План
на лекциите и упражненията по седмици
за
специалност “Компютърна химия”
ИЧ,
РАМАН И ЕЛЕКТРОННА СПЕКТРОСКОПИЯ
Лекция
1.
Увод в спектралните методи за анализ.Основни
инструментални методи за анализ: принцип
на работа. Електромагнитно
лъчение, области, характеристики, връзка
с молекулните спектрални методи.
Видове движения
в молекулите, вътрешна енергия, взаимодействие
с веществото. Електрооптични свойства
на молекулите.
Упражнение
1. Задачи
с основните спектроскопски величини –
дължина на вълната, вълново число, честота.
Заснемане на ИЧ спектри на фолия и в кювети.
Лекция
2. Вероятност
за преход,
населеност
на енергетичните нива,
подборни
правила, интензитет,
ширина и форма на спектралните ивици.
Закон за абсорбция на светлината. Ротационна
спектроскопия. Ротационни преходи и спектри.
Трептене надвуатомна
молекула
-
хармоничен и анхармоничен осцилатор -
класическо и квантово-механическо разглеждане,
енергетични нива и преходи
в инфрачервените спектри.
Упражнение
2.
Заснемане на спектри в капилярен слой и
в таблетки от KBr.
Лекция
3. Вибрационно-ротационен
спектър. Трептене
на многоатомни молекули - брой
на трептенията,
видове,
форми
на трептене.
Характеристични трептения, условия
за характеристичност; разположение на
ивиците в средната инфрачервена спектрална
област.
Упражнение 3.
Заснемане на спектри в таблетки от KBr. Интерпретация
на ИЧ спектри.
Спектри на алкани, алкени, алкини и бензени.
Лекция
4.
Вибрационни спектри на различни класове
химични съединения. Интерпретация на ИЧ
спектри. Техника на експеримента в инфрачервените
и Раман спектри.
Упражнение 4.
Интерпретация на ИЧ спектри.
Спектри на алкохоли, феноли, амини, кетони,
алдехиди и карбоксилови киселини.
Лекция
5. Електронни
спектри и
структура на двуатомни
и многоатомни молекули, хромофори и ауксохроми.
Подборни
правила,
класификация
на преходите,
интензитет на ивиците в електронните спектри.
Абсорбция
на основните видове
хромофорни системи; прости и кратни връзки
с и без хетероатом, бензеново
ядро.
Упражнение 5.
Електронни спектри на органични съединения.
Правила за изчисления на максимума в електронните
спектри на диени, алфа-ненаситени и ароматни
карбонилни съединения.
Лекция
6. Електронни
спектри. Влияние на спрежението,
на заместителите,
на разтворителите и
на пространствените
затруднения
върху интензитета и положението на ивиците.
Изомерия в електронните абсорбционни
спектри.
Електронни спектри на сложни органични
съединения и природни физиологично-активни
вещества. Пътища
за дезактивация на
електронното възбуждане,
времена на живот на възбудените състояния.
Упражнение 6. Колоквиум
номер 1. Раман-спектроскопия, принцип на
метода, приложения. Правила за подбор в
инфрачервените и Раман-спектри, интензитет
на ивиците. Работа със спектрални атласи
и библиотеки от ИЧ и Раман спектри.
ЯМР
СПЕКТРОСКОПИЯ
Лекция
7. Физични
основи на ЯМР.
Ядрен
магнетизъм, енергетични нива на атомните
ядра
в магнитно поле, населеност. Химично отместване
в ЯМР,
измерване, видове
скали, характеристичност. Фактори, влияещи
върху химичното отместване.
Упражнение
7.
Устройство и действие
на ЯМР
спектрометър с постоянно и импулсно облъчване.
Адитивни схеми за изчисляване на химичното
отместване на протони и 13С.
Лекция
8. Спин-спиново
взаимодействие,
правила, константи. Фактори, влияещи върху
спин-спиновото взаимодействие.
Спиново взаимодействие
между
протони и други
ядра.
Химична и магнитна еквивалентност. Класификация
и анализ на ЯМР
спектрите - спектри от първи порядък.
Упражнение
8.
Отнасяне на сигналите на протонни ЯМР спектри.
Интерпретация напротонни
ЯМР спектри от първи порядък.
Лекция
9. Определяне
структурата на органични съединения
по техните ЯМР
спектри и обща формула и/или други допълнителни данни.
Упражнение 9. Колоквиум
номер 2.
АТОМНА СПЕКТРОМЕТРИЯ
Лекция
10. Атомни
спектри. Спектрална ширина на линиите.
Атомна абсорбция. Атомна емисия и атомно-флуоресцентен
анализ. Принципи на качествения и количествен
спектрален анализ.
Упражнение 10. Атомни
спектри и спектрометри Спектрални величини
и връзки между тях. Задачи върхуспектроскопски
величини.1. Атомни преходи. Подборни правила.
Изчисляване на населеност на нивата. 2.
Емисия в пламък - атомизатор и източник
на възбуждане - газове,пулверизатор, смесителна
камера, горелки. 3. Качествена и количествена
характеристика. 4. Определяне на съдържание
на Na в чешмяни и трапезни води. 5. Безразмерни
величини за изразяване на следови съдържания
- %;‰; ppm; ppb; ppt; ppfи работа
с тях
Лекция
11.
Атомно-абсорбционен анализ. Принцип на
метода. Условия на Уолш. Източници на възбуждане
в атомно-абсорбционните спектрометри.
Оптични схеми. Пламъков атомно-абсорбционен
анализ. Пламъци, горелки, пулверизатори
и камери. Електротермичен атомизатор. Температурна
програма. Въвеждане на пробата под форма
на газ.
Упражнение 11. Пламъково
атомно-абсорбционно определяне на Fe в бяло
вино.
1.
Ширина на атомните спектрални линии; 2.
Условия на Уолш. Източници за възбуждане
в ААS - кухокатодни и безелектроднилампи.
3. Оптични схеми - еднолъчеви и двулъчеви,
монохроматор и детектор. Закон на Буге-Ламберт-Беер;
4. Практическа задача - определяне на Fe във
вино.Характеризиране
на чувствителност и линейност. 5. Методи
на пробоподготовка за атомен спектрален
анализ.Микровълново
разтваряне.
Лекция
12.
Количествено определяне. Методика на калибриране.
Стандартни разтвори. Метод на калибрационната
крива и на стандартната добавка. Метрологични
характеристики: работна област;чувствителност;
граница на откриване и определяне; точност
на количественото определяне. Сравняване
на аналитични резултати.
Упражнение 12. Пламъково
атомно-абсорбционно определяне на обменнияMg
в почви. Самостоятелна работа по методика.
Преглед на преченията и методите за тяхното
коригиране. 1. Калибриране - стандартна
права, регресионно уравнение, работна област.
Чувствителност, характеристична концентрация,
възпроизводимост и граница на определяне
на FAAS. 2. Пречения в AAS - неспектрални пречения.
Методи за отчитане и коригиране. Матричен
ефект. 3. Метод на стандартната добавка.
4. Практическа задача - извличане на подвижния
Mg в почви . Изготвяне на анализен протокол.
Лекция
13.
Емисионен спектрален анализ. Индуктивно
свързана плазма като източник на възбуждане.
Блок схема на емисионен спектрометър. Видове
оптични системи - полихроматор и монохроматор.
Възможности, предимства и недостатъци
на метода. Пречения и начини за отстраняването
им.
Упражнение 13. Електротермична
атомна абсорбция (ETAAS)Определяне
наPbв
прясно мляко.1. Предимства и недостатъци
на пламъковата AAS - алтернативни атомизатори.
2. Графитна кювета на Лвов.Температурни
програми. Криви на Велц. Практическа задача
определяне на Pb в прясно мляко.Анализ
на твърди проби – коса. Емисионен спектрален
анализ. Аналитичнихарактеристики
на ICP-OES. 3. Блок схема на емисионен спектрометър
сIСР: плазмен източник
за възбуждане - генериране и зони; спектрално
активна форма в IСР; пробовъвеждане;пулверизатори
; въвеждане на пари и на твърди проби оптични
системи полихроматор и монохроматор, спектрален
обхват и разделителна способност. 4. Количествен
многоелементен анализ на отпадни водиинтерпретация
на резултатите.
Лекция
14.
Масспектрометрия с индуктивно свързана
плазма - принцип на метода. Йонизационен
източник, масфилтър, детекторна система.
Полуколичествено и количествено определяне.
Възможности за изотопен анализ.
Упражнение 14. Масспектрометрия
на неорганични йони - ( IСР-MS) Анализ на сняг
- демонстрация. 1. Основни блокове и принцип
на работа на IСР-MS спектрометър – йонизационен
източник; интерфейс; масфилтър; детектор.
2. Изотопен анализ - изобарни и радикални
пречения, подходи за корекция. 3. Количествен
анализ с ICP-MS. Калибрация; дрейф на чувствителността;
Вътрешен стандарт - принцип на метода. Колоквиум
номер 3.
Литература
1. Г.Андреев.
Молекулна спектроскопия, Изд. ПУ
“П. Хилендарски”, Пловдив, 1999.
2. Г.
Крисчан, Д. О’Райли. Инструментален анализ. Изд.
СУ “Кл. Охридски”,
1993.
3. Ст.
Спасов, М.Арнаудов.Приложение
наспектроскопията
в органичната химия,
Изд."Наука
и изкуство", София, 1978.
4. З.
Бургуджиев. Молекулен спектрален анализ
и спектрофотометрия, Изд."Наука
и изкуство", София, 1986.
5. В.
Кметов. Свитък с помощни материали по атомна
спектроскопия - Катедна Аналитична Химия
при ПУ Електронна версияhttp://kmetov.argon.acad.bg/Education/EDU_main_pageBG.htm
6. Димитров,
И. Колева, Ц. Йотов, А. Петракиев "Ръководство
по атомен спектрален анализ" СУ, 1993 г.
7. Хавезов
И., Цалев Д. "Атомно-абсорбционен анализ",
София, Изд. НИ, 1980.
[ ако
ти се чете нещо интересно, виж списание
“Коснос”http://www.kosnos.com]