Infracrvena spektroskopija sa furijevom transformacijom (FTIR)
Transcript of Infracrvena spektroskopija sa furijevom transformacijom (FTIR)
INFRACRVENO ZRAČENJE
10 15
20
25
30
35
40
45
50
55
60
65
70
75
80
85
90
95
%T
500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 Wavenumbers (cm-1)
Infracrveni spektar
ZRAČENJE CRNOG TELA
Plankov zakon raspodele :
Raspodela zračenja crnog tela po talasnim dužinama
11 25 exp 1c cE
Tλ λ λ
−⎡ ⎤⎛ ⎞= −⎜ ⎟⎢ ⎥⎝ ⎠⎣ ⎦
HARMONIJSKI OSCILATOR
12
kνπ μ
=
oscilatorna energija je kvantirana
12VE v hν⎛ ⎞= +⎜ ⎟
⎝ ⎠0,1, 2...v =
Prelazi između oscilatornih nivoa:
- osnovni v = 0 1- I overton v = 0 2- II overton v = 0 3
vruća traka v = 1 2
→
→
→
→
INTENZITET TRAKE ZA PRELAZ IZMEĐU OSCILATORNIH NIVOA
(i j)
Prelazni momenat:
Broj normalnih oscilacija za molekul sa N atoma:
3N - 6
3N - 5
(linearni molekul)
i j i jP dψ μψ τ→ = ∫
→
KARAKTERISTIČNE APSORPCIONE
FREKVENCIJE U INFRACRVENOJ OBLASTI
Područja apsorpcije u infracrvenoj oblasti
OSCILATORNO ROTACIONI SPEKTRI
,1( ) ( 1)2V JE v h BJ Jν= + + +
Ukupna oscilatorno-rotaciona energija molekula
REFLEKSIONI SPEKTRI
Ponašanje IC zraka koji dolazi iz optički gušće u ređu sredinu
22 1
22 1
( )( )n nRn n−
=+
12
1
(sin )Cnn
ϑ −=
Reflektivnost:
Kritični upadni ugao:
MAJKELSONOV INTERFEROMETAR
prostor zauzorak
1 2
3
4a
b
5
−δ 0 +δ
−λ +λδ=0−λ/2 +λ/2
Ι(δ)
Interferogram
( ) ( ) cos(2 )I B δδ ν πλ
=
( ) ( ) cos(2 )I Bδ ν πδν=
intenzitet infracrvenog zračenja u detektoru u zavisnosti od
intenzitet emitovanog zračenja u zavisnosti od frekvencije
( )I δ
( )B ν
δ
Izvor emituje dve frekvencije infracrvenog zračenja:
1 1 2 2( ) ( )cos(2 ) ( )cos(2 )I B Bδ ν πδν ν πδν= +
+δ -δ0
+δ -δ0
(c)
(b)
(a)
+δ -δ0
B(ν)
B(ν)
ν
ν1
B(ν)
ν
ν2
ν2ν1
ν
Interferogram i spektri za monohromatske izvore (a i b) i za izvor koji emituje dve frekvencije (c).
U opštem slučaju za n frekvencija:
za polihromatski izvor koji emituje beskonačnomnogo frekvencija:
1( ) ( ) cos(2 )
n
i ii
I Bδ ν πδν=
=∑
0
( ) ( ) cos(2 )I B dδ ν πδν ν∞
= ∫
Interferogrami i spektri za (a) monohromatski izvor, (b) polihromatski izvor i (c) polihromatski izvor u prisustvu
apsorbujućeg uzorka (postavljenog ispred detektora).
Ako je maksimalna retardacija , najbolje razlaganjeje
Δ
1νΔ =Δ
Furijeova transformacija prevodi interferogram u spektar:
( ) ( ) cos(2 )B I dν δ πδ δ+∞
−∞
= ∫
PREDNOSTI FT IR SPEKTROMETRA NAD DISPERZIONIM
- velika brzina snimanja (10 s u odnosu na 10 min)
- velika moć razlaganja 0,05 cm-1 u odnosu na nekoliko cm-1
- velika tačnost frekvencija (laserski određena)
- velika osetljivost detekcije
- veći odnos signal/šum
SPEKTROSKOPIJA U BLISKOJ INFRACRVENOJ OBLASTI (NIR)
Traka osnovne N-H valentne oscilacije u infracrvenom području
SPEKTROSKOPIJA U BLISKOJ INFRACRVENOJ OBLASTI (NIR)
Traka I overtona N-H valentne oscilacije u NIR području