METODE SPECTRALE = METODE OPTICE METODE SPECTROMETRICE = METODE SPECROFOTOMETRICE

DE ANALIZA

NOTIUNI INTRODUCTIVERelatie culoare (ca functie a luminii absorbite) - specie chimica -analit = identificare calitativaRelatie intensitate culoare (ca functie a luminii absorbite) -concentratie specie chimica - analit = determinare cantitativa!

Relatie culoare (ca functie a luminii emise) - specie chimica -analit = identificare calitativaRelatie intensitate culoare (ca functie a luminii emise) -concentratie specie chimica - analit = determinare cantitativa

Concluzie: emisia si absorbtia REM (lumina, ca forma particulara a REM-Radiatie ElectroMagentica) pot fi utilizate in analiza chimica calitativa si cantitativa

Ce sunt metodele spectrale de analiza? Metode de analiza calitativa si cantitativa a unui analit pe baza interactiei REM cu materia-proba!

Caracteristicile REMRadiatia electromagnetica REM- forma de energie cu natura duala: unda- particula! Transfer cuantificat de enrgie, fara transfer de substanta

Caracter de undaViteza de propagare a luminii C = 299.792.458 m/s ~ 3. 108 m/s in vid

Dir.propag Reprezentare schematica a propagarii REM pe axa z

Natura de unda: - distanta dintre doua maxime defazate cu 2 - numarul de unde care trec printr-un anumit punct/unitatea de timp

[] in m sau in cm sau in Å = 10-8 cm, (Angstrom); (1 Å=10-10 m); nm = 10-7 cm (10-9 m) [] in Hertz (s-1)

c = in vid (c de la celeritas =viteză) =c/

Viteza de propagare a luminii: c = 299.792.458 m/s (3 108 m/s, 300.000 km/s) in vid (conform teoriei relativităţii, nimic nu poate fi mai rapid decat lumina).

(v = n 3 108 m/s) n-indice In aer: v = 99.702.547 m/s; Apa: 228.849.205 m/s

_ _ Numar de unda: = 1/, [] =cm-1 in domeniul spectral IR

Reprezentarea naturii de unda a REM

Natura de particula (corpuscul) a REM: REM este formata din particlule f. f. mici de energie=fotoni. Schimbul de enrgie este cuantificat, realizandu-se prin intermediul fotonilor

Corpuscul-foton- particula elementara de energie E, forma discreta de energie (lumina).

E = h ipoteza cuantelor Planck

E = h , Constanta lui Planck h = 6.62 x 10-34 J·s,

= c/ E = hc = hc/

relatie ce arata caracterul dual al REMSpectru electromagnetic = intregul domeniu de REM

Domenii spectrale- raze cosmice -fotoni (cosmic-ray photons)

- raze gama < 10-1 Å

- raze X (in Å sau nm) 10-2 – 102 Å 10-1 – 10 nm -ultraviolet (in nm) - indepartat 10-200 nm

- apropiat 200-400 nm- vizibil (in nm) 400-750 nm- infrarosu (in cm-1) - apropiat 13.000 -4000 cm-1

- mediu 4000- 200 cm-1

(13.000 – 10 cm-1) - indepartat 200- 10 cm-1

- microunde (in cm) - 1mm (10-1 cm)-100 cm- unde radio >1m

Radiatia monocromatica-concept ideal

EMISIA SI ABSORBTIA REM

Tranzitii cuantice = modificarea starii energetice a unui sistem cuantic (atom, molecula). Radiative sau neradiative

Tranzitii radiative:a) Emisia REM; b) Absorbtia REM; c)Fluorescenta REM

a) Emisia de radiatieE = E1 – E0 = h = E/h analiza calitativa si cantitativa

spectrometria de emisie

a) b)

b) Atenuarea intensitatii (absorbtia) radiatiei incidente spectrometria de absorbtie. Absorbtia radiatiei

c)Fluorescenta REM

CONCLUZIE! Absorbtia, emisia, fluorescenta metode spectrale de analiza

Spectre atomice

Sodiu: 11 e 1s2, 2s2, 2p6, 3s1...... 3p

0

Spectrul sodiului-spectru de liniiSpectrele elementelor chimice- spectre simple de linii

Spectrul vizibil :continuu ; de linii

Spectre moleculare

3 tipuri de nivele energetice: electronice, de vibratie si de rotatieFenomenele optice: emisia, absorbtia si fluorescenta REM -complex

a) absorbtie in IR indepartat si microunde spectru de liniib) IR mediu si apropiat spectru cu benzi de absorbtie inguste b) UV-VIS spectru de cu benzi de absorbtie largi

Instrumente spectrale- de emisie-de absorbţie

Componente principale

CLASIFICAREA METODELOR SPECTRALE I. Metode ale spectrometriei atomice (AES/OES)

1. Spectrometria atomica de emisie cu excitare in arc sau scanteie electrica, Torta 2. Spectrometria atomica de emisie cu excitare in flacara (Flamfotometria)3. Spectrometria atomica de emisie cu excitare in plasma. (ICP)4. Spectrometria atomica de absorbtie in UV-VIS (SAA) (AAS/OAS)5. Spectrometria atomica de florescenta (AFS)6.Chemiluminiscenta

II. Metode ale spectrometriei moleculare 1. Spectrometria moleculara de absorbtie in UV-VIS 2. Spectrometria moleculara de absorbtie in IR

2.1 Spectrometria moleculara de absorbtie in IR cu transformata Fourier FTIR III. Metode ale spectrometriei electronice IV. Metode ale spectrometriei Rontgen (XRS) V. Metode ale spectro-electrochimiei VI. Metode de analiza suprafetelor VII. Spectroscopia de vacuum (High Vacuum Techniques)

APLICATII PRACTICE

1924 Raze Rontgen Professor K.M.G. Siegbahn

1999 Ahmed Zewail Femtochemistry

Femtosecond transient absorption spectroscopy

2003 Rezonanta magnetica nucleara Premiul Nobel – Medicină

Paul Lauterbur (chimist şi radiolog american) Peter Mansfield (fizician britanic)