Магистрант
  1. Физическая химия  1.1. Термодинамика  1.1.1. Законы термодинамики  1.1.2. Энтальпия и теплоемкость  1.1.3. Энтропия и свободная энергия  1.1.4. Фазовое равновесие  1.1.5. Статистическая термодинамика  1.1.6. Термодинамический цикл  1.1.7. Фугитивность и активность  1.2. Квантовая химия  1.2.1. Принципы квантовой механики  1.2.2. Уравнение Шрёдингера  1.2.3. Частица в ящике  1.2.4. Операторы и собственные значения  1.2.5. Атомные орбитали  1.2.6. Теория молекулярных орбиталей  1.2.7. Теория возмущений  1.2.8. Теория валентных связей  1.2.9. Гибридизация и химическое связывание  1.3. Химическая кинетика  1.3.1. Законы скорости и механизмы реакций  1.3.2. Теория столкновений  1.3.3. Теория переходного состояния  1.3.4. Кинетика ферментов  1.3.5. Цепные реакции и полимеризация  1.3.6. Фотохимические реакции  1.4. Statistical mechanics  1.4.1. Функции разделения  1.4.2. Молекулярные функции распределения  1.4.3. Распределение Больцмана  1.4.4. Статистика Бозе-Эйнштейна и статистика Ферми-Дирака  1.5. Спектроскопия  1.5.1. Ротационная спектроскопия  1.5.2. Вибрационная спектроскопия  1.5.3. Электронная спектроскопия  1.5.4. Спектроскопия ядерного магнитного резонанса  1.5.5. Масс-спектрометрия  1.5.6. Спектроскопия Рамана  1.5.7. Электронный парамагнитный резонанс  1.6. Поверхностная и коллоидная химия  1.6.1. Изотерма абсорбции  1.6.2. Поверхностное натяжение и смачиваемость  1.6.3. Коллоидная стабильность  1.6.4. Катализ  1.6.5. Эмульсии и мицеллы  1.7. Электрохимия  1.7.1. Уравнение Нернста  1.7.2. Электрохимические ячейки  1.7.3. Проводимость и подвижность  1.7.4. Война  1.7.5. Топливные элементы  1.7.6. Электролиз
  2. Organic chemistry  2.1. Механизм реакции  2.1.1. Nucleophilic substitution reactions  2.1.2. Электофильные реакции присоединения  2.1.3. Реакции элиминирования  2.1.4. Реакции перестройки  2.1.5. Radical reactions  2.1.6. Перициклические реакции  2.2. Спектроскопия и определение структуры  2.2.1. УФ-Вид спектроскопия  2.2.2. ИК-спектроскопия  2.2.3. ЯМР-спектроскопия  2.2.4. Масс-спектрометрия  2.2.5. Рентгеновская кристаллография  2.3. Stereoscopic  2.3.1. Хиральность и оптическая активность  2.3.2. Структурный анализ  2.3.3. Геометрическая изомерия  2.3.4. Динамическая стереохимия  2.4. Органометаллическая химия  2.4.1. Органолитиевые и органомагниевые реагенты  2.4.2. Реакции кросс-сочетания с использованием палладия в качестве катализатора  2.4.3. Комплексы переходных металлов  2.4.4. Металл–углеродная связь  2.5. Химия полимеров  2.5.1. Механизм полимеризации  2.5.2. Характеристики полимеров  2.5.3. Биодеградируемый полимер  2.5.4. Проводящий полимер  2.5.5. Супрамолекулярные полимеры  2.6. Медицинская химия  2.6.1. Дизайн и разработка лекарств  2.6.2. Фармакокинетика и фармакодинамика  2.6.3. Соотношения структура-активность  2.6.4. Молекулярный докинг и скрининг лекарств
  3. Неорганическая химия  3.1. Координационная химия  3.1.1. Теория кристаллического поля  3.1.2. Теория поля лигандов  3.1.3. Спектрохимический ряд  3.1.4. Хелатирование и стабильность  3.2. Органометаллическая химия  3.2.1. Металлокарбонилы  3.2.2. Катализ органометаллическими комплексами  3.2.3. Металоцены  3.3. Био-неорганическая химия  3.3.1. Металлопротеины и ферменты  3.3.2. Роль металлов в биологических системах  3.3.3. Транспорт и хранение ионов металлов  3.4. Химия твердого тела  3.4.1. Кристаллические структуры  3.4.2. Теория зон в твердых телах  3.4.3. Сверхпроводники  3.4.4. Дефекты в кристалле  3.5. Лантаноиды и актиноиды  3.5.1. Электронная конфигурация в лантанидах и актинидах  3.5.2. Координационная химия лантаноидов  3.5.3. Магнитные свойства лантаноидов
  4. Аналитическая химия  4.1. Хроматография  4.1.1. Газовая хроматография  4.1.2. Высокоэффективная жидкостная хроматография  4.1.3. Тонкослойная хроматография  4.2. Спектроскопические методы  4.2.1. Атомно-абсорбционная спектроскопия  4.2.2. Дифракция рентгеновских лучей  4.2.3. Спектроскопия с индуктивно связанной плазмой  4.3. Электроаналитические методы  4.3.1. Потенциометрия  4.3.2. Вольтамперометрия  4.3.3. Колометрия  4.4. Масс-спектрометрия  4.4.1. Техника ионизации  4.4.2. Фрагментационная картина  4.5. Хемометрия  4.5.1. Мультидисциплинарный анализ  4.5.2. Машинное обучение в химии
  5. Теоретическая и вычислительная химия  5.1. Молекулярная динамика  5.1.1. Силовые поля и минимизация энергии  5.1.2. Метод Монте-Карло в симуляциях молекулярной динамики  5.2. Квантовохимические методы  5.2.1. Теория Хартри — Фока  5.2.2. Теория функционала плотности  5.2.3. Полуэмпирические методы  5.3. Компьютерное проектирование лекарств  5.3.1. Молекулярный докинг  5.3.2. QSAR Моделирование  5.3.3. Виртуальный скрининг
  6. Биохимия  6.1. Enzyme Kinetics  6.1.1. Кинетика Михаэлиса-Ментен  6.1.2. Механизм ингибирования  6.2. Метаболизм и биоэнергетика  6.2.1. Гликолиз  6.2.2. Citric acid cycle  6.2.3. Цепь переноса электронов  6.3. Молекулярная биология  6.3.1. Репликация и восстановление ДНК  6.3.2. Синтез белка  6.3.3. Регуляция генов  6.4. Структурная биохимия  6.4.1. Свертывание белка  6.4.2. Мембранная биофизика
  7. Экологическая химия  7.1. Атмосферная химия  7.1.1. Greenhouse gases  7.1.2. Истощение озонового слоя  7.1.3. Загрязнители воздуха и дым  7.2. Химия воды  7.2.1. pH и жесткость воды  7.2.2. Очистка сточных вод  7.2.3. Аквальная Химия  7.3. Химия почвы  7.3.1. Загрязнение тяжелыми металлами  7.3.2. pH почвы и буферизация  7.3.3. Циркуляция питательных веществ  7.4. Токсикология и химическая безопасность  7.4.1. Токсикокинетика  7.4.2. Оценка риска в токсикологии и химической безопасности в экологической химии  7.4.3. Влияние загрязняющих веществ на окружающую среду

Магистрант → Аналитическая химия ↓


Спектроскопические методы


Спектроскопические методы играют жизненно важную роль в аналитической химии, предоставляя важную информацию о молекулярной структуре, составе и динамике веществ. Эти методы основаны на взаимодействии электромагнитного излучения и вещества, что приводит к поглощению, излучению или рассеянию света. С широким спектром применения в таких областях, как фармацевтика, экологический мониторинг и безопасность пищи, спектроскопические методы являются основополагающими для современной химической аналитики. Ниже мы обсудим несколько ключевых спектроскопических методов, исследуя их принципы, приложения и преимущества по очереди.

1. Основы спектроскопии

Спектроскопия включает в себя изучение взаимодействия между электромагнитным излучением и веществом. Когда свет взаимодействует с молекулой, он может быть поглощён или излучён в зависимости от энергетических уровней, задействованных в процессе. Основное уравнение, которое описывает эти взаимодействия, выглядит следующим образом:

e = hν = hc/λ

Где:

  • E = энергия фотона
  • h = постоянная Планка (6.626 x 10 -34 джоулей с)
  • ν = частота излучения
  • c = скорость света (3.00 x 10 8 м/с)
  • λ = длина волны излучения

Поглощение или излучение излучения происходит на определённых длинах волн, соответствующих энергетическим разностям между квантованными состояниями молекулы.

2. Виды спектроскопических методов

Спектроскопические методы можно в основном классифицировать в зависимости от типа используемого электромагнитного излучения или типа наблюдаемого взаимодействия. К ним относятся:

  • УФ-видимая спектроскопия
  • Инфракрасная (ИК) спектроскопия
  • Ядерный магнитный резонанс (ЯМР) спектроскопия
  • Масс-спектрометрия (МС)
  • Раман-спектроскопия
  • Рентгеновская спектроскопия

Каждая техника предоставляет уникальные представления о молекулярных свойствах и служит различным аналитическим целям.

3. УФ-видимая спектроскопия

УФ-видимая спектроскопия основана на поглощении ультрафиолетового и видимого света молекулами, вызывая электронные переходы. Она широко используется для определения концентрации веществ в растворе.

A = εcl

Где:

  • A = Поглощение
  • ε = молярная поглощаемость
  • c = концентрация раствора
  • l = длина пути ячейки образца

УФ-видимая спектроскопия полезна для количественного определения нуклеиновых кислот, белков и других биологических макромолекул.

Пример визуального представления УФ-видимого поглощения:

4. Инфракрасная (ИК) спектроскопия

Инфракрасная спектроскопия измеряет молекулярные вибрации, вызываемые изменениями дипольных моментов, когда молекулы поглощают ИК-излучение. Она особенно полезна для идентификации функциональных групп.

Специфическое поглощение в ИК:

Функциональная группа Число волны (см -1)
OH (алкоголь) 3200-3600
C=O (карбонил) 1700-1750
CH (Алканы) 2800-3000

Пример визуального представления ИК-спектра:

5. Спектроскопия Ядерного Магнитного Резонанса (ЯМР)

ЯМР спектроскопия использует магнитные свойства определённых атомных ядер. Когда они помещаются в магнитное поле, эти ядра резонируют на определённых частотах, предоставляя подробную информацию о молекулярной структуре, динамике и окружении.

Химический сдвиг — ключевой аспект ЯМР и определяется как:

δ = (ν - ν ref) / ν ref x 10 6

где ν — частота выборки, а ν ref — частота опорного сигнала.

Пример визуального представления химических сдвигов ЯМР:

6. Масс-спектрометрия (МС)

Масс-спектрометрия — мощная аналитическая техника, которая определяет отношение массы к заряду ионов. Она важна для выяснения молекулярных структур, идентификации неизвестных соединений и количественного определения известных материалов.

Масс-спектр отображает пики, соответствующие различным изотопам или фрагментам молекулы.

Пример представления масс-спектра:

7. Раман-спектроскопия

Раман-спектроскопия основана на рассеянии света, при этом большинство света рассеивается эластично (ралеевское рассеяние), но небольшая часть рассеивается неэластично с другой частотой (рамановское рассеяние). Она используется для получения информации о вибрациях, аналогичных ИК-спектроскопии, но с некоторыми преимуществами, такими как отсутствие помех от воды, что делает её отличной для водных растворов.

Рамановский эффект можно выразить в терминах изменения энергии:

ΔE = hv̅ (1 – r)

где v̅ — начальная частота, а R — вибрационный переход.

Визуальная иллюстрация рамановского рассеяния:

8. Рентгеновская спектроскопия

Рентгеновская спектроскопия включает взаимодействие рентгеновских лучей с веществом, вызывая возбуждение внутренних электронов до более высоких энергетических состояний. Она особенно полезна для изучения металлических комплексов и неорганических систем, предоставляя информацию о конфигурации электронов и структурных свойствах.

Рентгеновское поглощение основано на законе Бера-Ламберта:

I = I 0 e -μx

Где:

  • I = интенсивность после поглощения
  • I 0 = начальная интенсивность
  • μ = коэффициент поглощения
  • x = длина пути

Заключение

Спектроскопические методы являются незаменимыми инструментами в аналитической химии, каждый из которых предоставляет уникальную информацию о природе веществ. Будь то оценка чистоты через УФ-видимую спектроскопию, идентификация функциональных групп с помощью ИК-спектроскопии, определение структуры с использованием ЯМР, анализ массы с с помощью масс-спектрометрии, исследование вибрационных состояний с помощью рамановской спектроскопии или понимание электронных настроек в рентгеновской спектроскопии, эти методы предоставляют комплексные решения для множества химических анализов.


Магистрант → 4.2


U
username
0%
завершено в Магистрант

← Предыдущий (4.1.3)
Тонкослойная хроматография
Следующий (4.2.1) →
Атомно-абсорбционная спектроскопия

Комментарии 



Спектроскопические методы

https://www.chemistryelite.com/g/4.2?ceal=ru