Tematyka wykładów ze spektroskopii molekularnej - BIOL

Tematyka wykładów ze spektroskopii molekularnej
dla studentów chemii
I rok II stopień 2013/2014
Spektroskopia molekularna
dr Alina T. Dubis
Kod kursu: 0200-CS2-1SPM
Wykład: 30 godz.
Punkty ECTS: 6
Typ przedmiotu:
Obowiązkowy
Poziom przedmiotu:
Podstawowy
Cel przedmiotu:
Celem spektroskopii molekularnej jest zaznajomienie studentów z praktycznymi i teoretycznymi
aspektami najważniejszych metod spektroskopowych.
Efekty kształcenia
Posiada wiedzę na temat spektroskopowych metod analizy budowy związków chemicznych.
Zna modele fizyczne stosowane do opisu zjawiska rotacji, oscylacji i rozpraszania promieniowania.
Zna teoretyczne podstawy funkcjonowania spektrometrów IR, Ramana, UV-VIS i NMR
Potrafi zaplanować i wykonać podstawowy pomiar spektroskopowy.
Potrafi zastosować wybrane metody spektroskopowe w celu określenia budowy związków
chemicznych.
Wymagania wstępne:
Student powinien wcześniej zaliczyć następujące przedmioty: fizyka, matematyka, podstawy chemii,
chemia teoretyczna.
Zalecana literatura podstawowa:
Joanna Sadlej – Spektroskopia molekularna
Włodzimierz Kołos, Joanna Sadlej – Atom i cząsteczka
Zbigniew Kęcki – Podstawy spektroskopii molekularnej
Zalecana literatura dodatkowa:
David O. Hayward – Mechanika kwantowa dla chemików – seria Niezbędnik chemika
Peter W. Atkins – Chemia fizyczna
Wykład 1-2
Podstawy ogólne spektroskopii molekularnej – natura i właściwości światła, klasyczna falowa teoria
światła, promieniowanie ciała doskonale czarnego, zjawisko fotoelektryczne, efekt Comptona,
korpuskularno-falowa teoria światła, kwantowo-mechaniczny opis cząsteczek, falowa natura materii,
widmo emisyjne wodoru, model atomu wodoru Bohra, fale de Broglie’a, mechanika falowa i równanie
Schrödingera, cząstka w pudle, funkcje falowe, teoria orbitali molekularnych, przejścia
spektroskopowe
Wykład 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
Wykład 5-6
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, widma
oscylacyjno-rotacyjne substancji gazowych, 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
Wykład 7-8
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, rotacyjne widmo
Ramana, drgania aktywne w widmie Ramana, porównanie widm w podczerwieni i Ramana
Wykład 9-10
Spektroskopia elektronowa – wzbudzenia elektronowe, przejścia elektronowe, energia przejść
elektronowych, reguły wyboru w widmach elektronowych cząsteczek dwuatomowych, reguła
Francka-Condona, termy atomowe, sprzężenie spinowo-orbitalne Russela-Saundersa, reguły wyboru
przejść elektronowych, termy molekularne, oznaczenia symetrii termów, reguły wyboru widm
cząsteczek wieloatomowych, intensywność przejść elektronowych, prawdopodobieństwo absorpcji i
emisji promieniowania, widmo elektronowe, klasyfikacja pasm w widmach elektronowych, przejścia
d-d i CT
Wykład 11
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
Wykład 12
Spektroskopia fotoelektronów – zjawisko fotoelektryczne, spektroskopia fotoelektronów w nadfiolecie
UPES, spektroskopia fotoelektronów X – XPES, widma fotoelektronów, spektroskopia
fotoelektronów do celów analizy chemicznej ESCA, elektrony Augera,
Wykład 13-14
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
Wykład 15
Spektroskopia elektronowego rezonansu paramagnetycznego – rodzaje centrów paramagnetycznych,
moment magnetyczny elektronu, spinowy współczynnik magnetogiryczny, sprzężenie pomiędzy
orbitalnym i spinowym momentem magnetycznym, warunki rezonansu, podstawowe zasady technik
EPR
Metody oceniania:
Warunkiem przystąpienia do egzaminu jest zaliczenie sześciu ćwiczeń laboratoryjnych.
Egzamin pisemny oraz jeden egzamin pisemny w sesji poprawkowej. Terminy uzgodnione ze
studentami. Możliwość zdawania w języku angielskim.
Język wykładowy:
polski.
Alina Dubis