Analüütiline keemia II

Μέγεθος: px

Εμφάνιση ξεκινά από τη σελίδα:

Download "Analüütiline keemia II"

Σεμέλη Ζάππας
5 χρόνια πριν
Προβολές:

1 Analüütlse keema kursus Analüütlne keema II loeng: LOKT (3 EAP) semnar: LTKT (3 EAP) [LOKT (3 EAP)] Toetub Analüütlne keema I (LOKT ) nstrumentaalmeetodte osale. St edas: Spektroskooplsed analüüsmeetodd (LOKT ) Vedelkkromatograafa ja massspektromeetra (LOKT , nglskeelne) Spetsflsem: Analüütlse keema praktkum II (LOKT ) Struktuuranalüüs I ja II (LOKT , LOKT ) Füüskalsed uurmsmeetodd keemas (LOKT ) Eesmärgd: Ülevaade Avada meetodte füüskalne ssu. Tutvustada analüütlste nstrumentde ehtust, tommspõhmõtted ja ernevad võmalus. Nädata, mllst nfot meetodd annavad. Kursuse läbnu peaks omama ülevaadet analüüsmeetodte tommse füüskalstest alustest nng kasutusvõmalustest. Kursuse nfo ÕIS-s ja Õppejõud: Kot Herodes, kot.herodes@ut.ee Ivo Leto, vo.leto@ut.ee Aneprogramm e läbta täpselt toodud järjestuses ja programms on võmalkud mõnngad muudatused. Üks osa on ka sesesvaks õppmseks. Eksamküsmused koostatakse vastavalt sellele, ms konkreetselt läbtud sa (ka sesesvalt õptud osa) Materjald Põhõpk: D.A. Skoog, F.J. Holler, T.A. Neman Prncples of Instrumental analyss, 5th edton Saunders College, 1998 Lsaks vted kursuse anekavas. Materjald ja kasulkud vted hakkavad lmuma kursuse kodulehele Töökorraldus Loengukursus lõpeb eksamga. Eksam hnne kujuneb järgmselt: 70% eksamtöö 30% semnar kontrolltööd ja ettekanne Kontrolltööd semestr vältel (võ eksamaegadel). (2 x 11%) Väkse grup ühne ettekanne semestr lõpus. (8%) 5% boonust võdakse anda ülõplas(t)ele, kes loengus/semnars kaasatöötamsega slma pastab/pastavad. Tudengtel, kes e õp keema võ materjalteaduse õppekavadel ja kuulavad anult loengut, on mahukam eksamtöö

Töökorraldus Semnardes: Arutletakse loengus ja sesesvalt õptud materjal teemadel. Ülesanded. Arvestuse saamseks tuleb edukalt (vähemalt 50%) soortada kontrolltööd ja ettekanne.

2 Töökorraldus Semnardes: Arutletakse loengus ja sesesvalt õptud materjal teemadel. Ülesanded. Arvestuse saamseks tuleb edukalt (vähemalt 50%) soortada kontrolltööd ja ettekanne. Instrumentaalsed analüüsmeetodd Laborte külastamse võmalus. Võmalus väkeste gruppdena käa labortes vaatamas, kudas loengutes vaadeldud meetodd reaalselt töötavad Analüüsmeetodte klassfkatsoon Klasskalsed ( märjad ) meetodd Analüüdd eraldatakse sadestamse, ekstraheermse võ destllatsoon teel. Kvaltate analüüs: analüüd võ selle reaktsoonprodukt sulams- võ keemstemperatuur, lahustuvuse, lõhna alusel. Kvanttate analüüs: gravmeetra, ttrmeetra. Instrumentaalsed meetodd Proov ettevalmstus (tht klasskalsel meetodl). Vajadusel eraldatakse kromatograafa võ elektroforeesga. Analüüsks kasutatakse anete ernevad füüskals ja keemls omadus Instrumentaalsed meetodd Omadus Instrumentaalmeetod Krgumne Emssoonspektroskoopa; fluorestsents; fosforestsents; lumnestsents Neeldumne Spektrofotomeetra; IR spektroskoopa; NMR Hajumne Turbdmeetra; nefelomeetra; Raman spektroskoopa Murdumne Refraktomeetra Dfraktsoon Röntgendfraktsoon Mass/laeng Massspektromeetra Radoaktvsus Isotooplahjenduse meetod Instrumentaalanalüüs seadme üldskeem Mõjutaja Mõjutus Uurtav objekt Analüütlne sgnaal Detektor Elektrlne sgnaal Võmend Võmend. elektr. SIgn. Regstreerv seade võ dgtalseermne; salvestamne Analüütlne sgnaal Analüütlne sgnaal on uurtavas objekts analüüd poolt põhjustatud vastus välsele mõjutusele, mda saab mõõta Analüütlne sgnaal võb olla neeldumse ntensvsus teatud lanepkkusel, krguse ntensvsus teatud lanepkkusel, elektrjuhtvus jne Detektor on analüüsseadme komponent, ms muudab analüütlse sgnaal elektrlseks

3 Detektor sgnaal Detektor sgnaal Sgnaal ja müra Mõõdetav sgnaal koosneb analüütlsest sgnaalst ja mürast Analüütlne sgnaal S (sgnal) kannab kasulkku nformatsoon analüüd kohta Analüütlst sgnaal väljendab maksmum kõrgus, osut hälve jne Müra N (nose) kannab kõrvalst nformatsoon ja on ebasoovtav Müra on juhuslk Müra on väljendatav standardhälbena Sgnaal-müra suhe Sgnaal-müra suhe väljendab, mtu korda on analüütlne sgnaal ntensvsem ku müra: S / N Ühkuta Ssulselt suhtelse standardhälbe pöördväärtus S N Sgnaal-müra suhe Sgnaal-müra suhe S S = 3.22 N = 0.37 S/N = N S S = 3.22 N = S/N = Müra allkad Müra Instrumentaalne müra Instrumentaalne Müra, ms pärneb seadmest krgusallkas, detektor, võmend... Tüübd: termlne (Johnson nose) haavlmüra (shot nose) vlkemüra (flcker nose) foonmüra Keemlne Müra, ms pärneb mõõdetavast objektst temperatuur fluktuatsoond muudavad süsteem omadus segavad aned (ebapsav selektvsus) analüüd osalne lagunemne Termlne müra e. Johnson müra e. Nyqust müra Tekb sellest, et laengukandjad on soojuslkumses, ms on juhuslk ja põhjustab laengukandjate jaotuse fluktuatsoone Shot nose (haavlmüra) Tekb, ku laengukandja ületab kahe keskkonna vahelse barjäär pn sre Elektron väljumne fotoelektronkordst dünood pnnalt

4 Instrumentaalne müra Flcker nose (vlkemüra) Pkaajalsed trv-lmngud elektroonkakomponentdes Intensvsus on pöördvõrdelne sagedusega (1/f) See müra muutub olulseks sagedustel alla ca 100 Hz Foon müra Üleüldne ümbrusest tulenev mürafoon Elektrlnd, raadolaned,... Sgnaal-müra suhte parandamne Rstvaralsed meetodd: Maandamne, varjestamne Analoogfltreermne Keskmstamne, kogumne Moduleermne Tarkvaralsed meetodd: Keskmstamne, kogumne Slumne Dgtaalfltreermne Fourer tesendus polünomaalne slumne, Krgus Suur osa meetoded, mda sn kursuses kästleme baseerub elektromagnetkrguse ja ane vastasmõjul krgumne, fluorestsents neeldumne hajumne, Raman hajumne dfraktsoon E+21 4E+06 Elektromagnetkrgus ja meetodd 1.E+19 4E+04 1.E+17 4E+02 Gamma-spektroskoopa 1.E+15 Röntgen-spektroskoopa 4 1.E+13 4E-02 UV-Vs spektroskoopa, fluorestsents, Raman 1.E+11 4E-04 1.E+09 4E-06 Mkrolane-spektroskoopa Infrapunane spektroskoopa (IR, NIR), Hz, s -1 1.E+07 E, ev 4E-08 Raado-spektroskoopa (NMR. ESR) _ 1E+11 1E , cm 0.001, cm 1E-11 1E-09 1E , nm E+08 1E Elektromagnetkrguse dualsm Krgus ku elektromagnetlaned Elektr- ja magnetväl on tenetese suhtes rst ja samas faass Sobv krjeldamaks: nterferents dfraktsoon murdumst hajumst Krgus ku footonte voog Sobv krjeldamaks: krgumst neeldumst tes ka, aga keerukas Elektromagnetlaned Elektromagnetlanet krjeldab võrrand y = A sn( t + ) y elektrvälja tugevus ajahetkel t A võnkumse ampltuud võnkumse nurkkrus faasnurk = 2 ν

5 Krguse lane-parameetrd Sagedus [Hz] Krguse sagedus e sõltu keskkonnast Lanepkkus λ [nm, cm, Å,...] tähstab keskkonda Krguse lanepkkus sõltub keskkonnast Mda kõrgema murdumsnätajaga keskkond seda lühem lanepkkus nüü Vaakums: λ = c Krguse levmskrus vaakums: c = m/s (õhus vad ca 0.03% madalam) Krguse lane-parameetrd Krguse levmskrus keskkonnas : c v n n keskkonna murdumsnätaja v krguse levmskrus keskkonnas Krguse lane-parameetrd _ Lanearv [sagel cm -1 ] Väljendab ühele pkkusühkule mahtuvate lanete arvu Nagu lanepkkusk, sõltub lanearv keskkonnast Defntsoonavalds, samad ühkud: 1 nüü nüü katusega λ v Alandeks väljendab keskkonda Ku lanepkkus on antud mkromeetrtes, ss: [cm ] λ [μm] vee Krguse lane-omadused Interferents Dfraktsoon Dspersoon Refraktsoon Peegeldumne Hajumne Polarsatsoon Krguse kvantparameetrd Kvand energa E [J, ev, kev] E = h h Planck konstant ( J s) Krguse sagedus Krguse kvantomadused Krguse krgumne Krguse neeldumne Fotoelektrlne efekt Sagel kasutatav ühk on ev 1 ev = J

6 Krguse neeldumne ja krgumne Enamkul juhtudest kaasneb anes krguse neeldumsega võ krgumsega ane osakeste (aatomd võ molekuld) ülemnek anesseste olekute vahel Tomuda saavad vad need ülemnekud, mlle korral energanvoode energate ernevus vastab neelduva võ krguva kvand energale Molekulde olekud Vaatleme paarsarvulse elektronde arvuga molekule: sngletne molekul: kõk elektrond on paardunud trpletne molekul: on kaks paardumata elektron Lähteolekus on enamus tavals molekule sngletsed Tähstatakse S 0 Osakesed, mllel on üks paardumata elektron on vabad radkaald Vabad radkaald on dubletsed molekuld Ergastus IR, NIR (Raman) Krgus ja molekulde ehtus E S 2 UV-Vs, (AAS) Fluorestsents (AES, AFS) Krguseta relaksatsatsoon S 0 põholek S 0 põholek S 1 Molekulde olekud Sngletse osakese ergastumsel läheb osake üldjuhul üle sngletsesse ergastunud olekusse räägtakse snglett-snglett ülemnekutest näteks olekusse S 1 võ S 2 seejuures enamast mõnele vbratsoonergastusnvoole ku seda tahta rõhutada, ss näteks tese sngletse oleku kolmandat vbratsoonergastuse alamnvood tähstatakse S 2 v3 snglett-trplett ülemnekud on kvantmehaanka järg keelatud ja seetõttu harvad Ergastunud molekul kätumne Olgu ergastus tomunud olekusse S 2 v3 Väga krest (ca s jooksul) tomuvad järgmsed ülemnekud: S 2 v3 S 2 ( ) S 1 S 1 S 2 ja S 1 vahel olev ssekonversoonülemnek e ole n kre ( s) Need on krguseta protsessd ja energa muundub soojuseks Ergastunud molekul kätumne Olekust S 1 edas on kolm võmalust: Ssekonversoon: krguseta ülemnek olekusse S 0 ja sealt edas S o protsess aeg s Fluorestsents: krgusega ülemnek olekusse S 0 ja sealt edas S o protsess aeg s Intersüsteemne ülemnek olekusse T 1 ja sealt edas krguslk ülemnek olekusse S 0 See krguslk ülemnek on fosforestsents protsess aeg s (aeglane protsess)

Σχετικά έγγραφα

Vedelikkromatograafia ja massispektromeetria

Vedelikkromatograafia ja massispektromeetria Vedelkkromatograafa ja massspektromeetra LOT.06.016 (4 AP) 1 Ülevaade Vaadeldakse süvendatult analüütlse keema sesukohalt vedelkkromatograafat ja massspektromeetrat ursuse põhtähelepanu on praktlstel aspektdel