Із теорії ел. спектрів відомо, що здатність орг. сполуки поглинати випромінювання визначається його ел. структурою.
наприклад,
Рис.1. Електронні спектри поглинання бензолу, нафталіну, фенантрену, антрацену і нафтацену.
По мірі збільшення числа конденсованих кілець в ряду аром сполук поглинання зміщається в довгохвильову область.
Використання похідних є корисним методом для виявлення смуг, що перекриваються.
Перша похідна спектрів, як і всі похідні непарного порядку дуже важко інтерпретувати (окремі смуги спектра проявляються у вигляді перегинів) і тому вони рідко використовуються в спектроскопії. Друга похідна спектрів показує чіткі мінімуми для кожного плеча, присутнього ввихідному спектрії). Четверта похідна може бути навіть більш корисною для отримання інформації з контурівсмуг, але у випадку похідних високих порядків зростає рівень шуму, тому цей метод придатний тільки для спектрів з високим відношенням сигнал-шум.
Оскільки спектри можуть перекриватися, то це може призводити до зниження чутливості визначення. Для поліпшення розділення смуг в спектрі поглинання розроблено декілька методів:
|
|
- метод чисельного диференціювання (спектроскопія похідних),
- Фур'є-перетворенняї,
-підбір спектрального профілю (аналіз кривої).
Перші два методи базуються на зміні перетворення Фур'є-інтерферограмми, шляхом множення, ділення її на коефіцієнти або зведення в ступінь її складових.
наприклад, інтерферограми, що відповідають спектр. лінії, спектр. дублетам, спектр. смузі.
Аналіз кривої заснований на її підгонці методом найменших квадратів. (представлятють зміну значення кожної частотної складової у вигляді окремої лінії на загальному графіку).
Практичні аспекти використання електронної спектроскопії. Використання ел. спектроскопії для ідентифікації хімічних речовин та аналізу двокомпонентних сумішей. Яскраві приклади використання в біології та медицині.
Електронна спектроскопія є дуже чутливим і зручним методом для визначення спектрів поглинання, пропускання і відбиття, вивчення кінетики реакції, що супроводжуються спектральними змінами. У звичайних умовах спектри мають дифузний характер, що обмежує їх застосування речовинами, що мають хромофорні групи (ароматичні цикли, кратні зв'язки і т.п.). Ці спектри дозволяють встановлювати наявність тих чи інших груп в молекулі, тобто здійснювати груповий аналіз, вивчати вплив замісників на електронні спектри і будову молекул, досліджувати таутомерію та інші перетворення.
Певні сполуки поглинають у відповідних діапазонах, наприклад, алкени з ізольованими подвійними зв'язками мають інтенсивну (ε від 6500 до 12000) широку смугу поглинання, обумовлену переходом π → π*, в області 165-200нм. Наявність алкільних заступників зсуває цю смугу в довгохвильову область.
|
|
електронна спектроскопія застосовується в багатьох теоретичних і прикладних областях науки і техніки.
Метод якісного аналізу органічних і металоорганічних сполук і матеріалів. Спільно з іншими методами аналізу в органічної хімії електронна спектроскопія використовується для встановлення та підтвердження будови речовини, ідентифікаці сполук. Перевагою цієї спектроскопії є те, що характеристичні групи можуть бути визначені в молекулах. За спектрами поглинання і емісії можна ідентифікувати хромофори молекули, такі як ароматичні і спряжені системи, а також ауксохроми, зв'язані з даним хромофором. В координаційній хімії можна оцінювати характер координації металу, геометрію координаційного центру.
Кількісний метод аналізу. Вимірюючи інтенсивність поглинання або випускання речовини в розчині, за електронними спектрами можна проводити кількісний аналіз вмісту певної сполуки в тій чи іншій суміші з достатньою точністю. На практиці це широко використовується для аналізу нафтопродуктів, геологічних зразків,медичних препаратів.
Електронна спектроскопія широко використовується для вивчення кінетики хімічних і фотохімічних реакцій. Оскільки електронні спектри пов'язані з переходом в збуджений стан молекули, який є набагато більш реакційно здатним, і навпаки, хімічні реакції протікають з утворенням збуджених станів, електронна спектроскопія дозволяє вивчати механізми і кінетику багатьох фотохімічних процесів.
У біології люмінесцентна спектроскопія використовується для візуалізації клітинних структур та вивчення клітинних процесів на молекулярному рівні. Для цього застосовуються люмінесцентні маркери, якими мітять ті чи інші клітинні структури або метаболіти.
У медицині використання специфічних люмінесцентних проб застосовується для люмінесцентного імуноаналізу.
Вивчення поглинання і випускання світла здійснюється для оцінки люмінесцентних матеріалів та їх використання в техніці, наприклад як органічні світлодіоди (OLED), сцинтилятори для детектування рентгенівського випромінювання, а також в інших сферах.