Spektroskopia B

chemia

obowiązkowe

Chemia kwantowa A 1200-1CHKWAW3
Chemia kwantowa B 1200-1CHKWB3
Fizyka A 1200-1FIZA2
Fizyka B 1200-1FIZB2

Zakłada się, że studenci mają podstawową wiedzę z dziedziny fizyki (mechanika, klasyczny elektromagnetyzm) oraz chemii kwantowej. Znają w zarysach rozwiązania równania Schroedingera dla rotatora sztywnego, oscylatora harmonicznego i atomu wodoru. Sugeruje się, by przed tym wykładem zaliczyć przedmiot "Podstawy chemii teoretycznej" (lub ekwiwalentny wykład).

w sali

Przedmiot ma za zadanie zapoznać studentów z podstawami teoretycznymi najważniejszych metod spektroskopii molekularnej, metodyką rejestracji widm, interpretacją widm pod kątem relacji z symetrią i strukturą związków oraz podstawowymi zastosowaniami analitycznymi spektroskopii molekularnej.

Wykład ma za zadanie

a) przedstawić systematycznie wiedzę potrzebną do świadomego wykorzystania metod spektroskopowych w chemii,

b) zapoznać studenta z podstawami teoretycznymi najważniejszych metod spektroskopii molekularnej,

c) zapoznać studenta z metodyką rejestracji widm oraz interpretacją widm.

W części wstępnej przypomniane zostaną właściwości promieniowania elektromagnetycznego oraz podstawowe wiadomości z chemii kwantowej dotyczące kwantowania energii elektronowej, oscylacyjnej i rotacyjnej molekuły. Następnie wyjaśniona zostanie korelacja między strukturą poziomów energetycznych molekuły a postacią widma absorpcyjnego, emisyjnego oraz rozproszenia Ramana oraz związek między stanami kwantowymi molekuły a intensywnością widma. Rozkład Boltzmanna. Wprowadzone zostaną najważniejsze pojęcia teorii grup w zastosowaniu do symetrii molekuł. Podczas kolejnych wykładów będą omawiane poszczególne techniki spektroskopowe. Spektroskopia rotacyjna – poziomy energetyczne dwuatomowego rotatora sztywnego; rotacje wieloatomowych molekuł; widmo mikrofalowe i rotacyjny efekt Ramana. Spektroskopia oscylacyjna - oscylator harmoniczny i anharmoniczny; poziomy energetyczne i funkcje falowe dwuatomowego oscylatora harmonicznego, pojęcie drgania normalnego; widmo podczerwieni i oscylacyjny efekt Ramana; rezonansowy efekt Ramana, zastosowanie teorii grup w interpretacji widm oscylacyjnych, rezonans Fermiego, widma oscylacyjno-rotacyjne - reguły wyboru; transformacja Fouriera. Widma elektronowe, reguły wyboru w atomach i cząsteczkach, zastosowanie teorii grup w interpretacji widm elektronowych; struktura oscylacyjna i rotacyjna widm elektronowych; wyznaczanie energii dysocjacji z widm elektronowych; widma luminescencji. Dichroizm kołowy. Spektroskopia fotoelektronów - podstawy spektroskopii XPS, UPS i Augera. Elektronowy rezonans paramagnetyczny (EPR) - kwantowanie energii elektronu w zewnętrznym polu magnetycznym; współczynnik rozszczepienia spektroskopowego g; struktura nadsubtelna widm EPR. Jądrowy rezonans magnetyczny (NMR) - stany energetyczne magnetycznych jąder w zewnętrznym polu magnetycznym; warunek rezonansu; zjawisko ekranowania jąder; sprzężenia spinowo-spinowe; równocenność chemiczna i magnetyczna; rezonans 1H, 13C, 14N, 15N i 19F; procesy relaksacji w NMR; efekt Overhausera; wielowymiarowe widma NMR. Tomografia NMR.

Pokazane zostaną możliwości zastosowania metod spektroskopowych w rozwiązywaniu różnych problemów w chemii (identyfikacja związków organicznych, określanie budowy związków chemicznych, zastosowania analityczne).

P. W. Atkins, Chemia Fizyczna, PWN, Warszawa, 2003.

Z. Kęcki, Podstawy spektroskopii molekularnej, PWN, Warszawa, 1992.

Skrypt dostępny u prowadzącego

Po ukończeniu wykładu student powinien umieć:

a) dokonać wyboru technik spektroskopowych do rozwiązywania określonego problemu

b) wyjaśnić zasady pomiaru lub rejestracji widm w wybranych obszarach spektralnych

c) przeprowadzić interpretację widm pod kątem relacji z budową związków chemicznych

d) posługiwać się wynikami obliczeń w interpretacji widm

e) rozumieć i krytycznie odnosić się do ograniczeń poszczególnych technik spektroskopowych.

Egzamin końcowy przeprowadzany w formie egzaminu pisemnego z pytaniami otwartymi oraz egzaminu ustnego. Czas pisania 90 minut. Zaliczenie od 50%.

N/A