Absorpční fotometrie - v ultrafialové (UV) a viditelné (VIS) oblasti přechody mezi elektronovými stavy + ... - v infračervené (IČ) oblasti přechody mezi vibračními stavy + ... - v mikrovlnné oblasti přechody mezi rotačními stavy Absorpční fotometrie Absorpční fotometrie - přechody mezi elektronovými stavy Eel 1000 . Evib vibrační struktura elektronového spektra vibračně-rotační struktura - přechody mezi vibračními stavy Evib 100 000 . Erot rotační struktura vibračního spektra - přechody mezi rotačními stavy čistě rotační spektrum Absorpční fotometrie - přechody DOVOLENÉ a ZAKÁZANÉ - změna dipolového momentu během přechodu (operátor momentu přechodu) - symetrie molekuly (krystalu) - rychlost změny stavu - nejrychlejší pro elektronové přechody bběěhem elektronovhem elektronovéého pho přřechodu seechodu se nezmnezměěnníí geometrie molekulygeometrie molekuly FrankFrank--CondonCondonůůvv principprincip Absorpční fotometrie -- zzáákladnkladníí obecnobecnéé schschééma instrumentacema instrumentace 0 = Absorpční fotometrie -- jednopaprskovjednopaprskováá instrumentaceinstrumentace Absorpční fotometrie -- dvoupaprskovdvoupaprskováá instrumentaceinstrumentace ,,,,v prostoruv prostoru"" MOLEKULOVÁ absorpční/reflexní spektrometrie - VIDITELNÁ a UV oblast SROVNÁVACÍ PAPRSEK MĚRNÝ PAPRSEK Absorpční fotometrie -- dvoupaprskovdvoupaprskováá instrumentaceinstrumentace ,,,,vv ččasease"" Absorpční fotometrie -- mnohakanmnohakanáálovlováá detekcedetekce Absorpční fotometrie - základní veličiny PROPUSTNOST ABSORBANCE MOLÁRNÍ ABSORPČNÍ KOEFICIENT 0 = log-=A cl =A Absorpční fotometrie SPEKTRASPEKTRA -- zzáávislostvislost , A, A nebonebo nana -- vlnovvlnovéé ddéélcelce -- vlnovlnoččtutu -- frekvencifrekvenci -- energii fotonenergii fotonůů MOLEKULOVÁ SPEKTRA - pásy - oddělené - překrývající se 400350300250200 Wavelength (nm) 0.0 0.5 1.0 Absorbance Absorpční fotometrie MOLEKULOVMOLEKULOVÁÁ SPEKTRASPEKTRA ZZÁÁKLADNKLADNÍÍ PARAMETRY pPARAMETRY páássůů * poloha maxima (xMAX, ...) * výška /intenzita v maximu/ (h, ...) molární absorpční koeficient * šířka píku /,,pološířka"/ (w, Yh/2,...) ,,FWHM" - ,,plná šířka v polovině výšky" UV-vis spektrometrie UV-vis spektrometrie -- 6 TYP6 TYPŮŮ ppřřechodechodůů 1) - * - nejvyšší energie přechodu 2) n - * 3) - * 4) n - * 5) přenos náboje (CT charge-transfer) (MLCT) 6) přechody v ligandovém poli (LF) (d - d) - nejnižší energie přechodu UV-vis spektrometrie 1) - * PŘECHODY - orbitaly od jednoduchých vazeb - absorpce ve vzdálené UV oblasti pod 180 nm (,,vakuové UV") LÁTKY vykazující pouze - * PŘECHODY - VHODNÁ ROZPOUŠTĚDLA pro běžnou UV-vis spektrometrii ppřřííkladklad -- nasycennasycenéé alifatickalifatickéé uhlovoduhlovodííkyky UV-vis spektrometrie 2) n - * PŘECHODY - orbitaly s nevazebnými elektrony - heteroatomy (substituenty) nesoucí elektronový pár - O, Cl - absorpce pod 200 nm - VHODNÁ ROZPOUŠTĚDLA pro běžnou UV-vis spektrometrii CH3Cl (max = 173 nm) CH3OH (max = 184 nm) UV-vis spektrometrie 2) n - * PŘECHODY - N, S, Br, I - nad 200 nm - více heteroatomů v molekule posun max k vyšším hodnotám CH3I (max = 259 nm) CH2I2 (max = 292 nm) CHI3 (max = 349 nm) UV-vis spektrometrie 3) - * PŘECHODY - dvojné vazby -C=C- více konjugovaných dvojných vazeb posun max k vyšším hodnotám -C=C- (max = 170 nm) -C=C-C=C- (max = 220 nm) -C=C-C=C-C=C- (max = 260 nm) -C=C-C=C-C=C-C=C- (max = 300 nm) -C=C-C=C-C=C-C=C-C=C- (max = 340 nm) UV-vis spektrometrie 4) n - * PŘECHODY - dvojné vazby a atomy nesoucí elektronový pár -C=O, -C=S, -C=N- mnohdy možný jak - *, tak n - * přechod - energie přechodu n - * nižší vůči energii přechodu - * v téže molekule na téže funkční skupině - energie přechodu n - * silně ovlivněna typem atomu nesoucím elektronový pár UV-vis spektrometrie CHROMOFORYCHROMOFORY -- skupiny odpovskupiny odpověědndnéé za absorpci zza absorpci záářřeneníí AUXOCHROMYAUXOCHROMY -- skupiny zpskupiny způůsobujsobujííccíí posunposun absorpabsorpččnnííchch maximmaxim -- skupiny zpskupiny způůsobujsobujííccíí zvýzvýššeneníí intenzity pintenzity páássůů -- -OH, -NH2, halogeny -- vliv na zmvliv na změěnunu dipolovdipolovééhoho momentu pmomentu přřii ppřřechoduechodu UV-vis spektrometrie BATHOCHROMNBATHOCHROMNÍÍ efektefekt -- ,,,,ččervený posunervený posun"" HYPSOCHROMNHYPSOCHROMNÍÍ efektefekt -- ,,,,modrý posunmodrý posun"" HYPERCHROMICKÝ efektHYPERCHROMICKÝ efekt -- zvýzvýššeneníí intenzityintenzity absorpceabsorpce HYPOCHROMNHYPOCHROMNÍÍ efektefekt -- snsníížženeníí intenzityintenzity absorpceabsorpce UV-vis spektrometrie EFEKTY ROZPOUEFEKTY ROZPOUŠŠTTĚĚDELDEL -- polarita rozpoupolarita rozpouššttěědeldel -- vliv na polohuvliv na polohu * hladin* hladin -- ststřřednedníí pokles s rpokles s růůstem polaritystem polarity -- vliv na polohu n hladinvliv na polohu n hladin -- silný pokles s rsilný pokles s růůstem polaritystem polarity -- vliv na polohuvliv na polohu hladinhladin -- slabý pokles s rslabý pokles s růůstem polaritystem polarity UV-vis spektrometrie EFEKTY ROZPOUEFEKTY ROZPOUŠŠTTĚĚDELDEL -- polarita rozpoupolarita rozpouššttěědeldel -- vliv na polohu nvliv na polohu n -- * p* přřechodechodůů -- rrůůst polarityst polarity -- ,,,,modrý posunmodrý posun"" -- pokles polaritypokles polarity -- ,,,,ččervený posunervený posun"" -- vliv na polohuvliv na polohu -- * p* přřechodechodůů -- rrůůst polarityst polarity -- ,,,,ččervený posunervený posun"" -- pokles polaritypokles polarity -- ,,,,modrý posunmodrý posun"" UV-vis spektrometrie EFEKTY ROZPOUEFEKTY ROZPOUŠŠTTĚĚDELDEL UV-vis spektrometrie 5) přenos náboje (CT charge-transfer) ppřřenos elektronu z jednenos elektronu z jednéé ččáásti molekulysti molekuly na druhouna druhou -- donor a akceptor elektronudonor a akceptor elektronu např. MLCT - metal to ligand charge transfer LMCT - ligand to metal charge transfer Fe2+ a o-fenathrolin benzen a jod toluen a chloroform UV-vis spektrometrie 6) přechody v ligandovém poli (LF) (d - d) - nejnižší energie přechodu -- ppřřechody ve viditelnechody ve viditelnéé aažž blblíízkzkéé infrainfraččervenervenéé oblastioblasti -- sejmutsejmutíí degenerace ddegenerace d--orbitalorbitalůů vlivemvlivem ligandovligandovééhoho polepole -- geometrickgeometrickáá struktura komplexstruktura komplexůů -- oktaedrickoktaedrickéé polepole -- např. 6 jednodonorových ligandů -- tetraedricktetraedrickéé polepole -- např. 4 jednodonorové ligandy UV-vis spektrometrie 6) přechody v ligandovém poli (LF) (d - d) - nejnižší energie přechodu UV-vis spektrometrie 6) přechody v ligandovém poli (LF) (d - d) - nejnižší energie přechodu -- spektrochemickspektrochemickáá řřadaada ligandligandůů -- odod liganduligandu s nejmens nejmenšíšímm úúččinkem poinkem po ligandligand s nejvs nejvěěttšíšímm úúččinkeminkem ppřřííklady zeklady ze spektrochemickspektrochemickéé řřadyady I, Br, Cl, F, ethanol, voda, SCN, NH3, ethylendiamin, o-fenanthrolin, C=O UV-vis spektrometrie INSTRUMENTACEINSTRUMENTACE - zdroje záření -- UV oblastUV oblast - vodíková výbojka - deuteriová výbojka (160 - 380 nm) - rtuťová výbojka -- viditelnviditelnáá oblastoblast - wolframová žárovka - halogenová žárovka (360 - 2200 nm) UV-vis spektrometrie INSTRUMENTACEINSTRUMENTACE -- kyvetovýkyvetový materimateriááll -- kkřřemenemen -- sklo (jen VIS)sklo (jen VIS) -- ,,,,plexiskloplexisklo"" -- mmřříížžkovkovéé monochrommonochromáátorytory -- fotonfotonáásobisobiččee, diodov, diodováá pole, CCDpole, CCD - příp. pásové a hranové filtry Kvantitativní spektrometrie - specifické aspekty jednotlivých metod MOLEKULOVÁ absorpční/reflexní spektrometrie - VIDITELNÁ a UV oblast - pásové spektrum - malý počet širokých pásů - většinou v absorpčním módu ANALÝZA ANORGANICKÝCH SOLÍ - UV oblast ANALÝZA ORGANICKÝCH LÁTEK ANALÝZA KOORDINAČNÍCH SLOUČENIN ANALÝZA PRODUKTŮ ENZYMATICKÝCH REAKCÍ