Autor: Jan Najbar, Andrzej Turek
ISBN: 978-83-01-15977-1
Ilość stron: 450
Data wydania: 10/2009
Nowoczesne ćwiczenia laboratoryjne!
Podręcznik zawiera ćwiczenia laboratoryjne dotyczące spektroskopii optycznej i fotochemii, stanowiące dopełnienie wykładów z chemii fizycznej, fizyki chemicznej, spektroskopii molekularnej, analizy i kinetyki chemicznej.
Jest to obszerny zestaw nowych ćwiczeń wykorzystujących nowoczesną aparaturę badawczą i dających orientację w aktualnych zagadnieniach i metodach badawczych. Każde ćwiczenie obejmuje część teoretyczną oraz pełny opis sposobu rozwiązania omawianego problemu.
Książka jest podzielona na 4 części: • molekularna spektroskopia oscylacyjna, • molekularna spektroskopia elektronowa, • reakcje fotochemiczne, • spektroskopowe badania strukturalne i analityczne.
Podręcznik przeznaczony dla studentów chemii, inżynierii chemicznej, biotechnologii, biologii, analizy medycznej uniwersytetów, politechnik, uniwersytetów medycznych i przyrodniczych, pracowników laboratoriów analitycznych.
Rozdziały:
CZĘŚĆ I. MOLEKULARNA SPEKTROSKOPIA OSCYLACYJNA
1. Badanie widm oscylacyjnych związków organicznych . 19 1.1. Wprowadzenie 19 1.1.1. Oscylator harmoniczny 19 1.1.2. Oscylacyjne przejścia optyczne 22 1.1.3. Drgania normalne . 26 1.1.4. Zastosowanie teorii grup w badaniach spektroskopowych . 29 1.1.5. Zastosowanie metod kwantowomechanicznych do obliczeń geometrii i częstości drgań cząsteczek 33 1.1.5.1. Metody ab initio 34 1.1.5.2. Metoda perturbacyjna Møllera–Plesseta 36 1.1.5.3. Metoda funkcjonałów gęstości DFT 36 1.2. Część doświadczalna 37
2. Spektroskopia IR i Ramana wiązania wodorowego na przykładzie kwasu benzoesowego. Efekt deuterowania 40 2.1. Wprowadzenie . 40 2.1.1. Charakterystyka układów z wiązaniem wodorowym 42 2.1.2. Metody badania wiązań wodorowych 44 2.1.2.1. Rentgenografia i neutronografia . 44 2.1.2.2. Spektroskopia mikrofalowa . 44 2.1.2.3. Jądrowy rezonans magnetyczny . 45 2.1.2.4. Spektroskopia UV/Vis 45 2.1.2.5. Spektroskopia oscylacyjna 46 2.1.2.6. Niesprężyste rozpraszanie powolnych neutronów . 49 2.1.3. Teoria widm w podczerwieni układów z wiązaniem wodorowym . 49 2.1.3.1. Model Witkowskiego–Maréchala 50 2.1.3.2. Rezonans Fermiego 56 2.1.3.3. Układ wielu oddziałujących wiązań wodorowych – kryształy molekularne 58 2.1.3.4. Efekt izotopowy 62 2.2. Część doświadczalna . 63
3. Badanie związków oksymowych metodą fourierowskiej spektroskopii rozpraszania Ramana oraz obliczeń kwantowomechanicznych 65 3.1. Wprowadzenie . 65 3.1.1. Zjawisko rozpraszania ramanowskiego 65 3.1.2. Drgania cząsteczek . 66 3.1.3. Obliczenia kwantowochemiczne w modelowaniu widm Ramana . 67 3.1.4. Opis ćwiczenia . 68 3.2. Część doświadczalna . 70 3.3. Aneks 71
4. Wpływ częstości promieniowania wzbudzającego i struktury wybranych metaloporfiryn na widmo rezonansowego rozpraszania Ramana 75 4.1. Wprowadzenie . 75 4.1.1. Aparatura pomiarowa . 75 4.1.2. Fluorescencja 76 4.1.3. Mechanizm rezonansowego rozpraszania Ramana (RR) . 76 4.1.4. Stopień depolaryzacji . 80 4.1.5. Struktura elektronowa i wzmocnienie RR . 81 4.1.6. Wpływ podstawienia protonów w porfirynie na widmo RR 83 4.2. Część doświadczalna 87
5. Zastosowanie spektroskopii SERS do badań związków zawierających fosfor zaadsorbowanych na powierzchni srebra 89 5.1. Wprowadzenie . 89 5.1.1. Mechanizm SERS . 91 5.1.1.1. Mechanizm elektromagnetyczny . 91 5.1.1.2. Mechanizm przeniesienia ładunku . 93 5.1.2. Systemy i substraty aktywne . 94 5.1.3. Adsorpcja grup fosforowych i fosfonowych na powierzchni metalicznej . 94 5.2. Część doświadczalna . 99
CZĘŚĆ II. MOLEKULARNA SPEKTROSKOPIA ELEKTRONOWA
6. Pomiar funkcji zaniku fluorescencji metodą skorelowanego czasowo zliczania pojedynczych fotonów 103 6.1. Wprowadzenie . 103 6.1.1. Pomiary czasów życia fluorescencji 107 6.1.2. Oszacowywanie czasów życia fluorescencji z pomiarów funkcji zaniku fluorescencji 6.2.3. Rekonstrukcja widma fluorescencji . 110 6.2. Część doświadczalna . 111
7. Wyznaczanie wydajności kwantowej fluorescencji . 114 7.1. Wprowadzenie . 114 7.1.1. Prawa absorpcji Bouguera–Lamberta i Lamberta–Beera . 116 7.1.1.1. Prawo Bouguera–Lamberta . 116 7.1.1.2. Prawo Lamberta–Beera . 117 7.1.2. Moment przejścia. Moc oscylatora 118 7.1.3. Wydajność kwantowa fluorescencji . 119 7.1.3.1. Poprawka na współczynnik załamania światła . 121 7.1.3.2. Oszacowanie wydajności kwantowej fluorescencji z pomiarów kinetycznych 7.1.3.3 Korekta zmierzonego widma fluorescencji uwzględniająca zmienną czułość fotopowielacza 125 7.1.3.4. Przesunięcie stokesowskie. Symetria zwierciadlana Lewszyna 126 7.1.3.5. Poprawka na maksymalną reabsorpcję . 129 7.2. Część doświadczalna . 131
8. Wyznaczanie momentów dipolowych cząsteczek we wzbudzonym stanie elektronowym S1 na podstawie widm absorpcyjnych i fluorescencyjnych . 134 8.1. Wprowadzenie . 134 8.1.1. Metoda Lipperta–Matagi . 135 8.1.2. Oszacowanie wartości kąta między wektorami momentów dipolowych . 141 8.2. Część doświadczalna . 143
9. Laserowa fotoliza błyskowa. Wyznaczanie wpływu tlenu na kinetykę dezaktywacji wzbudzonych cząsteczek chlorofilu 146 9.1. Wprowadzenie . 146 9.2. Część doświadczalna . 151
10. Wyznaczanie wydajności kwantowych procesu konwersji międzysystemowej metodą Medingera–Wilkinsona . 156 10.1. Przejścia elektronowe w cząsteczkach organicznych . 156 10.1.1. Stan trypletowy . 157 10.1.2. Metoda Medingera–Wilkinsona 159 10.1.3. Proces konwersji międzysystemowej w antracenie i 9,10-dichloroantracenie 10.2. Część doświadczalna 163
11. Spektroskopia UV cząsteczek schłodzonych w strumieniu naddźwiękowym 165 11.1. Wprowadzenie 165 11.1.1. Metoda naddźwiękowych wiązek molekularnych 166 11.1.2. Różnice geometrii równowagowej i struktury oscylacyjnej cząsteczek pomiędzy podstawowym i wzbudzonym stanem elektronowym 170 11.2. Część doświadczalna 175
12. Femtosekundowa absorpcja przejściowa. Ultraszybki proces przeniesienia ładunku w betainie-4 178 12.1. Wprowadzenie 178 12.1.1. Zasada działania i budowa lasera. Generacja krótkich impulsów . 178 12.1.2. Laser tytanowo-szafirowy. Wzmacnianie impulsów femtosekundowych 181 12.1.3. Metoda wiązki pompującej i próbkującej 182 12.1.4. Ultraszybkie przeniesienie elektronu w cząsteczce betainy-4 183 12.2. Część doświadczalna 184
CZĘŚĆ III. REAKCJE FOTOCHEMICZNE
13. Aktynometryczne wyznaczenie natężenia promieniowania . 187 13.1. Wprowadzenie 187 13.2. Część doświadczalna 191 13.3. Alternatywne wykonanie ćwiczenia w układzie nitrostilben–cykloheksan . 192
14. Badanie reakcji fotoizomeryzacji chalkonu 194 14.1. Wprowadzenie 194 14.1.1. Reakcje charakterystyczne dla związków karbonylowych . 194 14.1.2. Reakcje charakterystyczne dla alkenów . 197 14.1.3. Reakcje charakterystyczne dla enonów 200 14.1.4. Fotoizomeryzacja chalkonu w rozpuszczalniku niezawierającym wodoru 201 14.2. Część doświadczalna 206
15. Badania widm fluorescencji układów elektronodonorowo-akceptorowych (EDA) pochodnych benzoksazolu . 209 15.1. Wprowadzenie 209 15.1.1. Zjawisko przeniesienia elektronu . 209 15.1.2. Teorie przeniesienia elektronu . 211 15.1.3. Natura procesu konwersji wewnątrzsystemowej w układach olefinowych 216 15.2. Część doświadczalna 219
16. Cykl Förstera. Badanie zależności fluorescencji kwasu antracenokarboksylowego od pH w roztworach wodnych . 221 16.1. Wprowadzenie 221 16.1.1. Wyznaczenie stałej dysocjacji kwasu w stanie wzbudzonym (pK*) – cykl 16.1.2. Miareczkowanie fluorescencyjne 224 16.1.3. Wyznaczenie pK dysocjacji kwasu antraceno-9-karboksylowego w mieszaninie woda–metanol w stanie podstawowym . 225 16.1.4. Zmiany geometryczne kwasu antraceno-9-karboksylowego w stanie wzbudzonym. 16.1.5. Wpływ podstawnika w pozycji 10 cząsteczki kwasu antraceno-9-karboksylowego na stałą dysocjacji kwasów w stanie podstawowym i wzbudzonym 16.2. Część doświadczalna 230
17. Badanie fotoelektrochemicznych i spektroskopowych właściwości półprzewodników szerokopasmowych . 232 17.1. Wprowadzenie 232 17.2. Część doświadczalna 237
CZĘŚĆ IV. SPEKTROSKOPOWE BADANIA STRUKTURALNE I ANALITYCZNE
18. Badanie temperaturowej zależności kształtu pasma w spektroskopii optycznej 243 18.1. Wprowadzenie . 243 18.2. Część doświadczalna 250
19. Badanie hydratacji jonów metodą spektroskopii w podczerwieni . 253 19.1. Wprowadzenie 253 19.1.1. Widma w podczerwieni wody . 253 19.1.2. Metoda różnicowa . 255 19.2. Część doświadczalna 256
20. Zastosowanie analizy faktorowej do równoczesnego oznaczania aspiryny, amidu kwasu salicylowego i kofeiny w środkach uśmierzających ból . 259 20.1. Wprowadzenie 259 20.1.1. Klasyczna metoda najmniejszych kwadratów (CLS) 263 20.1.2. Namiarowa analiza faktorowa (TFA) 264 20.2. Część doświadczalna 270
21. Fotochromizm i solwatochromizm na przykładzie pochodnej merocyjaniny 274 21.1. Wprowadzenie 274 21.1.1. Fotochromizm 274 21.1.2. Solwatotochromizm . 277 21.2. Część doświadczalna 281 22. Wyznaczanie liczby agregacji, cmc i hydrofobowości miceli surfaktantowych za pomocą stacjonarnych widm emisji fluorescencji 285 22.1. Wprowadzenie . 285 22.2. Część doświadczalna 289
23. Badanie właściwości fizykochemicznych polimerów „inteligentnych” 293 23.1. Wprowadzenie . 293 23.1.1. Hydrożele 294 23.1.2. Zastosowania polimerów inteligentnych . 295 23.1.3. Dolna krytyczna temperatura rozpuszczalności, DKTR 298 23.1.4. Kopolimeryzacja 299 23.2. Część doświadczalna 301
24. Wyznaczanie stałych dysocjacji fluorescencyjnych indykatorów wapniowych 305 24.1. Wprowadzenie 305 24.2. Część doświadczalna 314
25. Badanie właściwości układów mikroheterogenicznych przy użyciu sond molekularnych 25.1. Wprowadzenie 316 25.1.1. Solubilizacja . 317 25.1.2. Mikrolepkość wnętrza miceli . 318 25.1.3. Polarność wnętrza miceli 319 25.2. Część doświadczalna 319
26. Badanie dystrybucji substancji czynnych w tabletce leku metodą mapowania ramanowskiego 322 26.1. Wprowadzenie . 322 26.1.1. Mapowanie ramanowskie . 322 26.2. Część doświadczalna 326
27. Badania polimorfizmu leku i jego kompleksów z jonami metali metodą fourierowskiej spektroskopii ramanowskiej (FT-RS) 328 27.1. Wprowadzenie 328 27.1.1. Polimorfizm cymetydyny 328 27.1.2. Przypisanie pasm cymetydyny na podstawie obliczeń kwantowochemicznych 27.1.3. Kompleksy cymetydyny z wybranymi jonami metali (Cu(II), Ni(II), Co(II), Cd(II), Fe(II), Zn(II)) i tym samym anionem (ClO4–) . 330 27.1.4. Kompleksy cymetydyny z jonami miedzi Cu(II) i różnymi anionami (ClO4–, BF4– , SO42–, NO3–) 27.2. Część doświadczalna 332
DODATKI D1. Oscylator anharmoniczny 335 D2. Parametry charakteryzujące polaryzację promieniowania emitowanego 339 D3. Model Kubo kształtu linii spektralnej . 343 D4. Kinetyka odwracalnych reakcji fotochemicznych 345
Fotochemia i spektroskopia optyczna Ćwiczenia laboratoryjne --- Pozycja niedostępna.---
|