Харвеy Е. (1981). Фундаменталс оф Оптицс (4тх изд.). МцГраw-Хилл. стр. 18. ИСБН 978-0-07-256191-3.
- ^ Wеинберг, С. (2002). Тхе Qуантум Тхеорy оф Фиелдс. I. Цамбридге Университy Пресс. ИСБН 978-0-521-55001-7.
- ^ Гриффитхс, Давид Ј. (2004). Интродуцтион то Qуантум Мецханицс (2нд ед.). Прентице Халл. ИСБН 978-0-13-111892-8.
- ^ Ротхман, L.С.; Гордон, I.Е.; Бабиков, Y.; Барбе, А.; Цхрис Беннер, D.; Бернатх, П.Ф.; Бирк, M.; Биззоццхи, L.; Боудон, V.; Броwн, L.Р.; Цампаргуе, А.; Цханце, К.; Цохен, Е.А.; Цоудерт, L.Х.; Деви, V.M.; Дроуин, Б.Ј.; Фаyт, А.; Флауд, Ј.-M.; Гамацхе, Р.Р.; Харрисон, Ј.Ј.; Хартманн, Ј.-M.; Хилл, C.; Ходгес, Ј.Т.; Јацqуемарт, D.; Јоллy, А.; Ламоуроуx, Ј.; Ле Роy, Р.Ј.; Ли, Г.; Лонг, D.А.; et al. (2013). „The HITRAN2012 molecular spectroscopic database” (PDF). Journal of Quantitative Spectroscopy and Radiative Transfer. 130: 4—50. Bibcode:2013JQSRT.130....4R. ISSN 0022-4073. doi:10.1016/j.jqsrt.2013.07.002.
- ^ Gordy, W. (1970). A. Weissberger, ур. Microwave Molecular Spectra in Technique of Organic Chemistry. IX. New York: Interscience.
- ^ Atkins PW, de Paula J (2009). Elements of physical chemistry (5th изд.). Oxford: Oxford U.P. ISBN 978-0-19-922672-6.
Literatura[уреди | уреди извор]
- Hearnshaw, J.B. (1986). The analysis of starlight. Cambridge: Cambridge University Press. стр. 27. ISBN 978-0-521-39916-6.
- Myles W. Jackson, Joseph von Fraunhofer and the Craft of Precision Optics (MIT Press, 2000).
- Bratteli, Ola; Robinson, Derek W. (1987). Operator Algebras and Quantum Statistical Mechanics 1. Springer. ISBN 978-3-540-17093-8. 2nd edition. In particular, see Sec. 2.3.
- Bengtsson, I.; Życzkowski, K. (2006). Geometry of Quantum States. Cambridge: Cambridge University Press., second, revised edition (2017)
- Isham, Chris J (1995). Lectures on Quantum Theory: Mathematical and Structural Foundations. Imperial College Press. ISBN 978-1-86094-001-9.
- Atkins, P. W.; de Paula, J. (2006). „Molecular Spectroscopy: Section: Pure rotation spectra”. Physical Chemistry
(8th изд.). Oxford University Press. стр. 431–469. ISBN 0198700725. - Banwell, Colin N.; McCash, Elaine M. (1994). Fundamentals of Molecular Spectroscopy (4th изд.). McGraw-Hill. ISBN 0-07-707976-0.
- Brown, John M.; Carrington, Alan (2003). Rotational spectroscopy of diatomic molecule. Cambridge University Press. ISBN 0-521-53078-4.
- Hollas, M. J. (1996). Modern Spectroscopy (3rd изд.). Wiley. ISBN 0471965227.
- Kroto, H. W. (2003). Molecular Rotation Spectroscopy. Dover. ISBN 0-486-49540-X.
- McQuarrie, Donald A. (2008). Quantum Chemistry. University Science Books. ISBN 978-1-891389-50-4.
- Townes, Charles H.; Schawlow, Arthur L. (1975). Microwave Spectroscopy. Dover. ISBN 978-0-486-61798-5.
- Kovács, István (1969). Rotational Structure in the Spectra of Diatomic Molecules. Adam Hilger. ISBN 0852741421.
- Wollrab, James E. (1967). Rotational spectra and molecular structure. Academic Press. ISBN 148319485X.
- J. F. James and R. S. Sternberg (1969), The Design of Optical Spectrometers (Chapman and Hall Ltd)
- James, John (8. 2. 2007). Spectrograph Design Fundamentals. Cambridge University Press. ISBN 978-0-521-86463-3.
- Browning, John (1882), How to work with the spectroscope : a manual of practical manipulation with spectroscopes of all kinds
- Palmer, Christopher (2020). Diffraction Grating Handbook (8th изд.). MKS Newport.
Spoljašnje veze[уреди | уреди извор]
- Solarni apsorpcioni spektar
- Simulacija vidljivog apsorpcionog spektra Архивирано на сајту Wayback Machine (1. новембар 2016)
- Плот База података апсорпционих интензитета Архивирано на сајту Wayback Machine (11. април 2022)
