Ramano sklaidos spektrinė analizė
5 (100%) 1 vote

Ramano sklaidos spektrinė analizė

ramano sklaidos spektrinė analizė.

poliarimetrinė analizė.

Vilnius

2003

TurinysRamano sklaidos spektrinė

analizė……………………………………………. 2

Poliarimetrinė analizė………………………………………………………….

5

Naudota

literatūra…………………………………………………………

……….. 10

Ramano sklaidos spektrinė analizėRamano sklaida – tai monochromatinės šviesos išsklaidymas medžiagoje,

kurio metu pakinta šviesos dažnis. Išsklaidytosios šviesos spektre

atsiradusių naujų spektro linijų dažniai yra krintančios šviesos ir

išsklaidančiųjų medžiagų molekulių virpesių bei sukimosi šuolių dažnių

derinys. Ramano sklaidos spektro ir jį papildančiųjų ultravioletinio bei

infraraudonojo spektrų tyrimais naudojamasi kokybinėje ir kiekybinėje

sudėtingų mišinių analizėje, tiriant molekulių sandarą ir jų sąveiką. Šie

spektrai susidaro vykstant elektronų šuoliams tarp elektroninių, vibracinių

ir rotacinių lygmenų.

Dalis lygiagretaus šviesos pluošto, einančio per skaidrią medžiagą,

esančią kiuvetėje, išsklaidoma visomis kryptimis. Esant Ramano sklaidai,

pasikeičia ir išsklaidytosios šviesos dažnis. Kvantinė spinduliuotės

teorija ramano sklaidą aiškina šviesos kvantų ir medžiagos molekulių

sąveika. Leidžiant per medžiagą monochromatinę spinduliuotę (pvz., bangos

ilgio λ = 400 nm), šviesos kvantai susiduria su įvairių virpesių energijos

būsenų molekulėmis. Tačiau nors molekulė ir gauna energijos iš

krintančiosios šviesos, bet ji nesužadinama tikrąja to žodžio prasme, t.y.

iki tam tikro energijos lygmens, o tik sklindant bangai įgyja tam tikrą

perteklinę energiją. Prasklidus bangai, molekulė grįžta į buvusį energijos

lygmenį. Šviesos sklaida, kai nesikeičia dažnis, vadinama klasikine. Tačiau

egzistuoja tikimybė, nors ir maža, kad, be tampriųjų susidūrimų vyks ir

netamprūs, kurių metu kvantai dalį savo energijos ΔE atiduos molekulei.

Šiuo atveju molekulė pereis į kitą vibracinį energijos lygmenį, o

išsklaidyto kvanto energija pagal energijos tvėrmės dėsnį sumažės tuo pačiu

dydžiu ΔE. Išsklaidytosios šviesos spektre bus gaunama vadinamoji ilgabangė

ramano linija υ0 – υ1 (ji dar vadinama raudonąja arba Stokso linija):

[pic], (1)

[pic]. (2)

Galimas ir toks atvejis, kad išsklaidytosios šviesos spektre gaunama

vadinamoji trumpabangė Ramano linija υ0 + υ1 (ji dar vadinama antistoksine

linija):

[pic], (3)

[pic]. (4)

Molekulės, nesudarančios būdingų infraraudonųjų spektrų, gali būti

aktyvios ir sudaryti Ramano sklaidos spektrą, nes šuolių tarp molekulės

energijos lygmenų tikimybė ramano sklaidos spektre susijusi su jos

poliarizuotumu α. Ramano sklaidos spektras gaunamas tik tuomet, kai dėl

virpesinių šuolių keičiasi molekulės poliarizuojamumas. Kadangi

infraraudonasis ir ramano sklaidos spektrai yra skirtingos kilmės, tai tų

pačių virpesių aktyvumas šiuose spektruose yra skirtingas. Simetrinių

molekulių infraraudonajame spektre yra aktyvūs asimetriniai virpesiai,

Ramano sklaidos spektre – simetriniai. Mažėjant molekulės simetrijai,

dauguma virpesių yra pakankamai aktyvūs abiejuose spektruose. Esant

poliniam ryšiui, infraraudonajame spektre registruojama intensyvi

elektromagnetinės spinduliuotės absorbcija; Ramano sklaidos spektruose

intensyvios linijos (spektre jos registruojamos kaip juostos) atsiranda dėl

nepolinių ryšių simetrinių virpesių. Matome, kad Ramano sklaidos ir

infraraudonieji spektrai papildo vienas kitą. Naudojant šiuos metodus

kartu, galima gauti daug informacijos apie tiriamosios medžiagos molekulių

virpesių dažnį.

Kaip ir infraraudonojoje spektroskopijoje, Ramano spektroskopijoje

pasireiškia Fermio rezonansas. Ramano sklaidos spekte dėl šių virpesių

turėtų atsirasti viena juosta, kai [pic]= 1340 cm-1 (teoriškai

apskaičiuota). Tačiau spektre registruojamos dvi juostos: pirmoji – ties

1286 cm-1, antroji – ties 1388 cm-1. Taip yra dėl C = 0 pagrindinių

valentinių virpesių (1340 cm-1) ir deformacijos virpesių pirmojo obertono

sąveikos. Pagrindiniai deformacijos virpesiai registruojami ties 666 cm-1,

o pirmasis obertonas – ties 1334 cm-1.

Remiantis duomenimis, gautais tiriant infraraudonuosius ir Ramano

sklaidos spektrus, galima nustatyti įvairių molekulių struktūrą. Iš pradžių

numatomos kelios pusiausvirosios tiriamosios molekulės konfigūracijos,

kurių kiekvienai būdingas tam tikras juostų skaičius, taip pat juostų

intensyvumų santykis.

Ramano sklaidos spektrai, kaip ir infraraudonieji spektrai, suteikia

pakankamai smulkią informaciją apie atomų virpesius molekulėje. Pagrindinis

Ramano ir infraraudonosios spektroskopijos skirtumas yra tas, kad Ramano

spektroskopijai būdinga rezonansinė Ramano sklaida. Ši
sklaida atsiranda

tuomet, kai sužadintojo lazerio tam tikro ilgio spinduliuotės banga patenka

į chromoforo elektroninio spektro intensyvios absorbcijos sritį. Šiuo

atveju Ramano sklaidos spektre padidėja tam tikrų juostų intensyvumas (iki

105 kartų). Dėl šių juostų intensyvumo rezonansinio padidėjimo Ramano

sklaidos spektre galima atrankiai registruoti vieno, mus dominančio

daugiakomponentės medžiagų sistemos chromoforo virpesių spektrą.

Esant įprastai Ramano sklaidai, tarp poliarizacijos ir elektrinio lauko

stiprio yra tiesinė priklausomybė, t.y. didėjant lazerio galiai

proporcingai didėja Ramano sklaidos signalas. Tačiau, kai lazerio galia

pakankamai didelė, tokia priklausomybė suyra.

Ramano sklaidos spektrometro sandara yra palyginti nesudėtinga, nes

matuojama regimajame spektre (2 pav.). Tai labai aptogu, nes prietaisų

optika gali būti pagaminta iš stiklo.

[pic]

2 pav. Ramano sklaidos spektrometro schema: 1 – He-Ne lazeris, 2 –

maitinimo šaltinis; 3 – bangos ilgio keitimo pavara, 4 – saviraštis, 5 –

stiprintuvas, 6 – fotodaugintuvas, 7 – monochromatorius, 8 – analizatoriaus

prizmė; 9 – bandinys.Šviesos šaltinis – gyvsidabrio lempa (elektrinis laukas gyvsidabrio

garuose esant žemam slėgiui) arba lazeriai. Gyvsidabrio lempos

spinduliuotės spektras susideda iš daugybės pavienių intensyvių linijų.

Viena šių linijų (λ = 435,8 nm) filtru išskiriama ir panaudojama Ramano

sklaidos spektrui sužadinti. Ši monochromatinė spinduliuotė leidžiama per

kiuvetę su tiriamąja medžiaga. Išsklaidytosios šviesos srautas (90° kampu

krintančios šviesos srauto atžvilgiu0 patenka į analizatoriaus prizmę, po

to – į monochromatorių, kur fokusuojamas ir suskaidomas į pavienes linijas.

Spektras gali būti nufotografuojamas. Šiuo atveju šalia pagrindinės

sužadinančios linijos, kurios bangos skaičius [pic], bus registruojamos

papildomos linijos, kurių dažniai [pic]. Iš atstumo tarp [pic] ir [pic]

nustatomas dydis [pic]. Linijų intensyvumas fotometruojmas arba įvertinamas

Šiuo metu Jūs matote 50% šio straipsnio.
Matomi 881 žodžiai iš 1750 žodžių.
Peržiūrėkite iki 100 straipsnių per 24 val. Pasirinkite apmokėjimo būdą:
El. bankininkyste - 1,45 Eur.
Įveskite savo el. paštą (juo išsiųsime atrakinimo kodą) ir spauskite Tęsti.
SMS žinute - 2,90 Eur.
Siųskite sms numeriu 1337 su tekstu INFO MEDIA ir įveskite gautą atrakinimo kodą.
Turite atrakinimo kodą?
Po mokėjimo iškart gausite atrakinimo kodą, kurį įveskite į laukelį žemiau:
Kodas suteikia galimybę atrakinti iki 100 straispnių svetainėje ir galioja 24 val.