Spektroskopia 310-CS2-1SPMO
Wykład (WYK) Rok akademicki 2021/22

Zalecana literatura podstawowa:

1. A.Cygański, Metody Spektroskopowe w Chemii Analitycznej, WNT

2. W. Żyrnicki W., Borkowska-Burnecka J., Bulska E., Szmyd E. (red.) - Metody analitycznej spektrometrii atomowej, Teoria i praktyka, wyd. Malamut, Warszawa 2010t

3. Joanna Sadlej – Spektroskopia molekularna

4. R. Silverstein – Spektroskopowe metody identyfikacji związków organicznych, PWN,

5. Zbigniew Kęcki – Podstawy spektroskopii molekularnej, wyd. PWN

Zalecana literatura dodatkowa:

1. Włodzimierz Kołos, Joanna Sadlej – Atom i cząsteczka, Wyd. PWN

2. Y-C. Ning „Structural Identification of Organic Compounds with Spectroscopic Techniques” Wiley-VCH 2005

W wyniku realizacji zajęć uzyskane zostaną następujące efekty uczenia się: KP7_WG5, KP7_UW2 oraz KP7_KO2. Sprawdzenie uzyskania efektów kształcenia odbędzie się w oparciu o wynik zaliczenia pisemnego oraz odpowiedzi ustnych udzielanych w trakcie zajęć.

1. Warunkiem przystąpienia do zaliczenia z wykładu jest zaliczenie wszystkich ćwiczeń laboratoryjnych.

2. Obecność na wykładach jest obowiązkowa. W przypadku nieobecności student jest zobowiązany do samodzielnego zapoznania się z tematyką wykładu.

3. Zaliczenie pisemne (przed sesją) oraz jedno zaliczenie pisemne poprawkowe (w sesji poprawkowej). Terminy uzgodnione ze studentami. Możliwość zaliczenia w języku angielskim.

Spektroskopia atomowa absorpcyjna i emisyjna – Prof. B. Godlewska-Żyłkiewicz (4h)

1-2. Absorpcja i emisja promieniowania przez atomy, parametry charakteryzujące widmo atomowe: szerokość spektralna linii, intensywność linii, rozdzielczość, parametry wpływające na poszerzenie widma. Atomowa spektrometria absorpcyjna i emisyjna. Budowa spektrometrów – układy optyczne, atomizery (FAAS, ETAAS), źródła wzbudzenia (Flame, DPC, MIP, ICP), detektory (jednokanałowe i wielokanałowe). Wprowadzanie próbek do atomizera/źródła wzbudzenia (aerozole, związki lotne, pary, ciecze, ciała stałe, ablacja laserowa). Techniki pomiarowe w ASA: FAAS, GFAAS, HG AAS, CV AAS, HR CS AAS, micro-sampling. Przeprowadzenie pomiaru. Prawa absorpcji, odchylenia od prawa Lamberta –Beera. Stosunek sygnału do szumu, krzywe kalibracyjne, granice wykrywalności limit detekcji. Plazma indukcyjnie sprzężona i technika ICP-MS. Typy interferencji w technikach spektrometrii atomowej i metody ich eliminacji. Porównanie technik i obszary zastosowań.

Spektroskopia cząsteczkowa: przejścia rotacyjne, oscylacyjne i elektronowe w cząsteczkach – dr hab. A. T. Dubis (25h)

Absorpcyjna spektroskopia cząsteczkowa.

3-4. Spektroskopia rotacyjna – klasyczne ujęcie rotacji molekuł, kwantowo-mechaniczny opis ruchu rotacyjnego, widma rotacyjne, wyznaczanie długości wiązań chemicznych z widm rotacyjnych, widma oscylacyjno-rotacyjne, wpływ oscylacji cząsteczki na widmo rotacyjne, rotator niesztywny, rozciąganie odśrodkowe, intensywność linii w widmie rotacyjnym, efekt Starka, reguły wyboru przejść rotacyjnych, widma rotacyjne cząsteczek wieloatomowych.

5-6-7. Spektroskopia oscylacyjna – mechanika kwantowa oscylacji atomów w cząsteczce, oscylator harmoniczny, reguły wyboru przejść oscylacyjnych, obliczanie odległości poziomów oscylacyjnych, oscylator anharmoniczny, wyznaczanie energii dysocjacji cząsteczki, wyznaczanie współczynnika anharmoniczności i stałych siłowych wiązań z widma oscylacyjnego, przesunięcie izotopowe, reguły wyboru przejść oscylacyjno-rotacyjnych, drgania normalne, drgania aktywne w podczerwieni, częstości grupowe, obserwacja wiązań wodorowych przy pomocy widm IR, widma w podczerwieni ciał stałych, mikroskopia FTIR, spektroskopia NIR- zastosowania

8-9. Spektroskopia Ramana – rozpraszanie światła połączone ze zmianą długości fali, rozpraszanie stokesowskie i antystokesowskie, rozpraszanie Rayleigha, polaryzowalność cząsteczek, teoria polaryzowalności Placzka, efekt Ramana, reguły wyboru w widmach ramanowskich, drgania aktywne w widmie Ramana, porównanie widm w podczerwieni i Ramana, spektrometry FTRaman, próbniki światłowodowe, rezonansowy efekt Ramana, SERS. Obrazowanie IR i Ramanowskie.

10. Spektroskopia elektronowa – wzbudzenia elektronowe, przejścia elektronowe, energia przejść elektronowych, reguły wyboru w widmach elektronowych, reguła Francka-Condona, termy atomowe, sprzężenie spinowo-orbitalne Russela-Saundersa, termy molekularne, oznaczenia symetrii termów, intensywność przejść elektronowych, prawdopodobieństwo absorpcji i emisji promieniowania, widmo elektronowe, efekty rozpuszczalnikowe, badanie kinetyki reakcji, miareczkowanie spektrofotometryczne.

11-12. Emisyjna spektroskopia cząsteczkowa - Spektroskopia emisyjna – fluorescencja i fosforescencja – zanik promienisty i bezpromienisty, wygaszanie emisji, mechanizm fluorescencji, przesunięcie stokesowskie, fluorofory, wydajność kwantowa fluorescencji, mechanizm fosforescencji, różnice pomiędzy fluorescencją a fosforescencją, diagram Jabłońskiego, reguła Kashy, rodzaje luminescencji.

13-14. Analiza powierzchni, Spektroskopia X-ray - Spektroskopia fotoelektronów – zjawisko fotoelektryczne, spektroskopia fotoelektronów w nadfiolecie UPES, spektroskopia fotoelektronów X – XPES, widma fotoelektronów, spektroskopia fotoelektronów do celów analizy chemicznej ESCA, elektrony Augera, EDX (Energy Dispersive X-ray Spectrometry)

Spektroskopia w polu magnetycznym dr hab. P. Wałejko (6h)

15-17. Widma w polu magnetycznym NMR – doświadczenie Sterna-Gerlacha, moment magnetyczny, spin, mechanika kwantowa momentu pędu, właściwości jader atomowych, jądrowy moment magnetyczny, oddziaływanie magnetycznego momentu dipolowego z polem magnetycznym, częstość Larmora, rozszczepienie częstości spinowej protonu, spin jądrowy, przesunięcie chemiczne, ekranowanie jąder przez elektrony, sprzężenie spinowo-spinowe, rozszczepienie multipletowe, widma protonowe, multipletowość sygnałów – widma pierwszego i drugiego rzędu. Realizacja widm NMR izotopu węgla 13C. Widma NMR innych pierwiastków niż wodór i węgiel. Widma dwuwymiarowe (COSY i HSQC). Spektroskopia NMR w fazie stałej. Zastosowanie spektroskopii NMR w badaniach dynamiki molekularnej.

Wykład z elementami aktywizującymi.