Apsorpciona infracrvena spektrofotometrija

Μέγεθος: px

Εμφάνιση ξεκινά από τη σελίδα:

Download "Apsorpciona infracrvena spektrofotometrija"

Ἐλιούδ Καραβίας
6 χρόνια πριν
Προβολές:

1 Apsorpciona infracrvena spektrofotometrija Molekulska spektroskopija Vibraciona spektroskopija Apsorpcija energije u infracrvenom području (2500 nm do nm) nije dovoljna za ekscitaciju elektrona - prelazak na viši energetski nivo, već izaziva samo promene u energiji vibracije. Atomi u molekuli neprekidno vibriraju pri čemu dolazi do promene u dužini veze i orjentaciji atoma. Vibracije u molekulu zavise od: 1) mase atoma, 2) prostornog rasporeda i 3) jačine veze. Prema ovim osobinama razlikujemo jednu molekulsku vrstu od druge, iz čega sledi da je IR spektar jedinstvena karakteristika za pojedinu molekulsku vrstu. 2 1

2 Primena IR spektrofotometrije u farmaceutskoj analizi Identifikacija farmaceutskih supstanci ( otisak prsta ) u rutinskoj kontroli lekova. Tokom razvoja postupka sinteze farmaceutskih supstanci za: potvrdu prisustva/odsustva karakterističnih funkcionalnih grupa (npr. karbonilne grupe), ispitivanje tipa hemijske veze, praćenje hemijskih reakcija i kinetike hemijskih procesa. Za karakerizaciju farmaceutskih preparata, npr. tablete i kremovi. Za proveru kvaliteta plastične ambalaže. Za potvrdu prisustva/odsustva polimorfizma. 3 Prednosti Daje potpunu potvrdu hemijske strukture ispitivanih supstanci na osnovu, za svaku supstancu jedinstvenog, IR spektra. Softverska podrška omogućava poređenje dobijenog spektra ispitivane supstance sa spektrom standardne supstance koji se čuva u bazi podataka. Nedostaci Retko se primenjuje u kvantitativnoj analizi zbog složene pripreme uzorka i složenosti spektra koji se dobija. Ne može se primeniti za identifikaciju pojedinačnih nečistoća - registruje se prisustvo ukupnih nečistoća. Za pripremu uzorka potrebno iskustvo. Za tumačenje spektara potrebno veliko iskustvo. Metoda nije robusna, jer rukovanje uzorkom može značajno uticati na izgled spektra. 4 2

Princip IR spektroskopije Hemijske veze analita apsorbuju svetlost talasne dužine od 2500 nm do 20000 nm (frekvencije od 4000 cm -1 do 500 cm -1 ). Usled toga veze se istežu (eng.

Trake koje se u IR spektru javljaju na određenoj frekvenciji (talasnom broju) karakretistične su za određene hemijske veze.

3 Princip IR spektroskopije Hemijske veze analita apsorbuju svetlost talasne dužine od 2500 nm do nm (frekvencije od 4000 cm -1 do 500 cm -1 ). Usled toga veze se istežu (eng. strech) ili savijaju (eng. bend). Frekvencija (talasni broj) svetlosti, koju uzorak apsorbuje, karakteristična je za određene hemijske veze u molekuli analita. Trake koje se u IR spektru javljaju na određenoj frekvenciji (talasnom broju) karakretistične su za određene hemijske veze. istezanje savijanje 5 Opseg Daleka IR oblast Središnja IR oblast Bliska IR oblast Talasnih dužina λ (µm) Talasnih brojeva ν(cm -1 ) ,5-50 0,8-2, µm=10 4 /talasni broj Veza između talasne dužine i talasnog broja je: talasni broj=10 4 /µm U farmaceutskoj analizi najviše se primenjuje središnja IR oblast. Svetlost u ovoj oblasti talasnih dužina dovodi do promene u vibracijama hemijskih veza. Veza apsorbuje svetlost na frekvenciji koja odgovara frekvenciji prirodne vibracije te veze pri čemu dolazi do povećanja amplitude vibracije veze. Kao posledica apsorpcije svetlosti javlja se karakteristična traka na odgovarajućem talasnom broju. 6 3

Uticaće samo na hemijske veze koje su dipoli imaju dipolni momenat koji se menja u funkciji vremena na frekvenciji upadnog IR zračenja. Na simetrične organske molekule (O 2, N 2 i sl.

4 Uticaće samo na hemijske veze koje su dipoli imaju dipolni momenat koji se menja u funkciji vremena na frekvenciji upadnog IR zračenja. Na simetrične organske molekule (O 2, N 2 i sl.) nema uticaja, tj. simetrične veze ne apsorbuju zračenje u IR oblasti. Vibracije koje izaziva zračenje u IR oblasti složene su čak i kod malih organskih molekula. Dve osnovne vrste vibracija u IR aktivnim molekulima su istezanje (eng. strech) i savijanje (eng. bend). 7 Savijanje se može javiti usled savijanja-ljuljanja (eng. rocking), klanjanja (eng. wagging), uvrtanja (eng. twisting) ili seckanja (eng. scissoring). Osnovne vrste vibracija prikazane su na primeru metilenske grupe: Simetrično istezanje Asimetrično istezanje Seckanje Savijanje-ljuljanje Klanjanje Uvrtanje 8 4

5 U RAVNI IZVAN RAVNI Simetrično istezanje Seckanje Klanjanje Asimetrično istezanje Savijanje-ljuljanje Uvrtanje 9 Farmaceutske supstance molekuli složene strukture imaće veoma složene IR spektre. Svaka supstanca ima jedinstveni IR spektar i on predstavlja njegov otisak prsta koji omogućava identifikaciju sa potpunom sigurnošću. Frekvencija (talasni broj) koju neka veza apsorbuje zavisi od: njenog dipolnog momenta, jačine veze i mase atoma između kojih je ta veza formirana. Kovalentne veze ne treba zamišljati kao štapiće, već kao elastične opruge. 10 5

6 Molekule koje imaju dva atoma ponašaju se kao harmonični oscilatori i to ponašanje može se prikazati Hukovim zakonom. ν = 1 2πc k µ ν - talasni broj (1/λ) k konstanta jačine veze µ = m1m 2 m + m 1 2 µ - zavisi od mase atoma c brzina svetlosti Jednačina prikazuje zavisnost talasnog broja ( ν ) od jačine veze (k) i atomskih masa (µ). 11 Jača veza (veće k) vibrira na većim frekvencijama, a slabija veza (manje k) na nižim frekvencijama. Trostruka veza između dva atoma, jača je od dvostruke ili proste veze pa joj odgovara veći talasni broj (vibrira na većim frekvencijama). Veza između dva atoma većih masa (veće µ) vibrira na nižim frekvencijama. Povećanjem mase atoma koji je vezan za C atom opada talasni broj (vibrira na nižim frekvencijama). 12 6

7 Rezonantni efekat pomera apsorpciju ka nižim frekvencijama. -C=O 1715 cm cm -1 Rezonantni efekat menja karakteristike C=O veze i ona poprima karakter proste veze (manje k)

8 Najveći broj karakterističnih traka odgovara talasnim brojevima većim od 1500 cm -1. Trake natalasnim brojevima ispod 1500 cm -1 veoma je teško tumačiti i sa sigurnošću odrediti kojoj funkcionalnoj grupi odgovaraju. 15 Primer razlikovanja funkcionalnih grupa u IR spektru: Svi alkoholi apsorbuju u području talasnih brojeva od 3300 cm -1 do 3500 cm -1. Razlikuju se u području deformacionih vibracija: 1 alkohol 1050 cm -1 2 alkohol 1100 cm -1 3 alkohol 1150 cm -1 fenolna grupa 1200 cm

100 % T uzorak ne apsorbuje svetlost 0 % T uzorak je potpuno apsorbovao svetlost 17 Snimanje spektra Intenzitet IR trake s jak (niska transmisija) m srednji w slab (visoka transmisija) Postoje

9 Snimanje IR spektra 1) IR svetlost propušta se kroz analizirani uzorak. 2) Analizom propuštene svetlosti (eng. transmittance) utvrđuje se koliko energije je apsorbovano i na kojoj talasnoj dužini (talasnom broju) tj. dobija se IR spektar. 100 % T uzorak ne apsorbuje svetlost 0 % T uzorak je potpuno apsorbovao svetlost 17 Snimanje spektra Intenzitet IR trake s jak (niska transmisija) m srednji w slab (visoka transmisija) Postoje dve vrste uređaja za snimanje IR spektara: Uređaj sa monohromatorom kod koga se podešava u kom opsegu će se talasne dužine menjati, a talasni brojevi na kojima se odigrava apsorpcija se kontinuirano registruju. FT-IR (eng. Furier transform) uređaj sa interferometrom kod koga se apsorbancija meri na svim talasnim dužinama istovremeno. 18 9

Priprema uzorka Priprema uzorka za snimanje spektra Primenom transmisije Primenom

spektra primenom transmisije: Tečnosti se ispituju u vidu filma između dve pločice

10 Priprema uzorka Priprema uzorka za snimanje spektra Primenom transmisije Primenom difuzne refleksije Primenom prigušene totalne refleksije 19 Metoda I - snimanje spektra primenom transmisije: Tečnosti se ispituju u vidu filma između dve pločice koje su transparentne za IR svetlost ili u ćeliji odgovarajuće dužine putanje, takođe transparentnoj za IR svetlost. Gasovi se ispituju u kiveti koja je transparentna za IR svetlost; kiveta se vakuumira, a zatim kroz ventil ispuni ispitivanim gasom

Priprema uzorka Čvrste supstance u rastvoru - pripremljene u odgovarajućem rastvaraču, ispituju se u ćeliji odgovarajuće dužine putanje transparentnoj za IR svetlost.

11 Priprema uzorka Čvrste supstance u rastvoru - pripremljene u odgovarajućem rastvaraču, ispituju se u ćeliji odgovarajuće dužine putanje transparentnoj za IR svetlost. Čvrste supstance ispituju se: Pripremom mull suspenzije sa minimalnom količinom tečnog parafina; smeša se nanosi između dve pločice transparentne za IR svetlost. Pripremom halidnog diska ispitivana supstanca se izmeša sa fino sprašenim i osušenim KCl ili KBr, u odgovarajućem kalupu u vakuumu formira se halidni disk. Loši diskovi mogu nastati zbog: prekomernog ili nedovoljnog usitnjavanja, vlage ili drugih onečišćenja u KCl ili KBr (disperzionom medijumu). 21 Metoda II - snimanje spektra primenom difuzne refleksije (eng. diffuse reflectance infrared Furier transform DRIFT): Pripremi se triturat od ispitivane čvrste supstance i fino sprašenog i osušenog KCl ili KBr. Fino sprašeni i pomešani triturat sipa se u metalnu posudu. Upadna IR svetlost odbija (reflektuje) se od dna metalne posude i prolazi kroz pripremljeni uzorak. Dobija se IR spektar sličan onome koji se dobija sa halidnim diskom. Priprema uzorka Ovakav način snimanja spektra preporučuje se kod ispitivanja polimorfizma. Kompresija kod pripreme halidnog diska može dovesti do interkonverzije polimorfnih oblika

Priprema uzorka Metoda III - snimanje spektra primenom prigušene totalne refleksije (eng. attenuated total reflection - ATR) Koristi se svetlost reflektovana od strane odgovarajućeg medijuma tzv.

12 Priprema uzorka Metoda III - snimanje spektra primenom prigušene totalne refleksije (eng. attenuated total reflection - ATR) Koristi se svetlost reflektovana od strane odgovarajućeg medijuma tzv. unutrašnji reflektujući element kao što su dijamant, germanijum, cink-selenid, talijum-bromid, talijum-jodid ili neki drugi materijal koji ima visok indeks refrakcije. Metoda pogodna za ispitivanje gelova ili kremova koji se mogu direktno naneti na unutrašnji reflektujući element. Pogodna za karakterizaciju polimorfnih oblika. 23 Identifikacija na osnovu karakterističnih traka - otisak prsta β HO α Jedinjenja se razlikuju samo po konfiguraciji -CH 3 grupe na položaju C 16. I ovako mala mala razlika u strukturi je dovoljna da IR spektri ove dve supstance izgledaju potpuno drugačije. Čak se i trake na 1620 cm -1, koje odgovaraju istezanju C C veze, očigledno razlikuju

Σχετικά έγγραφα

SEKUNDARNE VEZE međumolekulske veze

PRIMARNE VEZE hemijske veze među atomima SEKUNDARNE VEZE međumolekulske veze - Slabije od primarnih - Elektrostatičkog karaktera - Imaju veliki uticaj na svojstva supstanci: - agregatno stanje - temperatura