Podręczniki:
2. R. M. Silverstein, G. C. Bassler SPEKTROSKOPOWE METODY
IDENTYFIKACJI ZWI
ZKÓW ORGANICZNYCH
3. Praca zbiorowa pod redakcją W. Zielińskiego i A. Rajcy METODY
SPEKTROSKOPOWE I ICH ZASTOSOWANIE DO
IDENTYFIKACJI ZWI
ZKÓW ORGANICZNYCH
4. H. Gunter SPEKTOROSKOPIA MAGNETYCZNEGO REZONANSU
J
DROWEGO
5. Z. Kęcki PODSTAWY SPEKTROSKOPII MOLEKULARNEJ
6. R. A. W. Johnstone, M. E. Rose SPEKTROMETRIA MAS
Kolokwia:
ROZWI
ZYWANIE WIDM  NMR 7 maja 2007
IR 28 maja 2007
złożone 11 czerwca 2007
TEORIA 18 czerwca 2007
Natura promieniowania elektromagnetycznego
Promieniowanie elektromagnetyczne  jest to drganie pola
elektrycznego, któremu towarzyszy drganie pola magnetycznego
c = 3×108 m/s
E
H
E = Eo cos x
H = Ho cos x
gdzie: Eo, Ho amplitudy odpowiednich składowych
Długość fali promieniowania   jest odcinkiem drogi
promieniowania, na którym mieści się jeden okres drgania pola, czyli
jedno drganie.
½ = c/ [s-1 = Hz]
CzÄ™stość drgania ½  liczba drgaÅ„ przypadajÄ…ca na 1 s
c = ½
jeżeli
" liczba drgaÅ„ na 1s Ò! 
" promieniowanie przebędzie w ciągu 1s drogę c cm
to
liczba falowa ½
½ =½/c
ponieważ
½ = c/ Ò! ½/c = 1/
to
1
_
½ = [cm-1]

W ośrodku materialnym
c < u
c = ½ Ò! u =  ½
ponieważ ½ nie zależy od Å›rodowiska  < 
Współczynnik załamania promieniowania n  stosunek prędkości
rozchodzenia się promieniowania w próżni do prędkości rozchodzenia się
promieniowania w ośrodku materialnym.
c
_
n =
u
gdzie:
u  szybkość rozchodzenia się promieniowania w ośrodku materialnym
c  szybkość rozchodzenia się promieniowania w próżni
½Ä™!
to
u oraz nÄ™!
dyspersja współczynnika załamania
n = f(½) lub n = f()
Cechy jakościowe promieniowania:
" długość fali 
" czÄ™stość drgaÅ„ na sekundÄ™ ½
_
" liczba falowa, czyli czÄ™stość drgaÅ„ na cm ½
Promieniowanie można podzielić na:
" polichromatyczne  występują fale o różnej długości, czyli o różnych częstościach
" monochromatyczne  fale o jednej długości
Charakter korpuskularny promieniowania
Wielkość pojedynczego kwantu energii promieniowania, tzw. fotonu,
określa zależność Plancka:
E = h½ E = h × ½ c
gdzie: h  uniwersalna stała fizyczna, tzw. stała Plancka
h = 6.62×10-34J×s
energia 1 mola fotonów = 1 einstein
Cechy ilościowe promieniowania:
intensywność promieniowania I  energia przechodząca w
ciągu 1s przez 1 cm2 powierzchni prostopadłej do kierunku
biegu promieniowania (dla promieniowania
monochromatycznego intensywność promieniowania może być
rozumiana jako liczba fotonów przechodzących w ciągu 1s
przez 1 cm2 powierzchni)
gÄ™stość promieniowania Á - energia (proporcjonalna do niej
liczba fotonów monochromatycznych) zawarta w 1 cm3
napromieniowanego układu
I = Á × c
Zadania aparatury spektroskopowej:
przeprowadzić analizÄ™ jakoÅ›ciowÄ… promieniowania (okreÅ›lić ½, ½ oraz )
przeprowadzić analizę ilościową promieniowania po oddziaływaniu z
molekułami  stwierdzone zmiany w promieniowaniu są wiernym
odbiciem cech molekuł
Energia czÄ…steczek
translacyjna  energia związana z przemieszczaniem się całych cząsteczek
w przestrzeni
faza gazowa i ciekła  ruch bezwładny i nieuporządkowany; cząsteczki zderzają się
wzajemnie i przekazujÄ… sobie energiÄ™ kinetycznÄ…
faza stała  drgania cząsteczek wokół ich położeń
równowagi w sieci krystalicznej
rotacyjna  wynika z wirowania cząsteczki wokół własnej osi
oscylacyjna  związana z osylacjami atomów cząsteczki wokół
położenia równowagi
Stopnie swobody osylacji
czÄ…steczki nieliniowe 3n  3  3 = 3n  6
czÄ…steczki liniowe 3n  3  2 = 3n  5
gdzie n  liczba atomów w cząsteczce
energia elektronów  energia kinetyczna elektronów w cząsteczce
oraz energia potencjalna przyciągania elektronów przez jądra i
odpychania ich przez sÄ…siadujÄ…ce elektrony.
energia wewnÄ…trzjÄ…drowa  energia kinetyczna i potencjalna
nukleonów jądra cząsteczki
Schemat poziomów skwantowanej energii wewnętrznej
jÄ…drowa
energia wewnętrzna
oscylacyjna ½
J
jÄ…drowa rotacyjna
translacyjna elektronowa
nw
"
_ h½
_
_E
nn = exp[- ] = exp[- ]
kT
kT
Ew
Ew - En= " E = h½
En
nw
_
Gdy = 1 to "E=0 (½=0) lub T="
nn
nw
_
Gdy = 0 to "E=" (½=") lub T=0
nn
Kształt i szerokość konturu
pasma
Widmo idealne
Widmo rzeczywiste
Naturalne przyczyny rozmycia pasm:
rozmycie skwantowanych poziomów energetycznych, między którymi
następuje emisyjne lub absorpcyjne przejście
zasada nieoznaczoności Heisenberga
"µ - szerokość poziomu energetycznego
Ä - czas życia czÄ…stki na danym poziomie energetycznym
"µÄ e"h/2Ä„
Naturalne przyczyny rozmycia pasm:
efekt Dopplera
czÄ™stość ½0
Parametry pasma spektralnego
intensywność w maximum Imax
intensywność integralna I"
½2
+"
szerokość połówkowa "½1 / 2
I" = +"Id½ I" = +"Id½
-" ½1
"½
1/2
Imax
I"
Rodzaje spektroskopii
Spektroskopie dzieli siÄ™ w oparciu o kryterium
3. rodzaju energii cząsteczek, która na skutek kwantowania umożliwia
przejścia między poziomami energetycznymi
" spektroskopia elektronowa
" spektroskopia oscylacyjna
" spektroskopia rotacyjna
" spektroskopia elektronowego rezonansu paramagnetycznego
" spektroskopia jÄ…drowego rezonansu magnetycznego
2. pochłaniania lub emisji fotonów przez substancję
oddziaływującą z promieniowaniem
" spektroskopia emisyjna
" spektroskopia absorpcyjna
" spektroskopia rozpraszania (Ramana)
Rodzaje spektroskopii
1. wielkość fotonów promieniowania, które są emitowane, absorbowane
lub rozpraszane (zakres widma promieniowania
elektromagnetycznego)
SPEKTROSKOPIA
radiospektroskopia mikrofalowa w podczerwieni w obszarze widzialnym
i nadfiolecie
(IR)
(UV-vis)
jÄ…drowego rezonansu rotacyjna 
elektronowego
oscylacyjna elektronowa
rezonansu
magnetycznego
(Ramana) (Ramana)
paramagnetycznego
(NMR)
(EPR)
5  800 MHz 9.4  35 GHz 200  5000 cm-1 400  800 nm
100  400 nm