Infračervená spektroskopie
Přihlásit se
Infračervená spektroskopie (1/9) · 9:25

Úvod do infračervené spektroskopie Co je infračervená spektroskopie? K čemu se využívá? Jak vypadají naměřená spektra a co z nich lze vyčíst?

Navazuje na Spektrofotometrie.
Pokud na molekulu posvítíme infračerveným zářením, je možné, že tato molekula energii záření absorbuje. Energie záření může rozvibrovat nějakou vazbu. Říkáme tomu valenční vibrace. Máme ještě jiné typy, ale zde budeme hovořit pouze o této. Valenční vibrace vazby je jako kmitání pružiny, takže můžeme vazbu považovat za pružinu. Popřemýšlejme nad touto vazbou. Vazbou mezi uhlíkem a vodíkem. Budeme tuto vazbu modelovat jako pružinu. Pokusíme se nakreslit pružinu zde. Tady je pružina. Teď nakreslíme uhlík na jednu stranu. Teď máme uhlík na jedné straně a vodík na druhé straně. Valenční vibrace vazby je tedy jako kmitání pružiny. Takže pokud máte pružinu a na obou jejich koncích dva hmotné body a dodáte energii, můžete rozvibrovat pružinu. Pokud takto natáhnete uhlík a takto natáhnete vodík, je to jako roztažení vazby. Také víme, že se pružina smršťuje. Pak se pružina smrští v tomto směru a dostanete kmitání pružiny, které je znova stejné jako modelová valenční vibrace vazby. Podívejme se na IR spektrum této molekuly. Mluvíme zde o 1-oktinu. Pokud ozáříte složky tohoto vzorku určitým množstvím infračerveným zářením, některé z těchto frekvencí budou absorbovány sloučeninou. Analýzou infračerveného spektra můžete určit, které frekvence jsou absorbovány. Nyní se zaměříme na tato čísla, 3 000 nebo 4 000. Jsou to reprezentativní frekvence záření. Zde máme procenta transmitance (propustnosti). Pokud byste měli 100 procent transmitance... nakreslím zde nahoru přímku. 100 procentní transmitance, řekněme, že mluvíme o této frekvenci záření. Podívám se na frekvenci záření, půjdu nahoru a uvidím, že mám 100 procentní transmitanci. 100 procent transmitance znamená, že všechno záření prošlo Vaším vzorkem. Pokud všechno záření projde vzorkem, žádné se neabsorbuje. Tato konkrétní frekvence tedy nebyla absorbována Vaší sloučeninou. Pokud hovoříme o méně než 100 procentní transmitanci, bavme se o této frekvenci. Pro tuto frekvenci máme signál, zobrazený tady. Nedosáhli jsme 100 procentní transmitance, což znamená, že ne všechno záření prošlo skrz sloučeninu. Část bylo absorbováno. Takže tato specifická frekvence byla absorbována molekulou. Tato energie je příčinou vibrace vazby, takže dostaneme valenční vibraci. Tento signál odpovídá vazbě, o které jsme hovořili. Tento signál označuje vibraci této vazby. Pojďme dále přemýšlet o vlnočtu. Zatím jsme mluvili o procentech transmitance, pojďme si vysvětlit vlnočet. Všechno tohle jsou frekvence, různé frekvence záření. Pojďme se podívat, jak vlnočet souvisí s frekvencí záření a také s vlnovou délkou záření. Definice vlnočtu... vlnočet... zde je symbol vlnočtu. Vlnočet je roven převrácené hodnotě vlnové délky v jednotkách centimetrů. Takže máme vlnovou délku záření 0,002 centimetry a zapišme ji zde. Vlnová délka 0,002 centimetry, jaký by měl být vlnočet? Vyndejte kalkulačku a spočítejte to. 1 děleno 0,002 je rovno 500. Takže je to rovno 500. Vaše jednotky budou 1 lomeno centimetr nebo je můžete zapsat takto. Takže toto je vlnočet. Toto je vlnočet. Pokud půjdete sem, vlnočet 500 odpovídá určité vlnové délce záření. Samozřejmě, že je zde i vztah k frekvenci, protože vlnová délka a frekvence jsou rovněž ve vztahu. Přesuneme se o kousek dolů. Víme, že vlnová délka krát frekvence, vlnová délka krát frekvence, čili λ (lambda) krát ν (ný) je rovna rychlosti světla. To je rovno c. Takže pokud chci vyřešit rovnici pro frekvenci, pro ν, frekvence je rovna rychlosti světla c děleno děleno λ vlnovou délkou. Je to stejné jako 1 lomeno λ krát rychlost světla. 1 lomeno λ byla naše definice pro vlnočet. Takže můžeme říct, že frekvence záření je rovna vlnočet krát rychlost světla. Takže přejděme tady a proveďme výpočet. Hovořili jsme o tomto jako o určité vlnové délce. Našli jsme vlnočet. Dosaďme tento vlnočet zde a podívejme se na výsledek. Vlnočet byl 500. Jednotky byly 1 na centimetr. Vynásobme to rychlostí světla. Potřebujeme rychlost světla v centimetrech. Je to zhruba 3 krát, vynásobte 3 krát 10 na desátou centimetrů za sekundu, což je rychlost světla. Všiměte si jednotek. Centimetry zmizely. Spočítejme to. Udělejme si zde prostor. Vezmeme vlnočet a vynásobíme ho rychlostí světla v centimetrech. 3 krát 10 na desátou. Dostaneme 1,5 krát 10 na třináctou. Frekvence by byla 1,5 krát 10 na třináctou. Jednotkami bude 1 lomeno sekunda nebo můžete použít hertz Vlnočet koresponduje s vlnovou délkou a vždy z něho můžete získat frekvenci. Takže máme... tohle v rychlosti přepíši frekvenci rovnu vlnočtu krát rychlost světla. Vlnočet je roven frekvenci děleno rychlost světla. Použijeme tento poznatek v dalším videu. Vrátíme se zpět k této myšlence. Pro tentokrát je frekvence záření přímo úměrná vlnočtu. Podívejte se na infračervené spektrum a vraťte se zpět. Můžete se podívat na infračervené záření a můžete tomu říkat vlnočet můžete to nalézt jako frekvenci, můžete tomu říkat, jak se Vám zlíbí, pokud porozumíte, o co se zde jedná. Podívejme se blíže na toto infračervené spektrum. Nakresleme přímku zhruba okolo vlnočtu 1 500, zde. Levá část, levá část za touto přímkou rozděluje spektrum na dvě oblasti. Oblast vlevo se nazývá oblast charakteristických vibrací. Takže je nazvána oblastí charakteristických vibrací našeho spektra. Důvodem je to, že signál v této oblasti může diagnostikovat určité funkční skupiny. Například, tento signál zde, když se podíváme dolů na vlnočet, signál je zhruba okolo 2 100 pro tento vlnočet. Toto odpovídá trojné vazbě. To nám určí funkční skupinu. Ukáže nám to na přítomnost funkční skupiny. Přítomna trojná vazba. Je to diagnostika. Pomůže Vám to, zjistit strukturu molekuly. Pomocí IR spektra můžete zjistit přítomnost různých molekul. Pravá strana této oblasti se nazývá oblast otisků prstů. Toto je oblast otisků prstů. Je těžké vysvětlit oblast otisků prstů. Je to příliš komplikované. Není tak jednoduché vidět různé signály. Je to extrémě komplikované, ale unikátní pro každou molekulu. Je to jako otisky prstů molekuly, které ladí s IR spektrem. Pokud máte neznámou, můžete se podívat na oblast otisků prstů. Opět je unikátní. Všechny tyto různé linie jsou pro molekulu unikátní. Máme oblast charakteristických vibrací a otisků prstů. Nebudeme se příliš zabývat oblastí otisků prstů. Možná trochu. Zaměříme se na oblast charakteristických vibrací. Zaměříme se na viditelný signál. Podívám se na signál a poté se podívám dolů na specifický vlnočet. Umístění signálu je docela důležité. Chtěl bych poukázat na to, že pokud se podíváte na to co jsem použil za vlnočet, změnil jsem, co jsem dělal. Rozestup je jiný. Nezáleží na tom. Udělal jsem to, aby to sedělo tomuto videu a pracovalo to pro něj. Kreslil jsem všechna svá IR spektra, takže nejsou perfektní. Myšlenkou je neobávat se toho, co Vám zde dávají rozestupy vlnočtů. Přemýšlejte, kde se objeví signál. Umístění toho signálu, zhruba ve vlnočtu 2 100. Také chcete přemýšlet o intenzitě signálu a tvaru signálu. Více o tom budeme mluvit v budoucích videích. V příštím videu rozvineme trochu šířeji myšlenku na vazby jako pružiny. Budeme přemýšlet více v rovině klasické fyziky.
video