Ramanova spektrometrie

1
Ramanova spektrometrie
2
TEORETICKÝ ZÁKLAD

• Vzorek monochromatické zárení z UV/VIS oblasti
  o vlnoctu no, sledováno rozptýlené zárení ?
  (kolmo na smer dopadu)
• pružný rozptyl na makroskopických cásticích
  (Tyndaluv) nebo molekulách (Rayleighuv)
• n no
• nepružný rozptyl (výmena energie se vzorkem)
• n ? no
• Pomer intenzity excitacního, Rayleighova a
  Ramanova zárení cca 1 10-5 10-8

3
Vznik Ramanova spektra a) Stokesovy cáry b)
Rayleighovy cáry, c) anti-Stokesovy cáry
4
TEORETICKÝ ZÁKLAD

• ?E ? En Eo (quasi-excitovaný stav)
• ?? ?o - ?i Stokesovy cáry
• ?? ?i- ?o anti-Stokesovy cáry
  (intenzita stoupá s teplotou - obsazení vyšších
  stavu)
• D? Ramanuv posun poloha signálu nezávisí na ?o.
  Je mírou energie potrebné ke zmene vibracního
  stavu molekuly ? analogie údaju v IR D? (Raman)
  ? D? (IR).
• Totéž pro zmeny rotacního, vibracne-rotacního
  stavu

5
Infracervené a) a Ramanovo b) spektrum glycinu
Poloha Ramanových pásu podle poctu a hmotnosti
vibrujících atomu, silových konstant a geometrie
molekuly analogie s infracervenou
spektrometrií.
6
Aktivita vibrací

• zmena polarizovatelnosti molekuly (schopnost
  posunu el. náboju v molekule vlivem elektrického
  pole zárení) pri vibraci.
• ? Intenzivní Ramanovy pásy poskytují vazby
• 1. nepolární (O O, N N)
• 2. podle typu vibrace CO2
• symetická vibrace - zmena polarizovatelnosti ?
  pás
• antisymetrická vibrace rušení zmen
  polarizovatelnosti ? neaktivní
• ? Ramanova spektrometrie informace o skeletu
  molekul a nepolárních vazbách
• Alternativní zákaz u symetrických molekul
  vibrace aktivní v IR jsou neaktivní v Ramanove
  spektru

7
Modifikace Ramanovy spektrometrie

• Rezonancní Ramanuv efekt použití ?o blízkého ?
  absorpcního pásu v UV/VIS spektru
• ? zvýšení intenzity Ramanových car (biolog.
  materiály)
• Surface Enhanced Raman Scattering, SERS
  povrchové zesílení studium adsorpce

8
Experimentální usporádání

• Zdroj monochromatického zárení z UV/VIS oblasti
  rtutová výbojka (dríve), lasery (plynové nebo
  pevnolátkové oblast VIS nebo blízká IR)
• Vzorek plynný, kapalný, pevný
• Kyvety sklenené nebo
  nefluoreskující kremenné vyhrívané, chlazené,
  rotující
• Rozpouštedla vodná, organická se
  slabými Ramanovými pásy
• Detektory dríve fotografická deska, dnes
  fotonásobic, event. diodové pole
• Rozptýlené zárení registrováno ve smeru 90
  nebo 180 vzhledem ke smeru zárení dopadajícího.
• Nutno odstranit event. fluorescenci, rozptyl na
  nehomogenních cásticích

9
Instrumentace

• Disperzní Ramanovy spektrometry
• Monochromátor pro rozklad rozptýleného zárení
  mrížky s velkou rozlišovací schopností
• Spektrometry s Fourierovou transformací
  (FT-Raman) rychlost ? akumulace spekter
• ? zvýšení intenzity signálu

10
Ramanova mikrosonda, MOLE (Molecular Optics
Laser Examiner) spojení s mikroskopem
11
ANALYTICKÉ APLIKACE

• Strukturní analýza možnost merení ve vode
  biologické materiály
• Kvantitativní analýza analogicky s IR