5. Principy spektrometrie, spektrometrická instrumentace

Question 1

Spektroskopie X spektrometrie (a rozdělení)

Answer 1

Spektroskopie = interakce elmag záření s hmotou.
Spektrometrie je aplikace spektroskopie v analýze.
Dělení dle mechanismus (absorpční, emisní, luminiscenční, rozptylová), stavu hmoty (atom., molekulová), oblastí vln. délek (RTG, UV, Vis, IČ) a druhu energie (elektronová, vibrační, rotační, spinová).

Question 2

Povaha a vlastnosti záření

Answer 2

• duální charakter elmag záření
• korpuskulární teorie = tok element. částic (fotonů) s nulovou klidovou hmotností a s rychlostí c:
  E = mc2 … ve vakuu co = 2,998108 m/s
• vlnová teorie = elmag vlnění se šíří prostorem v závislosti na frekvenci, vln. délce a vlnočtu = Planckova teorie

Question 3

Spektrum

Answer 3

= závislost intenzity záření při přechodu mezi dvěma hladinami na energii záření (fotonů)

Question 4

Kvalitativní vyhodnocení

Answer 4

= energie absorbovaného nebo emitovaného záření je dána strukturou molekuly/e- obalu atomu
- poloha čár a maxim pásů ve spektru

Question 5

Kvantitativní vyhodnocení

Answer 5

= počet vyzářených nebo pohlcených fotonů udává počet částic ve vhodném energetickém stavu

• intenzita čas a maxim pásů ve spektru
• kvantově-mechanická pravděpodobnost přechodu

Question 6

Elektronové orbitaly

Answer 6

• elektronový obal jádra atomu
• rozlišení na vnitřní a vnější (určují chemické chování)
• typy: vazebné (jednoduché X násobné), nevazebné (volné e- páry), antivazebné (jednoduché X násobné, pouze v excitovaném stavu)

Question 7

Kvantová čísla

Answer 7

• hlavní číslo n = určuje slupku, ovlivňuje energii
• vedlejší číslo l = určuje tvar orbitalu
• magnetické číslo m = určuje orientaci orbitalu v prostoru
• spinové číslo s = odpovídá směru rotace elektronu/jádra

Question 8

Absorpce

Answer 8

= přechod ze základního do excitovaného stavu

• spektrum absorpce závisí na transmitanci a absorbanci, řídí se Lambertovým-Beerovým zákonem
• monochromatické záření (vln. délka je konst), rovnoběžné kolmé paprsky (konc je konst), nerozptýlené záření, absorbující částice se neovlivňují (mol. absorpční koeficient je konst)

Question 9

Emise záření

Answer 9

= měření intenzity emitovaného záření

- přechod z excitovaného do základního stavu

Question 10

Rozptyl

Answer 10

• pružná srážka fotonu s molekulou = projde beze změny vlnové délky; např turbidimetrie, nefelometrie
• nepružná srážka fotonu s molekulou = dojde ke změně vlnové délky; např Comptonův rozptyl (RTG fotonů s e-), Ramanova spektrometrie (fotony s vibrující molekulou)

Question 11

Zdroje záření

Answer 11

UV oblast: vodíková výbojka, deuteriová výbojka, rtuťová výbojka

VIS oblast: W-žárovka

IČ oblast: žhavená keramická tyčinka

Question 12

Analyzátory záření

Answer 12

• monochromátor = jedna vstupní štěrbina; difrakční mřížka (destička s vrypy), hranol (rovnoramenný trojúhelník s vrcholem), interferenční filtr (izolace svazku monochromatických paprsků z polychromatického záření), dielektrická destička (MgF2/CaF2 pokryté polopropustnou Ag)
• polychromátor = řada vstupních štěrbin

Question 13

Detektor

Answer 13

UV-Vis:
Fotonásobič = měření velmi malých zářivých toků, fotony dopadají na aktivní povrch a způsobují emisi e-

Fotodioda = detekce v diodovém poli, snímají celé spektrum najednou