2023 Autor: Jake Johnson | [email protected]. Zadnja izmjena: 2023-05-24 23:12
Kada molekul primi neku vrstu elektromagnetnog zračenja, može postati uzbuđen. Ova pobuda može biti različitih tipova: elektronska, rotirajuća, promjene u nuklearnom spinu, deformacije veze ili jonizacija molekula.
Svaka vrsta ekscitacije zahteva određeni nivo energije, tako da količina energije koju apsorbuje molekul za svoju ekscitaciju zavisi od oblasti spektra u kojoj molekul apsorbuje.
Kada molekul apsorbuje elektromagnetno zračenje, prelazeći iz niskoenergetskog stanja u visokoenergetsko pobuđeno stanje, frekvencija apsorbovanog zračenja je data sljedećom formulom:
E=hv
Gde je E je apsorbovana energija, frekvencija elektromagnetnog zračenja, a h je Plankova konstanta=6.624.10 -27erg.s.
Energija je takođe povezana sa talasnom dužinom, prema sledećoj jednačini:
U ovom izrazu, l je talasna dužina, a c je brzina svjetlosti.
Kao što vidite, energija je obrnuto proporcionalna talasnoj dužini, pošto duže talasne dužine imaju manje energije, a kraće talasne dužine daju više energije. Upravo iz tog razloga apsorpcija valnih dužina kraćih od ultraljubičaste, može uzrokovati ionizaciju molekula i nuklearne promjene.
InU donjoj tabeli vidimo koji tip pobuđenja uzrokuje apsorpciju u molekulu u određenom području elektromagnetnog spektra.
Oblast spektra koja se zove infracrvena, ima tri podpodjele, kao što vidimo u gornjoj tabeli. Zona između 2,5 i 16 mm (4000 do 625 cm-1), je ona koja se obično koristi za proučavanje strukture organskih molekula. Ova studija se sprovodi pomoću spektrofotometra, koji emituje svetlost na određenoj talasnoj dužini, unutar infracrvenog spektra.
Ovaj svjetlosni snop se propušta kroz ćeliju u kojoj se nalazi uzorak i mjeri se količina tog svjetlosnog snopa koji uspijeva proći ćeliju. Ako je supstanca sposobna da apsorbuje energiju na toj talasnoj dužini, količina svetlosti koja se detektuje na drugoj strani ćelije biće manja. Ako supstanca ne apsorbuje, detektovani snop svetlosti će biti jednak upadnoj svetlosti, a za supstancu se kaže da je prozirna za tu talasnu dužinu.
Tada se ova talasna dužina menja, uvek unutar infracrvenog spektra, i posmatraju se apsorbancija i transmitantnost uzorka. Svaki element će tada imati različite transmitanse na različitim talasnim dužinama, a grafikon između ovih parametara čini infracrveni spektar supstance i karakterističan je za njega.
Na slici ispod vidimo shemu spektrofotometra.
Na sljedećoj slici, infracrveni spektar n-heksana je predstavljen. Kao što vidimo, na određenim dužinama odval propusnost se smanjuje, to znači da na toj talasnoj dužini molekul apsorbuje energiju i prelazi u pobuđeno stanje.
Svako jedinjenje ima određenu molekularnu masu i određene energije vezivanja, koje određuju njegovu vibraciju. Različite vibracije različitih molekula su sposobne da apsorbuju energiju na različitim talasnim dužinama, i zato ovaj sistem može detektovati strukturu datog jedinjenja.
