Докторант
  1. Неорганическая химия  1.1. Координационная химия  1.1.1. Теория поля лигандов  1.1.2. Теория кристаллического поля  1.1.3. Теория молекулярных орбиталей для координационных соединений  1.1.4. Устойчивость координационных соединений  1.1.5. Электронные спектры координационных соединений  1.1.6. Изомерия в координационных соединениях  1.1.7. Кинетика и механизм координационных реакций  1.2. Органометаллическая химия  1.2.1. Металлокарбонилы  1.2.2. Металлические алкилы и арилы  1.2.3. Карбены Фишера и Шрока  1.2.4. Оксидативное присоединение и восстановительное элиминирование  1.2.5. Металлические гидриды  1.2.6. Катализ с помощью металлоорганических соединений  1.2.7. Металлоцены и сэндвич-комплексы  1.2.8. Активация CH  1.3. Химия твердых тел  1.3.1. Кристаллические структуры и решетки  1.3.2. Теория зон и электрические свойства  1.3.3. Дефекты в кристалле  1.3.4. Синтез твердых материалов  1.3.5. Магнитные и оптические свойства твердых тел  1.3.6. Сверхпроводимость  1.3.7. Ионика твердого состояния  1.4. Био-неорганическая химия  1.4.1. Металлопротеины и ферменты  1.4.2. Транспорт и хранение ионов металлов  1.4.3. Роль металлов в медицине  1.4.4. Катализ, вдохновленный биологией  1.4.5. Взаимодействия металлов с ДНК  1.4.6. Metal Complexes in Medical Science  1.5. Лантаноиды и актиноиды  1.5.1. Электронная конфигурация и степени окисления в лантаноидах и актиноидах  1.5.2. Спектральные и магнитные свойства в лантанидах и актиноидах  1.5.3. Разделение и извлечение лантаноидов и актинойдов  1.5.4. Координационная химия элементов f-блока  1.6. Химия главной группы  1.6.1. Химия соединений бора  1.6.2. Химия соединений кремния и германия  1.6.3. Химия соединений фосфора и серы  1.6.4. Органосиликатная химия  1.6.5. Химия инертных газов
  2. Органическая химия  2.1. Механизм реакции  2.1.1. Реакции нуклеофильного замещения  2.1.2. Электрофильные реакции присоединения и замещения  2.1.3. Реакции элиминирования  2.1.4. Реакции перегруппировки  2.1.5. Радикальные реакции  2.1.6. Перициклические реакции  2.1.7. Фотохимические реакции  2.2. Стереохимия  2.2.1. Хиральность и оптическая активность  2.2.2. Структурный анализ  2.2.3. Стереоэлектронные эффекты  2.2.4. Асимметричный синтез  2.2.5. Динамическая стереохимия  2.3. Органометаллическая химия в органическом синтезе  2.3.1. Органолитиевые и органомагниевые реагенты  2.3.2. Реакции сопряжения, катализируемые переходными металлами  2.3.3. Реакции, катализируемые палладием  2.3.4. Олефиновый метатезис  2.3.5. Катализ золота и серебра  2.4. Химия природных продуктов  2.4.1. Алкалоиды и терпеноида  2.4.2. Стероиды и флавоноиды  2.4.3. Полный синтез природных соединений  2.4.4. Биосинтез природных продуктов  2.5. Супрамолекулярная химия  2.5.1. Химия "хозяин-гость"  2.5.2. Самосборка и молекулярное распознавание  2.5.3. Супрамолекулярный катализа  2.5.4. Молекулярные машины
  3. Физическая химия  3.1. Термодинамика  3.1.1. Законы термодинамики  3.1.2. Химический потенциал и равновесие  3.1.3. Статистическая термодинамика  3.1.4. Неравновесная термодинамика  3.2. Квантовая химия  3.2.1. Уравнение Шрёдингера и его применения  3.2.2. Теория молекулярных орбиталей  3.2.3. Теория функционала плотности  3.2.4. Методы пост-Хартри–Фока  3.3. Химическая кинетика  3.3.1. Теория скорости реакции  3.3.2. Механизм и законы скорости  3.3.3. Катализ и кинетика ферментов  3.3.4. Динамика реакций  3.4. Спектроскопия и молекулярная структура  3.4.1. Инфракрасная спектроскопия  3.4.2. УФ-видимая спектроскопия  3.4.3. Спектроскопия ядерного магнитного резонанса  3.4.4. Масс-спектрометрия  3.4.5. Раманская спектроскопия  3.5. Поверхностная и коллоидная химия  3.5.1. Адсорбция и катализм  3.5.2. ПАВ и мицеллы  3.5.3. Коллоидная стабильность  3.5.4. Наноматериалы и интерфейсы
  4. Аналитическая химия  4.1. Хроматография  4.1.1. Газовая хроматография  4.1.2. Высокоэффективная жидкостная хроматография  4.1.3. Thin Layer Chromatography  4.1.4. Ионная хроматография  4.2. Электроаналитические методы  4.2.1. Вольтамметрия и Полярография  4.2.2. Кондуктометрия и потенциометрия  4.2.3. Кулонометрия  4.3. Спектроскопические методы  4.3.1. Атомно-абсорбционная спектроскопия  4.3.2. Флуоресцентная спектроскопия  4.3.3. Рентгеновская дифракция  4.3.4. Спектроскопия электронного парамагнитного резонанса  4.4. Хемометрика  4.4.1. Обработка данных и статистические методы  4.4.2. Мультдисциплинарный анализ  4.4.3. Машинное обучение в аналитической химии
  5. Теоретическая и вычислительная химия  5.1. Молекулярное динамическое моделирование  5.2. Методы квантовой химии  5.3. Компьютерное проектирование лекарств  5.4. Машинное обучение в химии  5.5. Аб иницио молекулярная динамика
  6. Биофизика и медицинская химия  6.1. Открытие и разработка лекарств  6.2. Кинетика ферментов и ингибирование  6.3. Подход к химической биологии  6.4. Взаимодействия белок-лиганд  6.5. Биоортогональная химия
  7. Химия материалов  7.1. Химия полимеров  7.1.1. Механизм полимеризации  7.1.2. Функциональные полимеры  7.1.3. Биоразлагаемые полимеры  7.1.4. Проводящие и полупроводниковые полимеры  7.2. Нанохимия  7.2.1. Наночастицы и наноструктуры  7.2.2. Наноматериалы на основе углерода  7.2.3. Квантовые точки  7.3. Энергетическая и экологическая химия  7.3.1. Battery and Fuel Cell Chemistry  7.3.2. Зеленая химия и устойчивые материалы  7.3.3. Фотокатализ

Докторант → Аналитическая химия ↓


Спектроскопические методы


Спектроскопия является важным методом в аналитической химии, используемым для изучения взаимодействия между веществом и электромагнитным излучением. Этот метод является основным инструментом для анализа состава и структуры веществ. Спектроскопия значительно эволюционировала, предоставляя множество методов для анализа различных свойств веществ.

Введение в спектроскопию

Спектроскопия включает измерение поглощения, излучения или рассеяния электромагнитного излучения атомами или молекулами. Это измерение предоставляет информацию об уровнях энергии, структуре и динамике этих сущностей. Основная идея заключается в мониторинге интенсивности излучения в зависимости от длины волны, частоты или энергии, что может предоставить "спектральный отпечаток" для различных веществ.

Типы спектроскопических методов

Существует множество типов спектроскопических методов, каждый из которых подходит для определенного типа анализа. Некоторые из основных типов включают:

  1. УФ-видимая (UV-Vis) спектроскопия
  2. Инфракрасная (IR) спектроскопия
  3. Раман-спектроскопия
  4. Ядерный магнитный резонанс (ЯМР) спектроскопия
  5. Масс-спектрометрия (МС)
  6. Рентгеновская спектроскопия

УФ-видимая (UV-Vis) спектроскопия

УФ-видимая спектроскопия используется для определения поглощения УФ- или видимого света веществом. Она широко используется для измерения концентрации аналитов в растворе на основе закона Бера:

A = εlc

Где:

  • A — поглощение.
  • ε — молярная абсорбционная способность.
  • l — оптическая длина образцовой кюветы.
  • c — концентрация соединения в растворе.

Например, рассмотрим поглощение света окрашенным соединением в воде. Измеряя поглощение на определенной длине волны, можно определить концентрацию этого соединения. Это особенно полезно для изучения комплексов переходных металлов или органических соединений, содержащих конъюгированные системы.

Длина волны (нм)Поглощениеλ макс

Инфракрасная (IR) спектроскопия

Инфракрасная спектроскопия включает исследования молекулярных вибраций, возникающих при поглощении ИК-излучения веществом. Она особенно полезна для идентификации функциональных групп и изучения молекулярных структур.

Когда молекула поглощает ИК-излучение, в ней происходят вибрационные изменения. ИК-спектр изображается в виде графика пропускания или поглощения в зависимости от волнового числа (см-1). Каждый пик соответствует определенной вибрации в молекуле.

Пример применения ИК-спектроскопии — идентификация органических соединений. Типичные функциональные группы, такие как спирты, амины, кетоны и карбоновые кислоты, имеют характерные пики поглощения.

Волновое число (см-1)Передача (%)О-Н растяжение

Раман-спектроскопия

Раман-спектроскопия основана на неэластичном рассеянии света, известном как рамановское рассеяние. Эта спектроскопия является дополнительной к ИК-спектроскопии и особенно полезна для изучения молекулярных вибраций в симметричных молекулах, которые могут быть слабыми в ИК-области.

В раман-спектроскопии изменение энергии рассеянного света предоставляет информацию о вибрационных модах молекул. Она полезна в изучении неорганических и органических соединений, биологических систем и материаловедения.

Например, в изучении углеродных материалов раман-спектроскопия может разграничивать различные формы углерода, такие как графит, алмаз и аморфный углерод.

Ядерный магнитный резонанс (ЯМР) спектроскопия

ЯМР спектроскопия является мощной техникой, основанной на взаимодействии между ядерными спинами и внешним магнитным полем. Этот метод предоставляет детальную информацию о структуре, динамике, состоянии реакции и химическом окружении молекул.

В типическом ЯМР-эксперименте ядра поглощают радиочастотное излучение в присутствии магнитного поля. Полученный ЯМР-спектр представляет собой график интенсивности этого излучения в зависимости от частоты.

δ = (ν - νref) / νref × 106 ppm

Где:

  • δ — химический сдвиг в частях на миллион (ppm).
  • ν — частота образца.
  • νref — опорная частота.

Например, в анализе органических соединений ЯМР может предоставить информацию о количестве протонных окружений, электронных окружений и связей между различными группами в молекуле.

Масс-спектрометрия (МС)

Масс-спектрометрия — это метод, основанный на измерении отношения массы к заряду ионов. Этот метод используется для определения молекулярной массы соединений, их идентификации и установления химических структур.

В МС химические соединения ионизируются, чтобы образовать заряженные молекулы или молекулярные фрагменты. Ионы обнаруживаются по их отношению массы к заряду (m/z).

В типическом масс-спектре ось x представляет значения m/z, а ось y — относительное количество обнаруженных ионов. Ключевые особенности включают пиковую молекулярную ионов и фрагментационный паттерн.

Масс-спектрометрия широко используется в органической и неорганической химии, биохимии и экологическом анализе. Например, в разработке лекарств МС помогает идентифицировать и количественно определять потенциальных кандидатов на препараты.

Рентгеновская спектроскопия

Рентгеновская спектроскопия — это группа методов, используемых для определения элементного состава, электронного строения и химического связывания веществ с использованием рентгеновского излучения.

Два распространенных типа — рентгенофлуоресцентный анализ (XRF) и рентгеновская фотоэлектронная спектроскопия (XPS). XRF используется для элементного анализа, а XPS предоставляет информацию о химическом состоянии и поверхностной структуре.

Анализ часто включает генерацию рентгеновских лучей, которые возбуждают ядра электронов в атомах. Последующие измерения рентгеновского света, излучаемого во время релаксации, выявляют структуру и химическое состояние.

Пример применения рентгеновской спектроскопии — в материаловедении для изучения металлических сплавов и полупроводниковых материалов.

Заключение

Спектроскопические методы являются незаменимыми в современной аналитической химии, предоставляя детальное представление о композиционном и структурном аспектах материалов. Каждый метод имеет свои уникальные преимущества и специфические приложения, делая их неоценимыми для исследователей в различных научных дисциплинах. С развитием технологий возможности этих спектроскопических методов продолжают расти, предоставляя еще более мощные инструменты для научных открытий.


Докторант → 4.3


U
username
0%
завершено в Докторант

← Предыдущий (4.2.3)
Кулонометрия
Следующий (4.3.1) →
Атомно-абсорбционная спектроскопия

Комментарии 



Спектроскопические методы

https://www.chemistryelite.com/phd/4.3?ceal=ru