Opis
Nowoczesne ćwiczenia laboratoryjne! Podręcznik zawiera ćwiczenia laboratoryjne dotyczące spektroskopii optycznej i fotochemii, stanowiące dopełnienie wykładów z chemii fizycznej, fizyki chemicznej, spektroskopii molekularnej, analizy i kinetyki chemicznej. Jest to obszerny zestaw nowych ćwiczeń wykorzystujących nowoczesną aparaturę badawczą i dających orientację w aktualnych zagadnieniach i metodach badawczych. Każde ćwiczenie obejmuje część teoretyczną oraz pełny opis sposobu rozwiązania omawianego problemu. Książka jest podzielona na 4 części: - molekularna spektroskopia oscylacyjna, - molekularna spektroskopia elektronowa, - reakcje fotochemiczne, - spektroskopowe badania strukturalne i analityczne. Podręcznik przeznaczony dla studentów chemii, inżynierii chemicznej, biotechnologii, biologii, analizy medycznej uniwersytetów, politechnik, uniwersytetów medycznych i przyrodniczych, pracowników laboratoriów analitycznych. Spis treściWstęp 13 CZĘŚĆ I. MOLEKULARNA SPEKTROSKOPIA OSCYLACYJNA 17 1. Badanie widm oscylacyjnych związków organicznych. Marek Boczar, Łukasz Boda, Marek J. Wójcik 19 1.1. Wprowadzenie 19 1.1.1. Oscylator harmoniczny 19 1.1.2. Oscylacyjne przejścia optyczne 22 1.1.3. Drgania normalne 26 1.1.4. Zastosowanie teorii grup w badaniach spektroskopowych 29 1.1.5. Zastosowanie metod kwantowomechanicznych do obliczeń geometrii i częstości drgań cząsteczek 33 1.1.5.1. Metody ab initio 34 1.1.5.2. Metoda perturbacyjna Mollera–Plesseta 36 1.1.5.3. Metoda funkcjonałów gęstości DFT 36 1.2. Część doświadczalna 37 Literatura 38 2. Spektroskopia IR i Ramana wiązania wodorowego na przykładzie kwasu benzoesowego. Efekt deuterowania. Marek J. Wójcik, Marek Boczar, Łukasz Boda 40 2.1. Wprowadzenie 40 2.1.1. Charakterystyka układów z wiązaniem wodorowym 42 2.1.2. Metody badania wiązań wodorowych 44 2.1.2.1. Rentgenografia i neutronografia 44 2.1.2.2. Spektroskopia mikrofalowa 44 2.1.2.3. Jądrowy rezonans magnetyczny 45 2.1.2.4. Spektroskopia UV/Vis 45 2.1.2.5. Spektroskopia oscylacyjna 46 2.1.2.6. Niesprężyste rozpraszanie powolnych neutronów 49 2.1.3. Teoria widm w podczerwieni układów z wiązaniem wodorowym 49 2.1.3.1. Model Witkowskiego–Maréchala 50 2.1.3.2. Rezonans Fermiego 56 2.1.3.3. Układ wielu oddziałujących wiązań wodorowych – kryształy molekularne 58 2.1.3.4. Efekt izotopowy 62 2.2. Część doświadczalna 63 Literatura 64 3. Badanie związków oksymowych metodą fourierowskiej spektroskopii rozpraszania Ramana oraz obliczeń kwantowomechanicznych. Kamilla Małek, Krzysztof Zborowski 65 3.1. Wprowadzenie 65 3.1.1. Zjawisko rozpraszania ramanowskiego 65 3.1.2. Drgania cząsteczek 66 3.1.3. Obliczenia kwantowochemiczne w modelowaniu widm Ramana 67 3.1.4. Opis ćwiczenia 68 3.2. Część doświadczalna 70 3.3. Aneks 71 Literatura 74 4. Wpływ częstości promieniowania wzbudzającego i struktury wybranych metaloporfiryn na widmo rezonansowego rozpraszania Ramana. Edyta Podstawka 75 4.1. Wprowadzenie 75 4.1.1. Aparatura pomiarowa 75 4.1.2. Fluorescencja 76 4.1.3. Mechanizm rezonansowego rozpraszania Ramana (RR) 76 4.1.4. Stopień depolaryzacji 80 4.1.5. Struktura elektronowa i wzmocnienie RR 81 4.1.6. Wpływ podstawienia protonów w porfirynie na widmo RR 83 4.2. Część doświadczalna 87 Literatura 88 5. Zastosowanie spektroskopii SERS do badań związków zawierających fosfor zaadsorbowanych na powierzchni srebra. Edyta Podstawka 89 5.1. Wprowadzenie 89 5.1.1. Mechanizm SERS 91 5.1.1.1. Mechanizm elektromagnetyczny 91 5.1.1.2. Mechanizm przeniesienia ładunku 93 5.1.2. Systemy i substraty aktywne 94 5.1.3. Adsorpcja grup fosforowych i fosfonowych na powierzchni metalicznej 94 5.2. Część doświadczalna 99 Literatura 100 CZĘŚĆ II. MOLEKULARNA SPEKTROSKOPIA ELEKTRONOWA 101 6. Pomiar funkcji zaniku fluorescencji metodą skorelowanego czasowo zliczania pojedynczych fotonów. Robert Królicki, Bogdan Tokarczyk 103 6.1. Wprowadzenie 103 6.1.1. Pomiary czasów życia fluorescencji 107 6.1.2. Oszacowywanie czasów życia fluorescencji z pomiarów funkcji zaniku fluorescencji 109 6.1.3. Rekonstrukcja widma fluorescencji 110 6.2. Część doświadczalna 111 Literatura 113 7. Wyznaczanie wydajności kwantowej fluorescencji. Piotr Kwiatkowski, Andrzej M. Turek 114 7.1. Wprowadzenie 114 7.1.1. Prawa absorpcji Bouguera–Lamberta i Lamberta–Beera 116 7.1.1.1. Prawo Bouguera–Lamberta 116 7.1.1.2. Prawo Lamberta–Beera 117 7.1.2. Moment przejścia. Moc oscylatora 118 7.1.3. Wydajność kwantowa fluorescencji 119 7.1.3.1. Poprawka na współczynnik załamania światła 121 7.1.3.2. Oszacowanie wydajności kwantowej fluorescencji z pomiarów kinetycznych 124 7.1.3.3 Korekta zmierzonego widma fluorescencji uwzględniająca zmienną czułość fotopowielacza 125 7.1.3.4. Przesunięcie stokesowskie. Symetria zwierciadlana Lewszyna 126 7.1.3.5. Poprawka na maksymalną reabsorpcję 129 7.2. Część doświadczalna 131 Literatura 133 8. Wyznaczanie momentów dipolowych cząsteczek we wzbudzonym stanie elektronowym S1 na podstawie widm absorpcyjnych i fluorescencyjnych. Andrzej M. Turek, Jan Najb