- 9 - ΕΝΟΤΗΤΑ Β ΤΑΥΤΟΠΟΙΗΣΗ ΦΥΣΙΚΩΝ ΠΡΟΪΟΝΤΩΝ ΜΕ ΦΑΣΜΑΤΟΣΚΟΠΙΚΕΣ ΜΕΘΟΔΟΥΣ



Σχετικά έγγραφα
Ενόργανη Ανάλυση Εργαστήριο. Φασματοσκοπία πυρηνικού μαγνητικού συντονισμού Nuclear Magnetic Resonance spectroscopy, NMR. Πέτρος Α.

ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΟΡΓΑΝΙΚΗΣ ΧΗΜΕΙΑΣ. Άσκηση 2 η : Φασματοφωτομετρία. ΓΕΩΠΟΝΙΚΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΘΗΝΩΝ Γενικό Τμήμα Εργαστήριο Χημείας

Οργανική Χημεία. Κεφάλαια 12 &13: Φασματοσκοπία μαζών και υπερύθρου

Μέθοδοι έρευνας ορυκτών και πετρωμάτων

ΥΠΕΡΥΘΡΗ ΦΑΣΜΑΤΟΣΚΟΠΙΑ (IR)

ΦΑΣΜΑΤΑ ΕΚΠΟΜΠΗΣ ΑΠΟΡΡΟΦΗΣΗΣ

Φασματοσκοπίας UV/ορατού Φασματοσκοπίας υπερύθρου Φασματοσκοπίας άπω υπερύθρου / μικροκυμάτων Φασματοσκοπίας φθορισμού Φασματοσκοπίας NMR

Μοριακός Χαρακτηρισμός

Μέθοδοι έρευνας ορυκτών και πετρωμάτων

ΚΒΑΝΤΙΚΗ ΦΥΣΙΚΗ: Τα άτομα έχουν διακριτές ενεργειακές στάθμες ΕΦΑΡΜΟΓΗ ΣΤΑ ΦΑΣΜΑΤΑ

Δx

Προσδιορισμός της Δομής Οργανικών Μορίων

ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΦΥΣΙΚΗΣ ΧΗΜΕΙΑΣ ΤΜΗΜΑΤΟΣ ΦΑΡΜΑΚΕΥΤΙΚΗΣ

Φασματοσκοπία Υπερύθρου (IR, FTIR)

ΦΑΣΜΑΤΟΣΚΟΠΙΑ ΟΡΓΑΝΙΚΩΝ ΕΝΩΣΕΩΝ

ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΙΣ ΦΑΣΜΑΤΟΜΕΤΡΙΚΕΣ ΤΕΧΝΙΚΕΣ (SPECTROMETRIC TECHNIQUES)

ΦΑΣΜΑΤΟΦΩΤΟΜΕΤΡΙΑ ΥΠΕΡΙΩΔΟΥΣ ΟΡΑΤΟΥ (UV VIS)

ΦΑΣΜΑΤΟΣΚΟΠΙΑ IR/NMR

Μοριακή Φασματοσκοπία I. Παραδόσεις μαθήματος Θ. Λαζαρίδης

Κεφάλαιο 13 Φασματοσκοπία

ΠΙΑΣ ΑΤΟΣΚΟΠ ΦΑΣΜΑ ΑΣ ΚΑΙ ΧΗΜΕΙΑ ΝΤΙΚΗΣ ΕΣ ΚΒΑΝ ΑΡΧΕ

ΜΟΡΙΑΚΗ ΦΑΣΜΑΤΟΣΚΟΠΙΑ

ΣΗΜΕΙΩΣΕΙΣ ΚΑΘΗΓΗΤΗ κ. ΚΟΥΠΠΑΡΗ

ΟΠΤΙΚΕΣ ΤΕΧΝΙΚΕΣ ΑΝΑΛΥΣΗΣ

ΜΟΡΙΑΚΗ ΦΘΟΡΙΣΜΟΜΕΤΡΙΑ

ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΦΥΣΙΚΗΣ ΧΗΜΕΙΑΣ ΤΜΗΜΑΤΟΣ ΒΙΟΛΟΓΙΑΣ Φασματοφωτομετρία

ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΙΣ ΦΑΣΜΑΤΟΜΕΤΡΙΚΕΣ ΤΕΧΝΙΚΕΣ ΚΥΜΑΤΙΚΕΣ ΠΑΡΑΜΕΤΡΟΙ

ΚΕΦ.7 ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΙΣ ΦΑΣΜΑΤΟΣΚΟΠΙΚΕΣ ΤΕΧΝΙΚΕΣ ΑΝΑΛΥΣΕΩΣ Μ. ΚΟΥΠΠΑΡΗΣ - ΠΑΡΑΔΟΣΕΙΣ ΑΝΑΛΥΤΙΚΗΣ ΧΗΜΕΙΑΣ ΙΙ

Λύσεις 3 ης Γραπτής Εργασίας (Φασματοσκοπία)

ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΑΚΗ ΔΟΜΗ ΤΩΝ ΑΤΟΜΩΝ ΚΑΙ ΠΕΡΙΟΔΙΚΟΣ ΠΙΝΑΚΑΣ

Βασικές αρχές της Φασµατοσκοπίας NMR

Οπτικές Τεχνικές Ανάλυσης

Το Ηλεκτρομαγνητικό Φάσμα

ΤΟ ΦΩΤΟΜΕΤΡΟ. Διάφοροι τύποι σύγχρονων φωτόμετρων. Βασική αρχή λειτουργίας

Προσδιορισμός της Δομής Οργανικών Μορίων

ΦΥΣΙΚΕΣ ΜΕΘΟΔΟΙ ΣΤΗΝ ΑΝΟΡΓΑΝΗ ΧΗΜΕΙΑ

EΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΠΟΛΥΜΕΡΩΝ Ενότητα : Ταυτοποίηση πολυμερών με την υπέρυθρη φασματοσκοπία, FTIR

Φασματοφωτομετρία. Φασματοφωτομετρία είναι η τεχνική στην οποία χρησιμοποιείται φως για τη μέτρηση της συγκέντρωσης χημικών ουσιών.

Κυματική φύση της ύλης: ΚΒΑΝΤΙΚΗ ΜΗΧΑΝΙΚΗ. Φωτόνια: ενέργεια E = hf = hc/λ (όπου h = σταθερά Planck) Κυματική φύση των σωματιδίων της ύλης:

Γραμμικά φάσματα εκπομπής

Πανεπιστήμιο Θεσσαλίας. Πολυτεχνική Σχολή ΘΕΜΑΤΙΚΗ : ΤΗΛΕΠΙΣΚΟΠΗΣΗ

ΓΕΝΙΚΗ ΚΑΙ ΑΝΟΡΓΑΝΗ ΧΗΜΕΙΑ

ΟΡΓΑΝΟΛΟΓΙΑ ΦΑΣΜΑΤΟΜΕΤΡΙΚΩΝ ΟΡΓΑΝΩΝ ΜΕΤΡΗΣΗΣ: ΑΠΟΡΡΟΦΗΣΗΣ ΦΘΟΡΙΣΜΟΥ, ΦΩΣΦΩΡΙΣΜΟΥ, ΣΚΕΔΑΣΗΣ ΕΚΠΟΜΠΗΣ, ΧΗΜΕΙΟΦΩΤΑΥΓΕΙΑΣ

ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ 8 (ΦΡΟΝΤΙΣΤΗΡΙΟ) ΦΑΣΜΑΤΟΦΩΤΟΜΕΤΡΙΚΗ ΑΝΑΛΥΣΗ

Ασκήσεις Φασµατοσκοπίας

Ενόργανη Ανάλυση II. Ενότητα 3: Εισαγωγή στις φασματομετρικές τεχνικές. Θωμαΐδης Νικόλαος Τμήμα Χημείας Εργαστήριο Αναλυτικής Χημείας

Κεφάλαια (από το βιβλίο Serway-Jewett) και αναρτημένες παρουσιάσεις

H φασματοσκοπία μάζας: αναλυτική τεχνική αναγνώρισης αγνώστων ενώσεων, ποσοτικοποίησης γνωστών και διευκρίνισης της δομής.

Χειρισμός Δείγματος (1)

13.6 Η ερμηνεία των φασμάτων NMR πρωτονίου

Βασικές έννοιες Δορυφορικής Τηλεπισκόπησης. Ηλεκτρομαγνητική Ακτινοβολία

Τηλεπισκόπηση - Φωτοερμηνεία

ΗΛΕΚΤΡΟΜΑΓΝΗΤΙΚΑ ΚΥΜΑΤΑ ΤΟ ΥΛΙΚΟ ΕΧΕΙ ΑΝΤΛΗΘΕΙ ΑΠΟ ΤΑ ΨΗΦΙΑΚΑ ΕΚΠΑΙΔΕΥΤΙΚΑ ΒΟΗΘΗΜΑΤΑ ΤΟΥ ΥΠΟΥΡΓΕΙΟΥ ΠΑΙΔΕΙΑΣ.

PLANCK 1900 Προκειμένου να εξηγήσει την ακτινοβολία του μέλανος σώματος αναγκάστηκε να υποθέσει ότι η ακτινοβολία εκπέμπεται σε κβάντα ενέργειας που

Εκπομπή ακτινοβολίας

Προβλήματα Οργανικής Χημείας

Ενόργανη Ανάλυση Εργαστήριο Φασματοσκοπία Raman (Raman Spectroscopy)

ΠΡΟΤΥΠΟ ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΟ ΛΥΚΕΙΟ ΕΥΑΓΓΕΛΙΚΗΣ ΣΧΟΛΗΣ ΣΜΥΡΝΗΣ

Όργανα και συσκευές εργαστηρίου Χημείας

ΦΑΣΜΑΤΟΣΚΟΠΙΑ ΠΥΡΗΝΙΚΟΥ ΜΑΓΝΗΤΙΚΟΥ ΣΥΝΤΟΝΙΣΜΟΥ ΦΑΣΜΑΤΑ 1 H-NMR. Επίκουρος καθηγητής Ν. Αλιγιάννης


Μοριακά φάσματα. Όσον αφορά τα ενεργειακά επίπεδα των ηλεκτρονίων σε ένα μόριο, αυτά μελετήθηκαν σε μια πρώτη προσέγγιση μέσω της μεθόδου LCAO.

( J) e 2 ( ) ( ) x e +, (9-14) = (9-16) ω e xe v. De = (9-18) , (9-19)

ΟΡΓΑΝΙΚΗ ΧΗΜΕΙΑ ΦΑΣΜΑΤΟΣΚΟΠΙΚΕΣ ΜΕΘΟΔΟΙ ΑΝΑΛΥΣΗΣ. ΓΕΩΠΟΝΙΚΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΘΗΝΩΝ Γενικό Τμήμα Εργαστήριο Χημείας, Καθηγητής Μόσχος Πολυσίου

Όλα τα θέματα των εξετάσεων έως και το 2014 σε συμβολή, στάσιμα, ηλεκτρομαγνητικά κύματα, ανάκλαση - διάθλαση Η/Μ ΚΥΜΑΤΑ. Ερωτήσεις Πολλαπλής επιλογής

Τμήμα Φυσικής Πανεπιστημίου Κύπρου Χειμερινό Εξάμηνο 2016/2017 ΦΥΣ102 Φυσική για Χημικούς Διδάσκων: Μάριος Κώστα

Ερωτήσεις πολλαπλής επιλογής στο φάσμα της ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας

Απορρόφηση του φωτός Προσδιορισμός του συντελεστή απορρόφησης διαφανών υλικών

Εξετάσεις Φυσικής για τα τμήματα Βιοτεχνολ. / Ε.Τ.Δ.Α Ιούνιος 2014 (α) Ονοματεπώνυμο...Τμήμα...Α.Μ...

ΙΑΓΩΝΙΣΜΑ ΦΥΣΙΚΗΣ ΓΕΝ. ΠΑΙ ΕΙΑΣ ΑΤΟΜΙΚΗ ΦΥΣΙΚΗ ΘΕΜΑ 1 ο.

ΠΑΡΑΤΗΡΗΣΗ ΣΥΝΕΧΩΝ ΦΑΣΜΑΤΩΝ ΕΚΠΟΜΠΗΣ & ΑΠΟΡΡΟΦΗΣΗΣ ΣΤΕΡΕΟΥ

Φυσικοί Νόμοι διέπουν Το Περιβάλλον

Φωταύγεια. Θεόδωρος Λαζαρίδης

ΑΠΟΛΥΤΗΡΙΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ Δ ΤΑΞΗΣ ΕΝΙΑΙΟΥ ΕΣΠΕΡΙΝΟΥ ΛΥΚΕΙΟΥ ΠΑΡΑΣΚΕΥΗ 24 ΜΑΪΟΥ 2002 ΕΞΕΤΑΖΟΜΕΝΟ ΜΑΘΗΜΑ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙΔΕΙΑΣ : ΦΥΣΙΚΗ

Οι ακτίνες Χ είναι ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία με λ [ m] (ή 0,01-10Å) και ενέργεια φωτονίων kev.

ΠΕΙΡΑΜΑ 4: ΟΠΤΙΚΗ ΦΑΣΜΑΤΟΣΚΟΠΙΑ AΠΟΡΡΟΦΗΣΗΣ

ΘΕΜΑ Β Β.1 Α) Μονάδες 4 Μονάδες 8 Β.2 Α) Μονάδες 4 Μονάδες 9

είναι τα μήκη κύματος του φωτός αυτού στα δύο υλικά αντίστοιχα, τότε: γ. 1 Β) Να δικαιολογήσετε την επιλογή σας.

Απορρόφηση ακτινοβολίας

6. Ατομικά γραμμικά φάσματα

PLANCK 1900 Προκειμένου να εξηγήσει την ακτινοβολία του μέλανος σώματος αναγκάστηκε να υποθέσει ότι η ακτινοβολία εκπέμπεται σε κβάντα ενέργειας που

ΕΡΩΤΗΣΕΙΣ ΠΟΛΛΑΠΛΗΣ ΕΠΙΛΟΓΗΣ

Η θερμική υπέρυθρη εκπομπή της Γης

ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ 2 ΗΛΕΚΤΡΟΜΑΓΝΗΤΙΚΗ ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΑ

ΌΡΑΣΗ. Εργασία Β Τετράμηνου Τεχνολογία Επικοινωνιών Μαρία Κόντη

16. To φάσμα 13 C NMR ενός τριβρωμοβενζολίου εμφανίζει σήματα σε δ = 124 και 132. Για ποιο ισομερές πρόκειται;

Φασματομετρία μαζών. Αρχή Οργανολογία Τεχνικές Ομολυτική ετερολυτική σχάση Εφαρμογές GC/MS, LC/MS ΦΑΣΜΑΤΟΣΚΟΠΙΑ ΜΑΖΩΝ ΟΡΙΣΜΟΙ

ΦΥΣΙΚΟΧΗΜΕΙΑ I Ενότητα 12 Μοριακά Φάσματα Δημήτρης Κονταρίδης Αναπληρωτής Καθηγητής Πολυτεχνική Σχολή Τμήμα Χημικών Μηχανικών

ΑΠΟΛΥΤΗΡΙΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ Γ ΤΑΞΗΣ ΗΜΕΡΗΣΙΟΥ ΓΕΝΙΚΟΥ ΛΥΚΕΙΟΥ ΕΥΤΕΡΑ 18 MAΪΟΥ 2009 ΕΞΕΤΑΖΟΜΕΝΟ ΜΑΘΗΜΑ: ΦΥΣΙΚΗ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙ ΕΙΑΣ ΣΥΝΟΛΟ ΣΕΛΙ ΩΝ: ΕΞΙ

ΠΡΟΤΥΠΟ ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΟ ΛΥΚΕΙΟ ΕΥΑΓΓΕΛΙΚΗΣ ΣΧΟΛΗΣ ΣΜΥΡΝΗΣ

ΑΡΧΗ 1ΗΣ ΣΕΛΙΔΑΣ ΤΕΛΟΣ 1ΗΣ ΣΕΛΙΔΑΣ

ΕΝΔΕΙΚΤΙΚΕΣ ΑΣΚΗΣΕΙΣ ΦΥΣΙΚΗΣ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙΔΕΙΑΣ Β ΛΥΚΕΙΟΥ

ΟΡΓΑΝΑ ΓΙΑ ΤΗ ΜΕΤΡΗΣΗ ΤΟΥ ΦΘΟΡΙΣΜΟΥ ΚΑΙ ΤΟΥ ΦΩΣΦΟΡΙΣΜΟΥ

Δρ. Νικόλας Φωκιαλάκης. Επίκουρος Καθηγητής. Τομέα Φαρμακογνωσίας και Χημείας Φυσικών Προϊόντων

ΘΕΜΑ 1 ο Στις ερωτήσεις 1-4 να γράψετε στο τετράδιό σας τον αριθμό της ερώτησης και δίπλα το γράμμα, που αντιστοιχεί στη σωστή απάντηση.

ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑ ΣΤΗ ΦΥΣΙΚΗ ΓΕΝ. ΠΑΙΔΕΙΑΣ Γ' ΛΥΚΕΙΟΥ

Το φως διαδίδεται σε όλα τα οπτικά υλικά μέσα με ταχύτητα περίπου 3x10 8 m/s.

Κεφάλαιο 35 ΠερίθλασηκαιΠόλωση. Copyright 2009 Pearson Education, Inc.

Οι ακτίνες Χ είναι ηλεκτροµαγνητική ακτινοβολία µε λ [ m] (ή 0,01-10Å) και ενέργεια φωτονίων kev.

Μια εισαγωγή στις Ακτίνες Χ. Πηγές ακτίνων Χ Φάσματα ακτίνων Χ O νόμος του Moseley Εξασθένηση ακτινοβολίας ακτίνων Χ

Transcript:

- 9 - ΕΝΟΤΗΤΑ Β ΤΑΥΤΟΠΟΙΗΣΗ ΦΥΣΙΚΩΝ ΠΡΟΪΟΝΤΩΝ ΜΕ ΦΑΣΜΑΤΟΣΚΟΠΙΚΕΣ ΜΕΘΟΔΟΥΣ Οι φασματοσκοπικές μέθοδοι υπάγονται στις φυσικές μεθόδους ποιοτικής και ποσοτικής ανάλυσης και κυρίως περιλαμβάνουν: α) Φασματοσκοπία Υπεριώδους-Ορατού (UV-VIS), β) Υπέρυθρη Φασματοσκοπία (IR), γ) Φασματοσκοπία Πυρηνικού Μαγνητικού Συντονισμού (NMR). H φασματομετρία μάζας (MS) είναι επίσης μια σημαντική τεχνική για τη μελέτη των φυσικών προϊόντων. Τυπικά εξετάζεται μαζί με τις φασματοσκοπικές τεχνικές αλλά διαφέρει από αυτές στο γεγονός ότι δεν χρησιμοποιεί κάποια ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία. Οι παραπάνω μέθοδοι ευρίσκουν μεγάλη εφαρμογή στην ταυτοποίηση, τον έλεγχο της καθαρότητας και στην εύρεση της δομής των χημικών ενώσεων. Μερικά πλεονεκτήματα των μεθόδων αυτών είναι: α) ο μικρός απαιτούμενος χρόνος λήψης ενός φάσματος, β) η μικρή απαιτούμενη ποσότητα δείγματος, γ) οι ήπιες συνθήκες μετρήσεως, οι οποίες επιτρέπουν σε ορισμένες περιπτώσεις την επανάκτηση του δείγματος και δ) η μεγάλη ακρίβεια και ευαισθησία αυτών. Οι διάφορες χαρακτηριστικές περιοχές του ηλεκτρομαγνητικού φάσματος και το αποτέλεσμα που προκαλεί η επίδραση τους στα μόρια παρουσιάζονται στον παρακάτω πίνακα:

- 10 - Τμήμα Ακτινοβολίας Μήκος Κύματος Αποτέλεσμα επίδρασης της Ακτινοβολίας Ακτίνες Χ 0,3-100 Ǻ Διεγέρσεις ηλεκτρονίων εσωτερικών στοιβάδων Άπω Υπεριώδες 100-200 nm Διεγέρσεις ηλεκτρονίων σθένους Υπεριώδες 200-400 nm Διεγέρσεις ηλεκτρονίων σθένους Ορατό 400-800 nm Διεγέρσεις ηλεκτρονίων σθένους Εγγύς Υπέρυθρο 0,8-2,5 μm (10000-4000 cm -1 ) Υπέρυθρο 2,5-15 μm (4000-400 cm -1 ) Άπω Υπέρυθρο 15-200 μm (400-10 cm -1 ) Δονήσεις και περιστροφές των μορίων Δονήσεις και περιστροφές των μορίων Δονήσεις και περιστροφές των μορίων Μικροκύματα 0,2-7,0 mm Διεγέρσεις περιστροφής των μορίων και διεγέρσεις μονήρων ηλεκτρονίων Ραδιοσυχνότητες 100-10000 m Διεγέρσεις πυρήνων εντός μαγνητικού πεδίου

- 11 - ΑΣΚΗΣΗ 1 ΤΑΥΤΟΠΟΙΗΣΗ ΦΥΣΙΚΩΝ ΠΡΟΪΟΝΤΩΝ ΜΕ ΦΑΣΜΑΤΟΣΚΟΠΙΑ ΥΠΕΡΥΘΡΟΥ Το υπέρυθρο είναι εκείνο το τμήμα του φάσματος της ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας, το οποίο εκτείνεται πέρα από το ορατό και φθάνει μέχρι την περιοχή των μικροκυμάτων. Διακρίνεται στις παρακάτω τρεις περιοχές: Από 0.8μ - 2μ (εγγύς υπέρυθρο) Από 2μ - 15μ (κυρίως υπέρυθρο) και Από 15μ - 300μ (άπω υπέρυθρο) Τα φάσματα υπερύθρου είναι φάσματα απορρόφησης. Για την ευκολότερη μελέτη των φασμάτων υπερύθρου, έχει εισαχθεί μία καινούργια έννοια, ο κυματαριθμός ( ), ο οποίος ορίζεται ως εξής: [cm -1 ]=1/λ[cm -1 ]. Όπως είναι γνωστό τα άτομα των μορίων ακόμη και στη βασική ενεργειακή τους κατάσταση εκτελούν κινήσεις δόνησης και περιστροφής. Ένα ποσοστό από τα μόρια που ακτινοβολούνται με υπέρυθρη ακτινοβολία, απορροφά ενέργεια, την οποία μετατρέπει σε ενέργεια δόνησης και περιστροφής. Για να λάβει χώρα απορρόφηση ενέργειας θα πρέπει να συμπέσει η συχνότητα της προσπίπτουσας ακτινοβολίας με τη συχνότητα δόνησης των ατόμων του δεσμού. Στο φαινόμενο αυτό στηρίζεται η δημιουργία των φασμάτων υπερύθρου. Οι συχνότητες με τις οποίες δονούνται τα άτομα στο μόριο εξαρτώνται από τις μάζες των ατόμων, από τον τύπο των δεσμών και από το σχήμα του μορίου. Συμμετρικά μόρια ή υποκατεστημένοι δεσμοί δεν απορροφούν στο υπέρυθρο. Η σπουδαιότητα των φασμάτων υπερύθρου οφείλεται στο ότι οι συχνότητες δόνησης των διαφόρων δεσμών του μορίου δεν επηρεάζονται σημαντικά από το υπόλοιπο τμήμα του, αφού η συχνότητα δόνησης εξαρτάται από την ισχύ του δεσμού και την ανηγμένη μάζα των ατόμων του δεσμού. Οι δονήσεις οι οποίες λαμβάνουν χώρα διακρίνονται σε δύο κατηγορίες:

- 12-1. Η πρώτη κατηγορία περιλαμβάνει τις δονήσεις τάσης κατά τις οποίες τα άτομα του δεσμού διαδοχικά πλησιάζουν και απομακρύνονται μεταξύ τους κινούμενα κατά μήκος του δεσμού. 2. Η δεύτερη κατηγορία περιλαμβάνει τις δονήσεις κάμψης κατά τις οποίες τα άτομα των γειτονικών δεσμών κινούνται έτσι ώστε να αλλάζει η γωνία των δεσμών. Εκτός των παραπάνω βασικών δονήσεων λαμβάνουν χώρα και συνδυασμένες δονήσεις. Τα φάσματα υπερύθρου μπορούν να ληφθούν σε στερεά φάση καθώς και σε διάλυμα. Τα φάσματα υπερύθρου έχουν ως τετμημένη το μήκος κύματος της ακτινοβολίας σε μ ή τον κυματαριθμό σε cm -1 και σαν τεταγμένη τη διαπερατότητα, Τ(%) και σπάνια την απορρόφηση Α. Το υπέρυθρο φάσμα διακρίνεται σε δύο κύριες περιοχές. Η μία περιέχει τις απορροφήσεις πάνω από τα 1500 cm -1 (4000~1500 cm -1 ) και η άλλη τις απορροφήσεις κάτω από τα 1500 cm -1 (1500~400 cm -1 ). Στην πρώτη περιοχή απαντώνται οι απορροφήσεις όλων σχεδόν των χαρακτηριστικών ομάδων. Στη δεύτερη απαντώνται πάρα πολλές απορροφήσεις οι περισσότερες από τις οποίες δεν μπορούν να αποδοθούν σε συγκεκριμένες διεγέρσεις. Η δεύτερη αυτή περιοχή χαρακτηρίζεται σαν περιοχή δακτυλικού αποτυπώματος του μορίου. Στην συγκεκριμένη άσκηση η τεχνική του IR θα χρησιμοποιηθεί για την ταυτοποίηση του οξικού ισοπεντυλεστέρα (Σχήμα 1α) και του σαλικυλικού μεθυλεστέρα (Σχήμα 1β). ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΗ ΔΙΑΔΙΚΑΣΙΑ Πειραματική πορεία Προετοιμασία δείγματος: 1. Σε στερεή φάση α) 1 mg ουσίας αναμιγνύεται ομοιογενώς σε γουδί από αχάτη με μια σταγόνα Nujol (κεκορεσμένος υδρογονάνθρακας) ή με μία σταγόνα εξαχλωροβουταδιενίου. Η σχηματιζόμενη πάστα πιέζεται μεταξύ δύο επιπέδων πλακών από NaCl και το όλο σύστημα τοποθετείται στην πορεία της υπέρυθρης ακτινοβολίας. β) 1 mg ουσίας λειοτριβείται σε γουδί από αχάτη με 100 mg άνυδρου KBr και η σκόνη συμπιέζεται υπό κενό σε υδραυλικό πιεστήριο μέσα σε ειδικό υποδοχέα, έτσι

- 13 - ώστε να γίνει ένα διαφανές δισκίο, το οποίο τοποθετείται στην πορεία της δέσμης. Το KBr έχει το προτέρημα να μην απορροφά στο υπέρυθρο και ως εκ τούτου λαμβάνονται καλύτερα σάσματα απ ότι με την προηγούμενη μέθοδο. 2. Σε διάλυμα Η ένωση διαλύεται σε κάποιο οργανικό διαλύτη, ώστε να σχηματισθεί διάλυμα περιεκτικότητας 1-5% κ.ό. Κατάλληλοι διαλύτες είναι ο τετραχλωράνθρακας, ο διθειάνθρακας και το χλωροφόρμιο. Το διάλυμα τοποθετείται σε ειδική κυψελίδα με παράθυρα από NaCl και η κυψελίδα φέρεται στην πορεία της υπέρυθρης ακτινοβολίας. Σχήμα 1α. IR φάσμα οξικού ισοπεντυλεστέρα

- 14 - Σχήμα 1β. IR φάσμα σαλικυλικού μεθυλεστέρα ΑΣΚΗΣΗ 2 ΤΑΥΤΟΠΟΙΗΣΗ ΦΥΣΙΚΩΝ ΠΡΟΪΟΝΤΩΝ ΜΕ ΦΑΣΜΑΤΟΣΚΟΠΙΑ ΥΠΕΡΙΩΔΟΥΣ-ΟΡΑΤΟΥ (UV-VIS) Η υπεριώδης περιοχή (100-400 nm) του ηλεκτρομαγνητικού φάσματος διακρίνεται σε εγγύς υπεριώδη (200-400 nm) και άπω υπεριώδη (100-200 nm). Η περιοχή του ορατού εκτείνεται από 400-800 nm. Όταν ένα μόριο ή ιόν ακτινοβοληθεί με υπεριώδη ή ορατή ακτινοβολία απορροφά ενέργεια. Η απορροφούμενη ενέργεια είναι αρκετή για να διεγείρει τα ηλεκτρόνια σθένους των ακτινοβολουμένων μορίων προκαλώντας έτσι ηλεκτρονιακές μεταπτώσεις. Πέραν της ηλεκτρονιακής διέργερσης η απορρόφηση υπεριώδους ή ορατής ακτινοβολίας προκαλεί συγχρόνως διεγέρσεις δόνησης και περιστροφής στο μόριο. Αυτό έχει σαν αποτέλεσμα στα φάσματα υπεριώδους και ορατού να παρατηρούνται φαρδιές ταινίες απορρόφησης.

- 15 - Τέσσερις βασικοί όροι που χρησιμοποιούνται στην ορολογία της φασματοσκοπίας UV-VIS είναι οι κάτωθι: (α) βαθυχρωμική μετατόπιση ή ερυθρή μετατόπιση (bathochromic shift, red shift) όταν υπάρχει μετατόπιση μιας απορρόφησης προς μεγαλύτερα μήκη κύματος (προς το ερυθρό χρώμα του ορατού). (β) υποχρωμική μετατόπιση ή μπλε μετατόπιση (hypochromic shift, blue shift) όταν μια απορρόφηση μετατοπίζεται προς μικρότερα μήκη κύματος (προς την πλευρά του μπλε χρώματος). (γ) υπερχρωμικό φαινόμενο (hyperchromic effect) όταν προκαλείται αύξηση της έντασης της απορρόφησης. (δ) υποχρωμικό φαινόμενο (hypochromic effect) όταν προκαλείται μείωση της έντασης μιας απορρόφησης. ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΗ ΔΙΑΔΙΚΑΣΙΑ Πειραματική πορεία Στα συνήθη φασματοφωτόμετρα λαμβάνει χώρα μέτρηση των απορροφήσεων ενός δείγματος μιας χημικής ένωσης σε διάφορα μήκη κύματος. Το λαμβανόμενο σχεδιάγραμμα των εντάσεων των απορροφήσεων σε συνάρτηση με τα μήκη κύματος της ακτινοβολίας, στα οποία μετρήθηκαν οι απορροφήσεις αποτελεί το φάσμα απορρόφησης της ένωσης. Για να ληφθεί το φάσμα απορρόφησης μιας ουσίας στο υπεριώδες ή και στο ορατό, ζυγίζεται μια ποσότητα αυτής και διαλύεται σε συγκεκριμένο όγκο εκλεγέντος διαλύτη. Με το διάλυμα αυτό γεμίζεται η μία κυψελίδα (διαμέτρου 1 cm περίπου) ενώ μία παρόμοια γεμίζεται με καθαρό διαλύτη (κυψελίδα αναφοράς) και οι κυψελίδες τοποθετούνται στο φασματοφωτόμετρο. Η λήψη του φάσματος μπορεί να γίνει αυτόματα από το όργανο. Βασικό κριτήριο ενός καλού διαλύτη για φάσματα UV-VIS είναι να μην απορροφά στην ίδια θέση με τη διαλυμένη ουσία. Συνήθως οι διαλύτες που δεν έχουν συζυγιακούς διπλούς δεσμούς είναι οι πιο κατάλληλοι. Οι πιο κοινοί διαλύτες είναι: το νερό, 95% αιθανόλη και το κανονικό εξάνιο, που δεν απορροφούν στην περιοχή του υπεριώδους των περισσότερων οργανικών ενώσεων. Άλλοι διαλύτες που χρησιμοποιούνται συχνά είναι: το ακετονιτρίλιο (190 nm), το χλωροφόρμιο 240 nm),

- 16 - το κυκλοεξάνιο (195 nm, κύρια απορρόφηση), το 1,4-διοξάνιο (215 nm), η μεθανόλη (205 nm), το ισοοκτάνιο (195 nm) κλπ. Η διαφορά μεταξύ πολικών και μη πολικών διαλυτών είναι ότι οι πολικοί διαλύτες δημιουργούν δεσμούς υδρογόνου με τη διαλυμένη ουσία και εξασθενίζουν την λεπτή υφή του φάσματος, ενώ με τους μη πολικούς διαλύτες η λεπτή υφή παραμένει, όπως στο φάσμα της ουσίας σε αέρια κατάσταση. Τα νεώτερα φασματόμετρα UV-VIS αποτελούνται από την πηγή ακτινοβολίας (λάμπα δευτερίου για UV και λάμπα μη νήμα βολφραμίου για VIS). Η ανομοιογενής ακτινοβολία που παράγεται περνάει μέσα από ένα μονοχρωμάτορα που επιλέγει τα διάφορα μήκη κύματος και συνδέεται άμεσα με το καταγραφικό (ηλεκτρονική οθόνη). Η δέσμη του φωτός, μετά το μονοχρωμάτορα, διαχωρίζεται σε δύο παράλληλες δέσμες, από τις οποίες η μία περνάει μέσα από την κυψελίδα του δείγματος (sample cell) που περιέχει το διάλυμα της ουσίας στο διαλύτη (1-2%) και η δεύτερη μέσα από μια παρόμοια κυψελίδα που περιέχει μόνο διαλύτη. Οι εντάσεις των δύο δεσμών φωτός μετά την απορρόφηση συγκρίνονται ηλεκτρονικά. Οι κυψελίδες του δείγματος για το ορατό φάσμα κατασκευάζονται από γυαλί, ενώ για την περιοχή του υπεριώδους, επειδή οι προσμίξεις του γυαλιού απορροφούν μέρος της υπεριώδους ακτινοβολίας, χρησιμοποιούνται κυψελίδες κατασκευασμένες από κρυσταλλικό πυρίτιο. Λόγω της ακριβής τιμής των κυψελίδων αυτών πρέπει να πλένονται τακτικά (απεσταγμένο νερό, ακετόνη, αιθανόλη, διχλωρομεθάνιο) και να διατηρούνται σε στεγνό μέρος (ξηραντήρας με Silica Gel). Στην συγκεκριμένη άσκηση η τεχνική της φασματοσκοπίας υπεριώδους-ορατού θα χρησιμοποιηθεί για την ταυτοποίηση χρωστικών από το σπανάκι.

- 17 - Σχήμα 2. Συγκριτικό φάσμα Ορατού για τις α- & β-χλωροφύλλες, β-καροτένιο και Λουτεΐνη

- 18 - ΑΣΚΗΣΗ 3 ΤΑΥΤΟΠΟΙΗΣΗ ΦΥΣΙΚΩΝ ΠΡΟΪΟΝΤΩΝ ΜΕ ΦΑΣΜΑΤΟΣΚΟΠΙΑ ΠΥΡΗΝΙΚΟΥ ΜΑΓΝΗΤΙΚΟΥ ΣΥΝΤΟΝΙΣΜΟΥ (NMR) Η φασματοσκοπία Πυρηνικού Μαγνητικού Συντονισμού (NMR) είναι φασματοσκοπία απορρόφησης και έχει ως βάση τις μαγνητικές ιδιότητες των πυρήνων των ατόμων. Μια ομάδα κατάλληλων πυρήνων που βρίσκονται υπό την επίδραση ενός ισχυρού μαγνητικού πεδίου μπορεί να αλληλεπιδρά με ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία στην περιοχή των ραδιοκυμάτων και να απορροφά ενέργεια. Η ενέργεια αυτή είναι ικανή να επιφέρει αλλαγές στον προσανατολισμό των πυρήνων σε σχέση με την κατεύθυνση του πεδίου. Η τοποθέτηση της κορυφής συντονισμού ενός πρωτονίου σε μια ορισμένη θέση στην περιοχή συχνοτήτων του NMR φάσματος, εξαρτάται από το χημικό περιβάλλον στο οποίο βρίσκεται το αναφερόμενο πρωτόνιο. Με τον όρο χημική μετατόπιση (chemical shift) εννοούμε την ορισμένη εκείνη θέση της περιοχής συχνοτήτων του NMR φάσματος στην οποία εμφανίζεται η κορυφή απορρόφησης ενός πρωτονίου ή ομάδας ισοτίμων πρωτονίων. Η χημική μετατόπιση μετράται σε μονάδες δ (ppm) σε σχέση με ένα σταθερό σημείο αναφοράς. Το αναφερόμενο σημείο είναι η θέση εκείνη όπου εμφανίζεται η κορυφή απορρόφησης των πρωτονίων του τετραμεθυλοσιλανίου (TMS) και αυθαίρετα ορίζεται ως δ=0. Η μονάδα μέτρησης της χημικής μετατόπισης δ (ppm) ορίζεται σαν το πηλίκο της συχνότητας σε Hz του συγκεκριμένου πρωτονίου προς τη συχνότητα σε Hz του NMR οργάνου. Επομένως το δ δεν έχει διαστάσεις και είναι ανεξάρτητο του οργάνου που χρησιμοποιείται. Τέλος το εμβαδόν μιας απορρόφησης είναι ευθέως ανάλογο προς τον αριθμό των πρωτονίων τα οποία είναι υπεύθυνα για την εμφάνιση αυτής. Εκτός του 1 Η και άλλοι πυρήνες όπως 19 F, 11 B, 13 C, 15 N και 31 P, μπορούν να εξεταστούν με κατάλληλους συνδυασμούς ραδιοσυχνοτήτων και κατάλληλων μαγνητικών πεδίων. Πυρήνες με ζυγό ατομικό και μαζικό αριθμό όπως π.χ. 12 C 6, 16 O 8, δεν ανιχνεύονται με τη μέθοδο του Πυρηνικού Μαγνητικού Συντονισμού γιατί στερούνται αυτοστροφορμής.

- 19 - Η φασματοσκοπία NMR χρησιμοποιείται ευρέως για τον καθορισμό δομών οργανικών μορίων, για τη μελέτη αλληλεπίδρασης φαρμακευτικών και άλλων βιολογικά δραστικών ουσιών με το κέντρο δράσης τους, για την ανάπτυξη μοριακών προτύπων για τη σύνθεση φαρμακευτικών μορίων με βελτιωμένες βιολογικές ιδιότητες, για τη μελέτη νοθείας ποτών και τροφίμων, κ.ά. Ένα 1 Η NMR φάσμα μπορεί να δώσει διάφορες πληροφορίες όπως: είδος πρωτονίων, που σχετίζονται με τη χημική μετατόπιση, δομική σχέση πρωτονίων μεταξύ τους, αριθμός πρωτονίων ανά κορυφή, κλπ. Η χρήση υψηλού πεδίου παράγει φάσματα υψηλής διαχωριστικότητας, τα οποία αποτελούνται από πληθώρα σημάτων, ο διαχωρισμός των οποίων καθίσταται αναγκαίος. Ένας τρόπος να αποφευχθεί αυτό είναι ο χωρισμός των σημάτων σε διάφορες διαστάσεις. Στη φασματοσκοπία δύο διαστάσεων (two dimensional NMR, 2D-NMR) υπάρχει καταγραφή δύο διαφορετικών πληροφοριών σε δύο διαφορετικούς άξονες συχνοτήτων F 2 και F 1. Στον έναν άξονα F 2 καταγράφονται συνήθως οι απορροφήσεις ενός συγκεκριμένου πυρήνα ( 1 Η ή 13 C) ενός μορίου, ενώ στον άλλο άξονα καταγράφονται άλλες πληροφορίες όπως οι απορροφήσεις άλλων πυρήνων που σχετίζονται ή αλληλεπιδρούν με αυτούς του άξονα F 2. Τα βασικά στοιχεία ενός συστήματος NMR είναι τα εξής: 1. Ένας ηλεκτρομαγνήτης, που παράγει μαγνητοστατικό πεδίο. 2. Ένα σύστημα τριών πηνίων που παράγουν στο χώρο του μαγνητοστατικού πεδίου ένα μαγνητικό πεδίο το οποίο ονομάζεται πεδίο κλίσης. Το πεδίο αυτό έχει μόνο μια συνιστώσα που είναι παράλληλη με το στατικό πεδίο, ενώ η έντασή της μεταβάλλεται γραμμικά ως προς τις χωρικές συντεταγμένες. 3. Ένα πηνίο εκπομπής παλμών ραδιοσυχνοτήτων. 4. Ένα πηνίο λήψης των σημάτων που εκπέμπονται από τους συντονισμένους πυρήνες του εξεταζόμενου βιολογικού υλικού 5. Ένα σύστημα ανίχνευσης, το οποίο παράγει το σήμα εξόδου του συστήματος. 6. Ένα σύστημα απεικόνισης, που περιλαμβάνει τον υπολογιστή στον οποίο γίνεται η ανακατασκευή και η παρουσίαση των εικόνων.

- 20 - ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΗ ΔΙΑΔΙΚΑΣΙΑ Πειραματική πορεία Για την καταγραφή ενός NMR φάσματος μιας οργανικής ένωσης, το δείγμα διαλύεται σε κατάλληλο διαλύτη, τοποθετείται σε ένα μακρύ και στενό υάλινο σωλήνα, διαμέτρου περίπου 5 mm και με ένα κατάλληλο μηχανισμό φέρεται στο διάκενο των δύο πόλων του NMR οργάνου όπου και περιστρέφεται. Το εισαγόμενο στο σωλήνα δείγμα πρέπει να είναι ελεύθερο από προσμείξεις που προκαλούν διεύρυνση των κορυφών συντονισμού. Ο χρησιμοποιούμενος διαλύτης πρέπει να μην περιέχει πρωτόνια στη δομή του. Ο πλέον χρησιμοποιούμενος διαλύτης είναι το δευτεριωμένο χλωροφόρμιο (CDCl 3 ). Άλλοι χρησιμοποιούμενοι διαλύτες είναι ακετόνη-d 6, διμεθυλο-d 6 -σουλφοξείδιο, D 2 O, κ.λ.π.

- 21 - Στην συγκεκριμένη άσκηση η τεχνική του ΝΜR θα χρησιμοποιηθεί για την ταυτοποίηση του οξικού ισοπεντυλεστέρα (Σχήματα 3α 1 & 3α 2 ) και της ευγενόλης (Σχήματα 3β 1 & 3β 2 ). Πειραματικές συνθήκες 399.65 MHz, 0.05 ml:0.5 ml CDCl 3 Assign. Shift (ppm) A 4.095 B 2.037 C 1.693 D 1.521 E 0.926 Σχήμα 3α 1. 1 Η NMR φάσμα οξικού ισοπεντυλεστέρα

- 22 - Πειραματικές συνθήκες 15.09 MHz, 0.25 ml : 0.75 ml CDCl 3 ppm Assign. 171.08 1 63.13 2 37.48 3 25.18 4 22.51 5 20.96 6 Σχήμα 3α 2. 13 C NMR φάσμα οξικού ισοπεντυλεστέρα

- 23 - Πειραματικές συνθήκες 399.65 MHz, 0.05 ml : 0.5 ml CDCl 3 Assign. Shift (ppm) A 6.832 B 6.66 C 6.65 D 5.933 E 5.73 F 5.058 G 5.039 J 3.801 K 3.291 Σχήμα 3β 1. 1 Η NMR φάσμα ευγενόλης

- 24 - Πειραματικές συνθήκες 15.09 MHz, 20 vol% in CDCl3 ppm Assign. 146.60 1 144.03 2 137.91 3 131.94 4 121.26 5 115.49 6 114.46 7 111.28 8 55.84 9 39.92 10 Σχήμα 3β 2. 13 C NMR φάσμα ευγενόλης

- 25 - ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ 1. D.L. Paiva, G.M. Lampman and G.S. Kriz Introduction to Organic Laboratory Techniques, Second Edition Saunders college publishing, New York (1998) 2. L. M. Harwood, C.J. Moody and J. M. Percy Experimental Organic Chemistry, Second Edition Blackwell Science Ltd, London (1999) 3. R.L. Pecsok, L.D. Shields, T. Cairns and I.G. McWilliam, Σύγχρονες Μέθοδοι στη Χημική Ανάλυση, (Απόδοση στα Ελληνικά Σταύρος Βολιώτης), Εκδόσεις Γ. Α. Πνευματικός, Αθήνα (1980) 4. Δ. Παπαϊωάννου, Γ. Σταυρόπουλος και Θ. Τσεγενίδης Σημειώσεις Πειραματικής Οργανικής Χημείας, Εκδόσεις Πανεπιστημίου Πατρών, Πάτρα (1996)