طیف سنجی مادون قرمز

1

LOGO

مادون سنجی طیفقرمز

( : شیمی ارشد کارشناس افتخاری زینب دهندگان ارائهتجزیه(

بهشتی رضا حامد سیدارشد ) کارشناس فهیم خوشبخت نیلوفر

) تجزیه شیمی

2

های میدان از و یابد م,ی انتشار فض,ا در ک,ه اس,ت موج نوع,ی الکترومغناطی,س موج

. بر و یکدیگر بر انتشار حال در ه,ا میدان ای,ن اس,ت شده س,اخته مغناطیس,ی و الکتریک,ی

. هستند عمود موج پیشروی جهت

می بر در را ها انرژی و ها موج طول از وس,یعی بسیار محدوده الکترومغناطی,س طیف

گیرد.

4

HCl molecule

HCl

UV,VISXray

UV,VIS

NIR,IR

Gamma ray

= electron

5

: گاما اشعههای لوله بررسی و ها لوله ترکیدگی تشخیص فیزیوتراپی، و سرطان تشخیص در

. پوستی های ناراحتی و سرطان درمان در نفت،

: ایکس اشه. جامد اشیاء درونی قسمت و بدن داخلی اعضاء از عکسبرداری و شناسی بلور در

: فرابنفش اشعهتجهیزات خوراکی، مواد آب، ضدعفونی برای

. پوستی تحریکات برای فیزیوتراپی پزشکی،در

الکترومغناطیس اشعه کاربرد

6


ماکروویو: . . مواد دهند می عبور را آ,ن پالس,تیک و شیش,ه کنند م,ی منعک,س را ماکرووی,و امواج فلزات

. کنند می جذب را امواج این انسان، بدن و غذا مانند آب حاوی . پخش ماکرووی,و فضای در امواج ای,ن کند م,ی امواج تولی,د ک,ه داری,م مگنترون ماکرووی,و در

روی و شوند می . و مثبت های قط,ب دارای غذا داخ,ل آ,ب های مولکول شوند م,ی متمرک,ز غذای,ی ماده

تاثیر تحت و هستند منفیمنفی و مثب,ت های قطب جای و کنن,د م,ی نوس,ان ب,ه شروع مربوط,ه فرکان,س ب,ا امواج ای,ن

. شود می عوض مرتبااصطکاک اثر در و کنند می برخورد هم با ها مولکول نتیجه در

. یابد می افزایش غذا دمای: ماکروویو امواج معرض در مدت طوالنی گرفتن قرار

به عمیق، DNAآسیب سوختگی ناقص، نوزاد تولد و. مروارید آب

7


: رادیویی امواج

و ... ای ماهواره ارتباطات رادارها، ارتباطی، های سیستم در

کره کل و شده بازتاب کره، یون س,وی ب,ه شدن پخ,ش ب,ا توانن,د م,ی رادیوی,ی های موج

. کنند سیر را زمینچیست؟؟ پارازیت

8

استفاده خاص موج طول ب,ا رادیوی,ی امواج از خود های برنام,ه ارس,ال برای ه,ا ماهواره. کنند می

حدود فرکان,س و برد کوتاه امواج ب,ا نوی,ز نوع,ی که 900ت,ا 9پارازی,ت اس,ت هرت,ز مگ,اارسال شون,د، م,ی نص,ب مرتف,ع مناط,ق و ه,ا دک,ل روی ک,ه فرس,تنده های دس,تگاه توس,ط

. شود میخنثی باع,ث ک,ه هاس,ت ماهواره ارس,الی فرکان,س و موج طول عک,س دقیق,ا امواج ای,ن

و راست خطی به را ها ماهواره سینوسی امواج و شود می موج تخریب و سازی. کند می تبدیل خود خنثی از الکترومغناطیس تشعشعات ه,ا پارازی,ت

ایجاد باعث مدت طوالن,ی در و کنن,د م,ی س,اطعپوستی های س,رطان ناشنوای,ی، خس,تگی، گیج,ی،باروری مشکالت و هورمونی اختالالت خون,ی، و

. شوند می

9

قرمز مادون سنجی طیف

چیست؟ قرمز مادون نام علت

. دارد قرار مرئی طیف قرمز بخش زیر دقیقا ناحیه این

سال در بار .1800اولین شد کشف هرشل ویلیام سر توسط میالدی

: قرمز مادون کاربردهای جمله ازموبایل مانند الکترونیکی های دستگاه دور راه از کنترل دستگاه در استفاده

فضایی تحقیقات و مطالعات در

ها التهاب درمان آرتروئیستی، مفاصل درمان درد، تسکین برای پزشکی در

و مرئی نور موج طول از بلندتر موج طول دارای قرمز مادون ناحیه . بین موجی طول ناحیه این است مایکروویو موج طول از 25و 2/5کوتاهتر

. شود می شامل را میکرومتر

) ( ، معدنی ی,ا آل,ی از اع,م دارن,د کواالنس,ی پیون,د ک,ه ترکیبات,ی تمام تقریب,اقرمز مادون ناحی,ه در را الکترومغناطی,س اشع,ه از متفاوت,ی های فرکان,س

. کنند می جذب طیف


10

11

electromagnetic relationships:

λʋ = c λ µ 1/ʋ

E = hʋ

E = hc/λ E µ 1/λ

λ = wave length ʋ= frequencyc = speed of lightE = kinetic energyh = Planck’s constant

λc

400 – 4000

ʋ = C/λ

ʋ )( = 1/ λ )cm(

ʋ α E


12

های فرکانس با ک,ه قرم,ز مادون اشع,ه از هایی فرکانس جذب، فراین,د درشده جذب انرژی و شود م,ی جذب کن,د تطبی,ق مولکول طبیع,ی ارتع,اشکار به مولکول در موجود اتص,ال ارتعاش,ی حرک,ت دامن,ه افزای,ش برای

. شود می گرفته

به و کنند می جذب را قرمز مادون اشع,ه از مشخص,ی انرژی ه,ا مولکول. گردند می برانگیخته باالتر انرژی حالت

بی,ن انرژ,ی تغیی,ر ب,ا قرم,ز مادون تاب,ش مول 40ت,ا 8جذب بر ژول کیلوکوواالنسی های پیون,د خمش,ی و کشش,ی های فرکان,س ک,ه اس,ت همراه

. شود می شامل را ها مولکول اکثر


13

قرمز • مادون انرژی جذب به قادر مولکول در موجود های پیوند تمام

نیستند.

اشع,ه • جذب به قادر هستند قطبی دو گشتاور دارای که هایی پیوند فقط

. هستند قرمز مادون

µ=q*r

14

فاص,له ب,ه عالم,ت ه,م ن,ا و مس,اوی بار دو گاه یک rه,ر باشن,د داشت,ه قرار یکدیگ,ر از

. باشد می آنه,ا بی,ن فاص,له و بار دو مقدار ب,ا متناس,ب ک,ه کنن,د م,ی ایجاد قطب,ی دو ممان

مادون در و دارند ص,فر مخال,ف دوقطب,ی ممان باشن,د، نامتقارن ک,ه های,ی مولکول پ,س

. چرا؟ هستند فعال قرمز

تابش دیگ,ر عبارت ب,ه کن,د، م,ی عم,ل موج,ی ص,ورت ب,ه الکترومغناطی,س تاب,ش

باردار ذره هر و کنن,د م,ی حرک,ت فض,ا در ک,ه بوده باردار ذرات شام,ل الکترومغناطی,س

. کند می ساطع الکترومغناطیس موج نام به موجی خود از باشد متحرک که

مانن,د مانند + – HClمولکول,ی اس,ت ص,فر مخال,ف آ,ن مرک,ز در و بارهای برآین,د ک,ه نی,ز

بی,ن پیون,د چون و کن,د م,ی عم,ل باردار مانند Clو Hذره اس,ت، نوس,ان در دائ,م طور ب,ه

. کند می عمل متحرک باردار ذره یک

16

موج یک ارتعاش اثر در باشد قطبی دو ممان دارای که ای ذره براین بنا

. شود می خاصی ارتعاشی فرکانس دارای و کرده ایجاد الکترومغناطیس

سمت به باشد یکسان مولکول ارتعاش فرکانس با آن فرکانس که نوری اگر حال

عمل و شود می منتقل نمونه به فرکانس این صورت این در شود فرستاده نمونه

. افتد می اتفاق قرمز مادون در جذب

17

. ندارند جذب قرمز مادون در متقارن های پیوند

نه است مکانیکی موج ولی کند می ایجاد موج و کند می ارتعاش مولکول

یکی ها فرکانس اگر حتی پس است متفاوت ها موج نوع یعنی الکترومغناطیس

افتد نمی اتفاق جذب .باشندC C

H3C

H3C

CH3

CH3

18

هستند فعال قرمز مادون ناحیه در که مولکول در ارتعاشی حرکات انواع ترین ساده. هستند خمشی و کششی حرکات

• : شدن زیاد و کم اثر در که ها اتم بین فاصله در پیوسته تغییر کششی ارتعاش. شود می تولید خاصی فرکانس پیوند، طول

•. : کند می تغییر پیوند دو بین زاویه خمشی ارتعاش

کششی

C - H

C

O

H

خمشی

Stretching Vibrations of a CH2 Group

Symmetric Antisymmetric

Bending Vibrations of a CH2 Group

گهواره (Rocking)ای

Symmetrical-stretching

Asymmetrical-stretching

Waggi)نوسانی(ng

تاب (Twisting)خورده

مانندقیچی ( (Scissoring

. از برانگیختگی اثر بر ها جذب این نامند می اصلی های جذب را شده ذکر ارتعاشات

. گیرد می صورت ارتعاشی برانگیخته حالت ترین پایین به ارتعاشی پایه حالت

ارتعاشی ) کوانتومی عدد نیز ارتعاشی ترازهای : برای شودט( می تعریف

,…ט0,1,2 =

افتد می اتفاق جذب شود، برابر دقیقا ارتعاش فرکانس با تابش انرژی فرکانس .اگر

Δ = ±1ט

22

Number of Vibrational Modes

– for non-linear molecules, number of types of vibrations: 3N-6

– for linear molecules, number of types of vibrations: 3N-5

23

– observed vibration can be less than predicted because – symmetry ) no change in dipole(– energies of vibration are identical– absorption intensity too low– frequency beyond range of instrument

– observed vibration can be more than predicted because– Overtone absorbtion– Combination absorbtion– Difference absorbtion

24

Fundamental Absorbtion

Overtone Absorbtion

Combination Absorbtion

Difference Absorbtionʋ2ʋ

¿ʋ1+

¿ʋ2

_¿ʋ1

¿ʋ2

3ʋ

Hot band

25

Examples

• 1( HCl: 3)2(-5 = 1

• 2( CO2: 3)3(-5 = 4

26

Examples

27

An Example: CO2

Symmetric StretchC OO

Asymmetric Stretch

Bending Mode

)Dipole moment = 0 so not IR active(

)Has dipole moment so IR active(

)Has dipole moment so IR active(

IR A

bsor

benc

e

Wavenumber )cm-1(

28

A more complex example: Toluene

29

– 3N-6=3)15(-6=39

F = -kx

F = force, restoring back to equilibrium position

k = characteristic stretching constant

x = displacement from the equilibrium position

Hooke’s Law

30

K= 5 ˣ For single bondʋ= Frequency )(

K= Constant

= reduce mass )gr(

ʋ = =

31

•K . یک برای نیرو ثابت کند می تغییر پیوند نوع به بسته که است ثابتیپیوند برابر سه گانه سه پیوند برای و یگانه پیوند برابر دو دوگانه پیوند

. است یگانه

است .• بزرگتر آن نیروی ثابت باشد تر مستحکم پیوند چه هر

اتم • بین پیوند به نسبت تری پایین فرکانس در سنگین های اتم بین پیوند. کنند می ارتعاش سبک اجرام با های

نکته

32

فركانس داراي و بوده ساده ويا گانه دو از قويتر گانه سه پيوندهاي كلي بطور. هستند باالتر ارتعاشي

يابد فزوني كربن به متصل اتمهاي جرم قدر فركانس, هر و يافته افزايش كميت . يابد مي كاهش ارتعاشي

نيروي ثابت و پذيرد مي صورت كششي حركت از تر راحت خمشي حركت kهمچنيناست كوچكتر آن براي

CH( 1340خمشي )CH( 3000كششي)

C C C C C C2150 1650 1200

C-H C-C C-O C-Cl C-Br C-I

3000 1200 1100 800 550 500

33

گذارد م,ي تاثي,ر نيرو ثاب,ت بر ني,ز هيبريداس,يون به, نوع پيونده,ا قدرت ك,ه بطوريارتعاش,ي فركانس,هاي و بود خواه,د به CHترتي,ب آنه,ا

: كن,,,,,,,,د م,,,,,,,,ي تغيي,,,,,,,,ر زي,,,,,,,,ر ص,,,,,,,,ورت

•( نيرو ثابت روي بر طبيعت,ا و پيون,د طول و قدرت روي بر ني,ز ( Kرزونان,س

كششي . ارتع,اش داراي معمول,ي كتون ي,ك گذارد م,ي ناحيه C=Oتاثي,ر cدرپايين , 1715 فركان,س در گان,ه دو پيون,د ي,ك ب,ا مزدوج كتون حاليك,ه در اس,ت

نزديك دهد .1675-1680تري مي جذبپيون,د طول افزاي,ش بدلي,ل افزايش c=oاي,ن باع,ث ك,ه بوده رزونان,س اث,ر بر

. نيرو ثابت كاه,ش موج,ب ام,ر اي,ن گردد م,ي آ,ن در س,اده پيون,د Kخص,لتدهد . مي رخ تري پايين فركانس در جذب نتيجه ودر شده

C H C H C H

3300 3100 2900

32 spspsp

C

O

CC

O

C

34

مثال

پیوند برای کششی فرکانس C=Cمحاسبه

، رزونانس وجود علت به شده محاسبه و تجربی مقادیر که داشت توجه بایداثرات یا و هیبریداسیون

اطالعات محاسبات این مجموع در ولی داشته، تفاوت مقداری است ممکن دیگر . میدهد قرار ما اختیار در خوبی

ʋ=4 .2√ kμ K= 10 * dynes/cm

===6 = 1682

35

IR source Sample Detector

36

Nernst Glower )~1500 K( 1-50 µm)mid- to far-IR(

Globar )~1500 K( 1-50 µm)mid- to far-IR(

W filament lamp 1100 K 0.78-2.5 µm)Near-IR(

Hg arc lamp plasma 50 - 300 µm)far-IR(

Light Source

37

نرنست افروزه منبع

نادر ) های خاک اکسید جنس از ای سیم zro2, y2o3)استوانه به آن انتهای که است

. باشد می متصل است، تغذیه منبع که پالتینی

از جریان عبور اثر بر استوانه .2000تا 1200این شود می گرم کلوین

نواحی برای منبع میانی این قرمز .دورو مادون گیرد می قرار استفاده مورد

v

Zr, Ce, Th

38

گلوبار منبع

الکتریسیته از استفاده با که است کاربید سیلیسیم جنس از ای میله

.1300-1500از شود می گرم کلوین

نواحی برای منبع میانی این قرمز قرار دورو مادون استفاده مورد

. گیرد می

39

تنگستن فیلمان المپ

ساطع تابش خود از حرارت اثر در و شده تشکیل تنگستن عنصر از. کند می

نواحی نزدیک برای قرمز .مادون شود می استفاده

40

جیوه قوس منبع

است اتمسفر یک از بیشتر معموال فشارهای با جیوه بخار شامل

و یون از پالسمایی بخار این از الکتریسیته جریان عبور با که

های موج طول پالسما، این ایجاد اثر در و شود می ایجاد الکترون

نواحی در ای . c 200-10پیوسته برای المپ این پس شود می تولید

دور نواحی قرمز . مادون است استفاده قابل

41

ملتهب سیم منبع

) است ) کروم و نیکل نیکروم جنس از سیمی

و شود می گرم الکتریکی جریان وسیله به که

. از البته کند می ساطع را نظر مورد تابش بعد

. کرد استفاده توان می هم رودیم سیم

نواحی میانی برای قرمز مورد دورو مادون

. گیرد می قرار استفاده

42

ها سل

پس کنند می جذب را قرمز زیر ناحیه سرتاسر نور شدت به پالستیک و شیشه. ) شوند ) ساخته پتاسیم برمید و کلرید مانند یونی مواد از باید ها سل

محدوده • در آن از توان می اما است تر گران برمید c 4000-400 پتاسیم

. کرد استفادهآن • استفاده مورد فرکانس محدوده ولی است تر ارزان کلرید -c 4000سدیم

650 . است زیر در کمتر اهمیت با نوارهای معمول 650چون طور به پس شوند می ظاهر

. گیرد می قرار استفاده مورد کلرید سدیم

. کرد استفاده کوارتز از توان می دور قرمز مادون ناحیه در

43

مايعات :

يا سديم كلرور يافته صيقل صفحات از زوج يك بين مايع آلي تركيب يك از قطره يكاليه دهيم فشار بماليمت را صفحات اين وقتي ، شود مي قرارداده پتاسيم برومور

. گردد مي تشكيل صفحه دو بين مايع از نازكي

و: زنند م,ی ص,دمه ه,ا س,ل ب,ه چون شود اس,تفاده حالل عنوان ب,ه نبای,د الک,ل و آ,ب از نکت,ه. هستند قوی جذب دارای

قرمز مادون سنج طیف برای نمونه تهیه

44

مایع نمونه

45

جامدات : دارد . وجود جامد نمونه يك تهيه براي معمول روش سه حداقل

قرص تهيه KBrروش

فشار تحت سپس و پودري پتاسيم برمید با شده پودر كامال جامد نمونه كردن مخلوط : ناحیه ) در پتاسیم برمید از استفاده علت مخلوط اين دادن هیچ c 4000 – 650قرار

.) کند نمی ایجاد پیکی

نوژل خمير روشآن ساییدن و نوژل قطره چند با شده پودر نمونه ترکیب

( مثال حالل يك در آلي تركيب نمودن (CCl4حل

آوریم می در نازک الیه شکل به و کرده حل حاللی در را پلیمری ترکیبات روش این در. گیریم می را نظر مورد ترکیب قرمز زیر طیف شد تبخیر حالل وقتی


46

جامدات : دارد . وجود جامد نمونه يك تهيه براي معمول روش سه حداقل

قرص تهيه KBrروش

تحت) سپس و پودري پتاسيم برمور با شده پودر كامال جامد نمونه كردن مخلوط : .) ناحیه در پتاسیم برمور از استفاده علت مخلوط اين دادن قرار – c 4000فشار

650. کند نمی ایجاد پیکی هیچ

نوژل خمير روشآن ساییدن و نوجول قطره چند با شده پودر نمونه ترکیب

( مثال حالل يك در آلي تركيب نمودن (CCl4حل

می در نازک الیه شکل به و کرده حل حاللی در را پلیمری ترکیبات روش این در. گیریم می را نظر مورد ترکیب قرمز زیر طیف شد تبخیر حالل وقتی آوریم


47


: گاز

. کرد منبسط هوا از شده تخلیه سلول یک داخل در را نمونه باید

پس است، زیاد هایشان مولکول بین فاصله و هستند کم دانسیته دارای گازی های نمونه

. باشد زیاد سل طول باید

سل طول به تا شود می استفاده انعکاسی های آینه و بیشتر طول با های سل از نتیجه در

. برسیم دلخواه48

نگهداری و کردن تمیز

صیقل را ه,ا س,ل بزن,د ص,دمه ه,ا س,ل ب,ه هوا رطوب,ت اگ,ر . و زنند م,ی روغ,ن ه,ا آ,ن ب,ه ک,ه ترتی,ب ای,ن ب,ه دهند م,ی

. شوند شفاف تا سایند میتا دهی,م م,ی قرار دس,یکاتور در دس,تکش ب,ا را س,ل س,پس

. گیرد قرار رطوبت از دورمناسب آل,ی حالل از اس,تفاده ب,ا نمک,ی ص,فحات انته,ا در ) آب) و شود م,ی داده شس,تشو س,یکلوهگزان معموال

. شود نمی استفاده هرگز

49

Thermocouple thermoelectric effect -dissimilar metal junction

cheap, slow, insensitive

)mid IR & far IR(

Pyroelectric Tri glycine sulfate piezoelectric material

fast and sensitive )mid IR(

Photoconducting PbS, CdS, Pb Se light sensitive cells

fast and sensitive )near IR(

Detector

50

حرارتی آشکارسازهای

ای,ن آشکارس,از برای تمام طول موج های زی,ر قرم,ز بج,ز طول موج های کوتاهتر آن مورد استفاده قرار می گیرد.

در ای,ن گون,ه آشکارس,ازها، تاب,ش توس,ط ی,ک جس,م س,یاه کوچ,ک جذب می شود و افزایش دمای حاصل اندازه گیری می شود.

افزایش برای پ,س اس,ت، ناچیزی بس,یار مقدار قرم,ز مادون در دم,ا تغییرات حساسیت، آشکارسازهای حرارتی باید شامل ویژگی های زیر باشند:

ظرفی,ت گرمای,ی فلزی ک,ه نور را جذب م,ی کن,د ک,م باش,د ت,ا هرچه نور جذب 1.می کند به دما تبدیل شود.

اندازه و ضخام,ت فل,ز مورد اس,تفاده در آشکارس,از بای,د خیل,ی کوچ,ک باش,د تا 2.تغییرات پرت,و زی,ر قرم,ز روی س,طح عنص,ر جاذب متمرکز گردیده و تمام,ی

دمایی آن بیشتر شود.ناحی,ه ای ک,ه نور مادون قرم,ز را جذب م,ی کن,د معموال س,یاه انتخاب می شود 3.

تا تمامی تابش رسیده به آن را جذب کند.51

حرارتی آشکارسازهای

آنها معموال پس هستند حساس محیط گرمای به نسبت حرارتی آشکارسازهای

. کنند می نگهداری خال های محفظه در را

: از عبارتند حرارتی آشکارسازهای معروفترین

ترموکوپل•

ترموپیل•

•) بولومتر ) مقاومتی ترمومترهای

ترمیستور•

52

ترموکوپل

و گیرد می قرار مختلفی دماهای در همجنس نا فلز دو اتصال محل آشکارساز این در

. عنوان به آنتیموان فلز از معموال آید می بوجود اتصال دو محل بین الکتریکی پتانسیل

. شود می استفاده اتصال محل برای بیسموت از و اصلی فلز

جذب که دیگر نقطه در و شود می گرم کرده برخورد قرمز مادون تابش که جایی

می پتانسیل ایجاد باعث دمایی تغییرات نتیجه در نیست، گرم نداریم قرمز مادون

گردد.

- +

v

hʋ

53

موازی،,, صورت به ترموکوپل چند اتصال آید ترموپیلاز می وجود به

. است بیشتر ترموکوپل به نسبت آن حساسیت که

بولومتر

گرم و سرد اثر در که شود می استفاده نیکل یا پالتین مانند فلزی جنس از ای تیغه

. کند می تغییر آن مقاومت شدن

رسانا ترمیستوردر نیمه از فلزی تیغه جای به

. شود می استفاده

54

پیروالکتریک های آشکارساز

و ) الکتریکی خواص ب,ا های,ی عای,ق پیروالکتری,ک مواد جن,س از بلورهای,ی از آشکارس,از ای,ن) مخصوص گرمایی

حفظ دما ب,ه وابسته پذیری قطبش میدان، حذف از بعد مواد این در که است شده تشکیل. شود می

زیر نور ب,ه نس,بت ه,ا آ,ن از یک,ی ک,ه دهن,د م,ی قرار الکترود دو بی,ن را پیروالکتری,ک ترکی,ب. است شفاف قرمز

. قطبی الکتریک,ی میدان توس,ط ابتدا ترکی,ب کنیم م,ی ایجاد دم,ا ب,ه وابس,ته خازن ی,ک پ,س . دارد قرار الکترود دو بین که نمون,ه ب,ه قرم,ز زی,ر نور حال داریم اولی,ه خازن ی,ک و شود م,ینتیجه در و پذیری قطب,ش تغیی,ر باع,ث نور از حاص,ل شده ایجاد گرمای کن,د، م,ی برخورد . و شود می حاص,ل الکتریک,ی جریان خازن، ظرفی,ت تغیی,ر ب,ا شود م,ی خازن ظرفی,ت تغیی,ر

. گردد می مشخص قرمز زیر تابش میزان حاصله الکتریکی جریان روی از

دلیل همی,ن ب,ه دارن,د س,ریعی ده,ی پاس,خ زمان هس,تند، اختص,اصی بس,یار ه,ا آشکارس,از ای,ن. کنند می استفاده فوریه تبدیل اسپکتروفتومترهای در ها آن از

55

- هدایت نور یا فتورسانا آشکارساز

نیم ترکیبات یا و سلنیم سرب سولفید، سرب مانند رسانا نیم بلورهای از آشکارساز این. شوند می ساخته دیگر رسانای

هدایت نوار به ظرفیت نوار های الکترون تحریک به منجر مواد این توسط تابش جذب . فوتون تعداد به مستقیم طور به و شود می گیری اندازه رسانایی در افزایش شود می

. شود می داده ارتباط کنند می برخورد رسانا نیم سطح به که هاییناحیه نزدیک برای قرمز .زیر شود می استفاده سولفید سرب از معموالناحیه دور برای و میانی قرمز استفاده زیر تلورید کادمیم و جیوه فوتونی آشکارساز از

. شود میدر پس باالست آشکارسازها این پاسخ .FT-IRسرعت گیرد می قرار استفاده مورد نیز

. است بیشتر پیروالکتریک به نسبت آشکارساز این حساسیت

56

نوری قطعات و سازها تکفام

خروجی • و ورودی متغیر شکاف سیستمتابش از آزاد و ت,ر مشخ,ص های طی,ف کمت,ر، پهنای ب,ا نوارهای ت,ر باری,ک های شکاف . بیشتری تابشی انرژ,ی شون,د م,ی س,بب ت,ر په,ن های شکاف کنند م,ی فراه,م را پراکنده

. شود حاصل بیشتری صحت نتیجه در و برسد آشکارساز به

پاشنده • وسیله چند یا یک: منشور نزدیک، قرم,ز زی,ر نواح,ی برای کوارت,ز جن,س NaClاز ، AgCl ، KBr ... برای و

میانی، قرمز زیر .KBrو CsBrنواحی دور قرمز زیر نواحی برایپوش,ش شبک,ه ب,ا پالس,تیک ی,ا شیش,ه جن,س Auاز ، Ag ی,اAl : منشور به نس,بت حس,ن ،

تر، باری,ک های شکاف از اس,تفاده ندارد، مداوم کردن تمی,ز ب,ه نیاز و اس,ت پایدارت,ر. آب برابر در مقاومت و پاشندگی بودن تر خطی

تابش • پرتو کردن متمرکز و بازتاباندن برای آینه چندین 57

گيرد : مي قرار استفاده مورد قرمز مادون سنج طيف دستگاه دونوع

) پراكندگي ) تفكيكي دستگاههاي

( فوريه تبديل (FTدستگاههاي

محدوده در را تركيبات طيفهاي دستگاه دو .c4000تا 400هر كنند مي فراهم

قرمز مادون سنج طیف دستگاه

58

تفکیکی های دستگاه انواع

کننده. 1 صفر نوری های دستگاه

نسبت. 2 کننده ثبت دستگاه

59

. شود می صفر همیشه دستگاه خروجی که کنیم می کاری دستگاه این در

همزمان دستگاه پرتو یعنی کند، می عبور مرجع از قسمتی و نمونه از منبع نور از قسمتی

. . کند می دریافت را مرجع و نمونه نور تناوب به آشکارساز شود می تقسیم پرتو دو به

. است صفر خروجی صورت این در باشند، یکی نمونه و مرجع وقتی

نتیجه در و مرج,ع از کمت,ر نمون,ه از کرده عبور پرت,و باش,د، متفاوت مرج,ع ب,ا نمون,ه وقت,ی

. گردد می بزرگتر مرجع سیگنال و شود می بیشتر جذبش

نمونه از عبوری جریان داری,م نمون,ه وقت,ی عل,ت همی,ن ب,ه اس,ت ص,فر نوع از دس,تگاه ای,ن

عبوری نور جلوی و کرده حرکت پایی,ن س,مت ب,ه ای گوه پ,س اس,ت کمت,ر مرج,ع ب,ه نس,بت

صفر جریان و شود می یکسان نمون,ه و مرجع از عبوری نور میزان پ,س گیرد می را مرج,ع

. شود می

کننده صفر نوری دستگاه

60

کننده صفر نوری دستگاه

61

62

Ir-Optical Null Principles

63

نسبت کننده ثبت دستگاه

. شود نمی انجام صفر عمل دستگاه این در

. باشد جاذب نمون,ه اگ,ر س,یستم ای,ن در دهد م,ی م,ا ب,ه را جذب مس,تقیما دس,تگاه

بسیار نور دیگ,ر بار و شدی,د نور یکبار آشکارس,از باش,د، نداشت,ه جذب مرج,ع و

. خطی شدت ب,ه آشکارس,از پاس,خ اس,ت ممک,ن نتیج,ه در بیند م,ی را ضعی,ف

نباشد.

Ratio recording

پرتوی دو سیستم از استفاده مزایای

شود. 1 می کسر اتمسفر جذبدر و دهند م,ی جذب هوا در موجود کرب,ن اکس,ید دی و آ,ب بخار پرتوی ت,ک های دس,تگاه در

نظر مورد نمونه طیف. رود می بین از مزاحمت این پرتوی دو های دستگاه در اما کنند می ایجاد مزاحمت

2 ) حس,ب. ) بر تاب,ش شدت تاب,ش منب,ع توان تغیی,ر از ناش,ی می λتغییرات ج,بران و اص,الح ،در منب,ع تاب,ش توان چون پرتوی λشود، دو با مورد ای,ن در ک,ه دارد فرق ه,م ب,ا مختل,ف های

. شود می رفع دستگاه بودن

3. شود. ) ...( می اصالح و شبکه ها، عدسی ها، آینه اپتیکی قطعات بازده

4 : زمان. حسب بر منب,ع شدت برق، نوس,انات عل,ت ب,ه زیرا شود م,ی ج,بران منب,ع ناپایداریو نمونه برای منب,ع اس,ت ممک,ن پرتوی ت,ک دس,تگاه از اس,تفاده ص,ورت در پ,س کن,د، م,ی تغیی,رپرتو دو ه,ر برای نوس,ان اثرات بوده، زمان ه,م ک,ه پرتوی دو برای ام,ا نکن,د عم,ل یکس,ان مرج,ع

. رود می بین از و بوده یکسان

5. شود. می جبران آشکارساز ناپایداری65

پرتوی دو سیستم از استفاده معایب

: زیرا هستند مناسب کیفی کار برای بیشتر پرتوی دو های دستگاه

بنابراین Ir در1. اس,ت پایی,ن نی,ز آشکارس,از حس,اسیت و اس,ت ک,م تاب,ش منب,ع شدتاز استفاده ها نمون,ه از برخ,ی در ولی نیست راحتی کار کمی گیری و Ir اندازه راه تنها

. باشد می کمی گیری اندازه برای راه ترین مناسبنور 2. شدت بنابراین شون,د، م,ی تقس,یم قس,مت دو ب,ه ه,ا پرت,و ه,ا دس,تگاه نوع ای,ن در

. نیست مناسب زیاد کمی گیری اندازه برای و شود می نصف

در 3. برای ) Ir چون گیرند م,ی زیاد را مونوکروماتور شکاف پهنای اس,ت، ک,م منب,ع شدت ) پهن های تاب,ش آین,د، م,ی منب,ع از ک,ه های,ی تاب,ش ص,ورت ای,ن در کم,ی گیری اندازه

در ک,ه اینجاس,ت مشک,ل ول,ی بود فقط ) Irخواهن,د چون هس,تند باری,ک معموال ه,ا طی,ف ) باریک های طی,ف ای,ن برای الم,برت بی,ر قانون پ,س داری,م ارتعاش,ی های فرکان,س

. نیست صادق 66

67

توليد ك,ه اس,ت شده طراح,ي اي گون,ه ب,ه نوري حرك,ت مس,ير دس,تگاهها نوع اي,ن درك,ه كن,د م,ي نم�ا طرح,ي از . تداخ�ل نموداري اساسا نم,ا تداخ,ل يك شود م,ي ناميده

است ) ( . زمان قلمرو طيف زمان به نسبت شدت

فوري,ه ) تبدي,ل ك,ه رياض,ي عم,ل جذبي( FTي,ك فركانس,هاي اس,ت قادر شود، م,ي خواندهفرکانس قلمرو طی,ف ب,ه را زمان قلمرو طی,ف یعن,ی نماي,د، جدا نم,ا تداخ,ل از را منفرد

. يا فوري,ه تبدي,ل قرم,ز مادون س,نج طي,ف ، دس,تگاه نوع اي,ن نماید خوانده FT-IRتبدی,لحاصل . ثاني,ه ي,ك از كمت,ر در را نم,ا تداخ,ل ك,ه اس,ت اي,ن دس,تگاه اي,ن مزي,ت شود م,يوجود . نمونه يك هاي نما تداخل از زيادي تعداد ذخيره و آوري جمع امكان پس كند مي ، شده جمع نماهاي تداخ,ل مجموع روي بر فوري,ه تبدي,ل اجراي هنگام نتيج,ه در كه دارد . در و سازنده تداخ,ل یکج,ا چون گردد م,ي ترس,يم بهت,ر نوي,ز ب,ه س,يگنال نس,بت ب,ا طيف,يجای در بار هر در نوی,ز و شود م,ی تکرار اث,ر ای,ن و داری,م تخریب,ی تداخ,ل دیگ,ر جایبهبود نویز ب,ه س,یگنال نس,بت ای,ن بنابر و گرفت,ه قرار ثاب,ت جای در س,یگنال و متفاوت

. دس,تگاه ي,ك بنابراي,ن یابد دستگاه FT-IRم,ی ب,ه نس,بت بيشتري حس,اسيت و س,رعتدارد . تفكيكي

فوریه تبدیل سنج طیف

4000 400

SBFourier transform

Optical path difference[x]

(Interferogram) (Single beam spectrum)Wavenumber[cm-1]

Sing

le s

tren

gth

Time axis by FFT Wavenumber

Fourier Transform

69

های زمان در را تابش شدت بای,د زمان، قلمرو طی,ف آوردن دس,ت ب,ه برایتغییرات اما شود برداری نمون,ه نقاط، تمام از بای,د و باشی,م داشت,ه مختل,ف . در کند دنبال را آن توان,د نم,ی آشکارس,ازی هی,چ و اس,ت زیاد خیل,ی فرکان,س ) می ) انجام گذاری ک,د کردن مدول,ه پ,س کنی,م تعدی,ل را ه,ا فرکان,س بای,د نتیج,هدمدوالسیون س,پس ببین,د را آنه,ا آشکارس,از ت,ا یاب,د م,ی کاه,ش فرکان,س و شود

. شود می برگشته اولیه حالت به فرکانس و شود می انجام

مایکلسون س,نج تداخ,ل فرکان,س ک,اه,ش برای اس,تفاده مورد وس,ایل از یک,یاست.

70

مایکلسون سنج تداخل

ها آین,ه از یک,ی ک,ه اس,ت ه,م بر عمود ص,فحات ب,ا آین,ه دو شام,ل س,نج تداخ,ل ای,ن

. پرتو فنده شکا یک ها آینه این بین کند می حرکت ثابت سرعت با دیگری و ثابت

منعکس ثابت آینه سمت به را ورودی تابش از نیمی ال ایده بطور ک,ه دارد وجود

. مح,ل ای,ن در متحرک آین,ه س,مت ب,ه را نیم,ی و کن,د تابش 50م,ی از ی,ک ه,ر درص,د

و بازگشت,ه منب,ع س,مت ب,ه شده منعک,س حاوی 50های سل س,مت ب,ه بقی,ه درص,د

. شده منعکس تابش دسته دو این شوند می منع,کس نمونه

خروجی فرکانس و نمایند می تداخل هم با نمونه سل طرف به

. یابد می کاهش نور اولیه فرکانس به نسبت

71

باش,د، Vاگ,ر . fثاب,ت تغییر ب,ا توان م,ی ام,ا اس,ت متناس,ب ورودی پرت,و فرکان,س ب,ا مس,تقیماآینه، حرکت .fسرعت داد تغییر را

فرکانس آین,ه، کن,د س,رعت ب,ا دهی,م، تغیی,ر را ورودی نور فرکان,س اینک,ه بدون توان م,ی پ,س. کند دنبال و ببیند را آن آشکارساز تا کرد ایجاد اولیه نور به نسبت کمتری

نور: مورد در آینه uvمثال چرخش سرعت نور 1/5اگر فرکانس و باشد ثانیه بر متر سانتیکنید؟ حساب را خروجی فرکانس باشد، هرتز

f = = Hz

ورودی نور فرکانس آینهט اگر سرعت و باشد، Vهرتز ثانیه بر متر سانتی

: از است عبارت خروجی فرکانس

Source

Stationary mirror

Moving mirror

Sample

Detector

Beam Splitter

PMT

HeNe laser

73

دستگاه با گیری طیف FT-IRروش

های دستگاه در ترکیب یک طیف آوردن دس,ت به صورت FT-IRبرای به ک,ه

جوی گازهای شامل زمین,ه نمای تداخ,ل ی,ک ابتدا کنن,د، م,ی کار پرتوی ت,ک

مانن,د قرم,ز زی,ر نما CO2فعال تداخ,ل ک,ه آوری,م م,ی بدس,ت را آ,ب بخار و

. سپس نماید م,ی زمین,ه طی,ف تولی,د و گیرد م,ی قرار فوری,ه تبدی,ل تح,ت

فوریه تبدی,ل از حاص,ل طی,ف و داده قرار اشع,ه تاب,ش مقاب,ل در را نمون,ه

. . است زمینه و نمونه از نوارهایی شامل طیف این آید می بدست

و ک,رده کسر نمون,ه طی,ف از را زمین,ه طی,ف خودکار، طور ب,ه افزار نرم

بدست نمونه طیف

. آید می

75

روش FT-IRمزایای

•: کوتاهتر زمان در گیری اندازهنویز به سیگنال افزایش

خروجی : • مزیتو رسد می آشکارساز به زیاد انرژی با نور همه و ندارد وجود شکاف اصال

. یابد می کاهش نویز و بزرگ سیگنال

76

قرمز مادون در سل طول آوردن بدست

یک سل، طول آوردن بدست خالی برای نور سل شود، می داده قرار قرمز زیر درکند می پیدا شکست و کند می برخورد دوم صفحه به و شده رد سل اول صفحه از

صورت به را آن دستگاه که افتد می اتفاق تخریبی و سازنده تداخل سری یک و . دهد می نشان ماکزیمم و مینیمم

b=b : سل طول n : نظر مورد محدوده در ها مینیمم یا ماکزیمم تعداد

با: سل داخل شکست ضریب که شود می باعث باشد سل داخل محلول اگر نکتهو شود نمی شکسته نور بنابراین شود یکسان تقریبا سل دیواره الیه دو شکست ضریب

. شوند نمی ایجاد ها مینیمم و ماکزیمم

77

مادون کاربردهایقرمز

ترکیبات از زیادی دسته شناسایی ها مخلوط آنالیز ( روش از استفاده ها واکنش سینتیک (FT-IRمطالعه

و ها الکل مختلف، های آمین هیدروژنی، پیوندهای مطالعهناحیه در ها نزدیک IRفنول

آبی نا های محلول شیمی در پوشی حالل مطالعات

78

مادون کاربردهایقرمز

داروسازی قانونی پزشکی پلیمر آنالیز محیطی شرایط و آب آنالیز پزشکی زیست و بیوشیمی ها سورفکتانت و ها روکش غذایی مواد کیفیت کنترل

قرمز مادون کاربردهای

کمی 1. تجزیهدر کم,ی علت IRکاربرد ب,ه ام,ا نیس,ت زیاد الم,برت بی,ر قانون از تبعی,ت عدم عل,ت ب,ه

قرمز مادون از باشن,د داشت,ه مشک,ل ه,ا روش بقی,ه ک,ه مواردی در آ,ن بودن پذی,ر گزین,ش . است مشک,ل یکس,ان عبور مشخص,ات ب,ا های س,ل آوردن دس,ت ب,ه ام,ا شود م,ی اس,تفاده

: خاط,ر اتمسفر. 1ب,ه در رطوب,ت وجود عل,ت ب,ه قرم,ز زی,ر های س,ل شفافی,ت رفت,ن بی,ن از . نمونه کوچک. 2و خیل,ی س,ل ضخام,ت چون اس,ت مشک,ل مس,یرها طول تکرارپذیری

است.: دارد وجود سل و حالل توسط جذب و پراکندگی تصحیح برای روش دو

- خارج سلول داخل سلول روش

پایه خط روش 79

= /

=

=

- خارج سلول داخل سلول روش

دوپرتوی دستگاه از استفاده

آن عبور و شود می داده قرار خالص حالل نمونه محل در یکبار. شود می سنجیده مرجع به نسبت

شود می سنجیده مرجع به نسبت آن عبور و شود می داده قرار نمونه دیگر بار

P :توانT :عبور

باال معادله دو تقسیم با حالل به نسبت نمونه عبور آمدن دست به

80

y axis is %T or A

x axis is wavenumber )or wavelength(

Io sample I

T = I/Io %T = 100 I/Io

T: transmission / transmittance

A = -log T

A: absorbance

پایه خط روش

81

1. : شوند- می شناسایی عاملی های گروه ناحیه این در گروهی ناحیه

2. : شود- می شناسایی مولکول ساختمان و ترکیبات ناحیه این در انگشتی اثر ناحیه

کیفی. 2 تجزیه . شود می اس,تفاده بیولوژیک,ی های نمون,ه و معدن,ی آل,ی، ترکیبات شناس,ایی در

: است ناحیه دو شامل

82

C=O ,O-H , N-H, C-O , ,C=C , C=N ,NOگروههاي

يک س,اختمان مورد در فوري اطالعات ک,ه دهن,د م,ي را قل,ل تري,ن برجس,تهدر . موجود گروههاي مهمترين از فهرس,تي زي,ر در آي,د م,ي دس,ت ب,ه ترک,ي,ب

: است شده آورده آنها شناخت نحوه و آلي ترکيبات

؟. 1 دارد وجو�د کربونيل گروه آيا

ناحيه در قوي جذب يک ايجاد کربونيل اين . 1660-1820گروه نمايد مياست . متوسطي پهناي وداراي بوده طيف يک در قله قويترين معموال قله

اين ) C=Oاگر . 2 غير در دهيد قرار بررسي مورد را زير هاي گونه ، دارد وجودبند به برويد . (3صورت

C C

چگونه مي توان يک طيف را تجزيه وتحليل نمود ؟

84

نزديکي اسيدها در پهن جذب ) 2400-3400جذب مي C-Hمعموال راپوشاند (.

نزديک آميدها متوسط برابر 3400جذب پهناي با دوقله گاهيدهند .مي

نزديکي استرها در قوي هاي .1000-1300جذب

جذب انيدريدها دو هستند .1760و1810نزديک C=Oداراي

نزديک آلدهيدها ضعيف جذب راست 2750و 2850دو سمت در .CHجذبهاي

85

باشد :C=Oاگر .3 نداشته وجود

الکلها کنيد . OHبه توجه

فنلها

نزديک پهن 3300-3400جذبيافتن با را کنيد .1000-1300نزديک C-Oاين تاييد

ک,نيد .NHبه آمينها نگاهنزديکي در متوسط . 3400جذبهاي

حضور ) C-Oبه اترها ع,دم صورت توجه 1000-1300نزديک( OHدرکنيد .

پنج انتخاب باال حذف گرديده اند . کتونها

85

آروماتيک. / 4 هاي حلقه يا و گانه دو پيوندهاي

C=C نزديکي در ضعيف دهد . 1650جذبي مي

ناحيه در قوي يا متوسط يک 1450-1650جذبهاي نمابيانگر اغلباست . آروماتيکي حلقه

ناحيه تطبيق با را باال آروماتيکي C-Hمورد و وينيلي ، کنيد تاييدچپ سمت گيرند )3000در مي طرف C-Hقرار در اليفاتيک

است (. ناحيه اين راست

85

گانه. 5 سه پيوندهاي CΞN نزديکي در وتيز متوسط 2250جذب CΞC نزديکي در تيز ولي ضعيف 2150جذب

نزديکي C-Hهمچنين در را 3300استيلنيکنيد . بررسي

نيترو . 6 گروههايدر قوي جذب 1300-1390و 1530-1600دو

هيدروکربنها. 7يافت . توان نمي را فوق هاي گونه از يک هيچ

نزديک ناحيه در اصلي هستند . 3000جذبهايبه نزديک را ديگري جذبهاي فقط ، ساده بسيار و 1450طيف

دهند . 1375 مي

88

89

گفته نواحي خالصهشده

آلکينها : و آلکنها ، آلکانها کربنها هيدرو

آلکانها:

C-H( 3000کششي )C-H( 1465خمشي)C-H( 1375خمشي )

C-H با مرتبط خمشي باز CHگروه 5يا 4حرکت زنجير يک درطويل) ( 720در زنجير نوار

هگزان سيكلو و پنتان سيكلو متيل مثالها

خالصه اي از گروههاي عامل مهم

94

91

پنتان سيكلو متيل

Stretch

Bend Bend

C-H

C-H C-H

92

هگزان سيكلو

Stretch

Bend

C-H

C-H

C-H ( =از باالتر (3000کششي

C-H( =اي صفحه از خارج 650-1000در( OOPخمشي

C=C در 1600-1660کششي

سيس: و هگزن سيكلو و- 2مثال هگزن-1پنتن

آلکنها

97

94

هگزن سيكلو

Stretch

Stretch

StretchBend

C=C

=C-H-C-H

=C-H

95

پنتن- 2سيس

Stretch

Stretch

Stretch

Bend

=C-H-C-H

=C-H

C=C

96

هگزن-1

Stretch

Stretch

Stretch

Bend

C=C—H

H— C

C=C

H2C=C

نواح,ي است . C-Hتفس,ير مشک,ل بس,يار قرم,ز مادون طي,ف خمش,ي و کشش,يبين ناحيه است . 2750-3300اما مفيدتر عموما

از بي,ش جذب وينيلي 3000فرکان,س ي,ا آروماتيک,ي هيدروژنهاي وجود نشان,ه معموالاست .

کششي C=Cارتعاشات

ساده : شده استخالف آلکيل آلکنهاي

کشش,ي بي,ن C=Cفرکان,س مع,موال ، س,اده حلقوي غي,ر آلکنهاي و 1640برايفرکانسها . 1670 ، دوگان,ه پيون,د روي بر آلکيل,ي گروههاي تع,داد شود م,ي ظاه,ر

مثال . :C=Cي بعنوان دهد مي افزايش را

بحث کششي (C-H)ناحيه

101

استخالفي : تک 1640آلکن1آلکن استخالفي- : ،1 1650دو

استخالفي : چهار و سه 1670آلکن

باالتري – : ) فرکانسهاي در استخالفي دو ترانس آلکنهاي( 1670آلکن به نسبتدهند( 1658سيس ) مي . جذب

خصلت ، ديگر دوگانه پيوند يا کربونيل گروه يک با دوگانه پيوند يک شدن مزدوجامر ) ( اين و رزونانس طريق از کرده بيشتر گ,انه چند پيوند در را ساده پيوند

گردد مي ارتعاشي فرک,انس کاهش بنابراين و ، نيرو ثابت کاهش .باعث

اثر مزدوج شدن :

102

مقدار مينيم,م ب,ه آ,ن مي,ل و داخل,ي زاوي,ه کاه,ش فرکانس 90ب,ا ، بوت,ن س,يکلو دريابد . مي کاهش نيز جذب

ب,ه زاوي,ه ک,ه هنگام,ي جذب افزايش 60فرکان,س مجددا ، برس,د پروپ,ن س,يکلو درارتعاش . ک,ه ده,د مي رخ دلي,ل بدين ، منتظره غير افزايش اين يابد C=Cمي

ساده پيوند ارتعاش با بشدت پروپن سيکلو شود C-Cدر مي ادغام . مجاور

پيوندهاي ک,ه نوع ) ( C=Cبرمحور C-Cهنگام,ي ، بوتن س,يکلو مث,ل هس,تند عمودپيون,د ارتع,اش بر آنه,ا ادغام C=Cارتع,اش ارتعاشات اين ديگ,ر و اس,ت عمود

گردند . نمي

از بزرگتر زاويه ک,ه ساده( 120مثال) 90هنگامي پيوند کشش,ي ارتع,اش ، -CباشدC ارتعاش جهت بر منطب,ق آنه,ا از يک,ي ک,ه گردد م,ي تقس,يم جزء دو ب,ه

است . C=Cکششي

اثر اندازه حلقه در حلقه هاي حاوي پيوندهاي دوگانه دروني :

103

1650 1646 1611 1566 1656

پيوندهاي دو گانه داخلي:

104

R R R1656 1788 1883

RR

1566 1641 1675

پيوند فركانس بر آلكيل استخالف حلقه C=C اثر يك در

105

اي صفحه از خارج ناحيه تجزيه از آلکنها براي اطالعات ارزشترين در C-Hبادر . 650-1000ناحيه را ها قله قويترين عموما نوارها اين آيد مي دست به

دهند . مي تشکيل طيف

وينيل ( ): استخالفي تک دوگانه پيوندهاينزديک يکي ، قوي نوار دو ، آلکيل استخالف با آلکنهاي و 990براي

ديگرينزديکي شود . 910در مي مشاهده

گانه دو 2پيوندهاي ترانس- – ،1 و سيس استخالفي :دودر قوي نواري در 700سيس ترانس . 970و دهد مي جذب

گانه دو 1پيوندهاي استخالفي- :،1 دودر قوي 890نوار

خمشي آلکنها C-Hارتعاشات براي

106

: استخالفي سه گانه دو پيوندهاي

در متوسط شدت با 815نواري

استخالفي : چهار گانه دو پيوندهاي

نمي ناحيه اين در جذبي هيچ ، دوگانه پيوند روي هيدروژن اتم فقدان علت به

دهند .

107

در 3300کششي

در 2150کششي

اكتين- 1مثال:

C C

C H

آلکينها

108

105

اكتين -1

Stretch

StretchC≡C

-C≡H

Stretch

C-H

Bend

C-HBendC-H

BendC-H

=C-H چپ طرف در 3000کششي

=C-H اي صفحه از خارج 690-900خمشي

C=C در جفتي کششي مي 1475و 1600جذبهاي ظاهر

شوند .

بين / ترکيبي 1667-2000اورتون

بنزن: , , , اتيل دي پارا بنزن اتيل دي ارتو تولوئن مثالهابنزن اتيل دي متا

آروماتيک هاي حلقه

110

استخالفي تک هاي در حلقه قوي 750و 690جذب

ارتو نوع از دواستخالفي هاي در حلقه قوي نوار 750يک

متا نوع از دواستخالفي هاي در حلقه نوار و 690يکديگر نواري

شدت 780در با سوم نوار ومتوسط

880در

پارا نوع از استخالفي دو هاي در حلقه قوي نوار -850يک800

براي تعيين موقعيت استخالفهاروي حلقه آروماتيكC-Hارتعاشات خمشي

111

108

بنزن اتیل دی ارتو

C-HC=C

750

109

تولوئن

690,750

بنزن اتيل دي متا

C-H

110

880,780,690

111

بنزن اتيل دي پارا

C-H830

اتصال ، مولکولي بين هيدروژني در O-Hپيوند و کرده ضعيف را ) منتقل ) کمتر انرژي تر پايين فرکانس به را مزبور نوار نتيجه

سازد . مي

کششي :C-Oارتعاشات

قوي کششي ناحيه C-Oارتعاشات مي 1000-1260در ديدهجذبهاي . چون کششي C-Oشود ارتعاشات مجاور C-Xبا

نوع تشخيص براي توان مي را نوار آن موقعيت ، گشته ادغامبراي ) ( ويا سوم يا دوم يا اول از اعم الکل

برد . کار به فنلي ترکيب يک وجود امکان تعيين

O-H )ارتعاشات کششي ناحيه(بحث

116

O-Hكششي C-Oتركيب كششي

3610 1220فنلها ( 3الكلهاي 3620 1150اشباع)( 2الكلهاي 3630 1100اشباع)( 1الكلهاي 3640 1050اشباع)

جذب فرك,انس باشد حلقوي ساختمان يا باشند اشباع غير مجاور كربنهاي اگرC-O . يابد مي كاهش

الكلها و فنولهاO-H و C-O ارتعاشات كششي

117

C-O در حضور ) 1000-1300کششي عدم OHو C=Oاثباتاست ( الزم

اتر: , ايزوپروپيل دي آنيسول مثال

اترها

118

كششي جذبهاي ايجاد باعث آنها مشابه ترك,يبات و ناحيه C-O-Cاترها -1300درشوند .1000 مي

R O R Ar O R H2C CH O R HCR CHR

O

C

O R

H)R(

O R

R

بحث

119

آنیسول

=C-H-C-H

116

690, 750

جذب شود مي ايجاد آ,ن قط,بي دو گشتاور در ک,ه زيادي تغيي,ر عل,ت ب,ه گروه اي,ندر قوي

دهد . 1850-1650 ميك,ششي ارتعاشات براي :C=Oمقاديرپايه كربونيلي گروههاي براي

ترکيبات کربونيلي

121

C=O در 1725کششي

C-H ضعيف نوارهاي شامل ، کششي 2850و2750در

بنزآلدهيد: مثال

آلدئيدها

122

بنزآلدهید

C=O

C-H

119

C=O در 1715کششي

در ) متوسط اي قله 1100-1300خمشي

)

هگزانون- 2مثال:

C C C

O

کتونها

124

20003500 3000 2500 10001500 500Wave number, cm-1

2-Hexanone

H—C

C=O

O

CH3CH2CH2CH2CCH3

O-H ) ( در پهن بسيار معموال 2400-3400کششي

C=O در ، ،پهن 1700- 1730کششي

C-O در ،متوسط1210-1320کششي

اسيدهاي کربوکسيليک

126

123

بوتانوئيك اسيد

C-O

C=O ، 1735-1750کششي

C-O از پهنتر و قويتر يکي بيشتر، يا نوار دو ، کششيناحيه در ، 1000 -1300ديگري

استرها

128

125

متيل استات

131

1000-1100

133

3300

Which compound is this?a( 2-pentanoneb( 1-pentanolc( 1-bromopentaned( 2-methylpentane

1-pentanol

136

C (COH

What is the compound?a( 1-bromopentaneb( 1-pentanolc( 2-pentanoned( 2-methylpentane

2-pentanone

137

CC=O

کافئین نمونه قرمز زیر طیف

با 15تا 5 را شده پودر کامال کافئین گرم پتاسیم 400میل,ی پودر گرم میلی

به فشار تحت پرس دستگاه توسط زیاد فشار با و کنیم می مخلوط برماید

. آوریم می در شفاف و نازک قرص صورت

. کنیم می تهیه قرص روش همین به نیز کافئین مرجع استاندارد از

138

زایلیتول

139

مانند س,بزیجات و ه,ا میوه از بس,یاری فی,بر در ک,ه اس,ت طبیع,ی کننده شیری,ن نوع,ی

. روزان,ه انس,ان بدن شود م,ی یاف,ت ه,ا تمش,ک و ه,ا قارچ زایلیتول 15بلوط، گرم میلی

. و دندان پوسیدگی از جلوگیری برای غذای,ی مکم,ل عنوان به ماده ای,ن نماید م,ی تولید

. رود می کار به رطوبت جاذب و کننده شیرین عنوان به غذایی مواد در

سوکرالوز

140

ای مرحله چن,د فراین,د ی,ک ط,ی شک,ر از ک,ه اس,ت مغذی غی,ر کننده شیری,ن تنه,ا س,وکرالوز

. بدن در آن مانن,د ول,ی باش,د م,ی شک,ر مانن,د طعم,ی دارای ماده ای,ن شود م,ی س,اخته

. شیرین بر عالوه ماده ای,ن شود م,ی دف,ع بدن از تغیی,ر بدون و شود نم,ی متابولیزه

. رود می کار به نیز طعم کننده تشدید عنوان به کنندگی

قرمز مادوننزدیک

142

LIMIT OF RED LIGHT: 800 nm, 0.8 m, 12500 cm-1

NEAR INFRARED: 0.8 -2.5 m, 12500 - 4000 cm-1

MID INFRARED: 2.5 - 50 m, 4000 - 200 cm-1

FAR INFRARED: 50 - 1000 m, 200 - 10 cm-1

قرمز مادون محدوده

143

نزدیک قرمز مادون

ترکیبات، عاملی های گروه آنالیز شامل کیفی، تا شود می استفاده کمی کار برای بیشترتا هیدروژنی پیوند از

. اکسیژن و نیتروژن کربن،

حد در باال صحت و دقت با ترکیبات گیری MIRو UV-Visاندازه

و ... آلی های فیلم هیدرازین، گلیسرول، مانند ها نمونه انواع در آب تعیین

اورتون اولین اساس بر هیدروپراکسیدها و آلی های اسید ها، الکل ها، فنل کمی تعیین ) کششی) ارتعاش فرعی ناحیه O-Hجذب حدود در آن جذب است.7100که

بین ناحیه در آنها جذب اساس بر اسیدها کربوکسیلیک و کتونها استرها، -3300تعیین3600 ) کربونیل ) کششی ارتعاش اورتون به مربوط

مخلوط در چهارم نوع های آمین حضور در دوم و اول نوع های آمین تعیین و شناسایی

144

میانی قرمز مادون

بیشتر و دارند قرار ناحیه این در کششی ارتع,اشات همه تقریبا

آید می دست به ناحیه این از . اطالعات

145

دور قرمز مادون

گیرند می قرار ناحیه این در که معدنی های مولکول از بسیاری گیری اندازه

) ضعیف) های پیوند و سنگین های اتم شامل

کریستالی مواد از زیادی تعداد ارتعاشات

- هدایت ظرفیت پیوندهای اکثر انتقاالت

146

LIMIT OF RED LIGHT: 800 nm, 0.8 m, 12500 cm-1

NEAR INFRARED: 0.8 -2.5 m, 12500 - 4000 cm-1

MID INFRARED: 2.5 - 50 m, 4000 - 200 cm-1

FAR INFRARED: 50 - 1000 m, 200 - 10 cm-1

قرمز مادون محدوده

NIR

147

شامل اصلی کششی ارتعاشات از ترکیبی یا اورتون ناحیه، این در جذبی باندهای

C-H ، N-H وO-H. هستند

کم ها آن مولی جذب هستند ترکیبی و اورتون جذبی، باندهای که این دلیل به

است.

گروهR-H. باالست آن دوقطبی ممان چون دارد را اورتون قویترین

های O-Hپیوند ، N-H ، C-H وS-H. دارند ناحیه این در قوی نسبتا جذب

无忧PPT整理发布148

http://www.51ppt.com.cn/




λ)nm(




无忧PPT整理发布

Spectra of water

MIR / NIR

0

1

2

3

4

5

Ext

inct

ion

9000 8000 7000 6000 5000 4000 3000 2000

Wavenumber )cm-1(

1000

1st overtone

Combination

Fundamental stretching

Fundamental bending

151




153

اینستاالب دستگاه خصوصیات

ساده1.

باال 2. دقت و سرعت

پذیر 3. تکرار

تا 6تا 4دارای 4. آنرا توان می که است اپتیکی .10فیلتر داد افزایش عدد

ذخیره 5. کالیبراسیون 52توانایی فرم

از 6. بیش دادن قرار مانند 50توانایی مختلف مواد های گیری اندازه برای فیلتر عدد

پروتئین، رطوبت،

. نشاسته و سختی آب، جذب رنگ، گلوتن، نشاسته، ساکاروز، الکتوز، چربی، فیبر،

7. : گذارند. نمی آن روی اثری هیچ محیطی عوامل که شده طراحی طوری اپتیکی اطاقک

154

8: چون. مرجع عنوان به سرامیک از استفاده. ندارد - نزدیک قرمز مادون ناحیه در جذبی باند هیچ

. دارد - زیادی دوام. دارد - نمی بر خط کردن تمیز موقع. کند - نمی جذب خود به خاک و گرد

. نیست - حساس حرارت درجه به نسبت. شود - نمی ذخیره آن در ساکن الکتریسیته

نمونه. 9 چرخان سیستمنمونه هر زمان 120برای مدت در گیری سرعت 10اندازه به و شود می انجام ثانیه

داده آن میانگین. شود می

اینستاالب دستگاه خصوصیات

. رود می کار به نمونه در مختلف ترکیبات غلظت تعیین برای دستگاه این

. جذب مثال کنند می جذب خاص,ی های موج طول در را نوری انرژ,ی ترکیبات بعض,ی

ناحی,ه در ناحی,ه 1/94رطوب,ت در پروتئی,ن جذب روغن 2/18میکرومت,ر، جذب و میکرومت,ر

نواحی .2/33و 2/23در دارند قرار میکرومتر

از مخص,وصی موج طول در نور باری,ک بان,د ب,ا نمون,ه می NIRبمباران و گیرد م,ی ص,ورت

. کرد آنالیز را ترکیبات توان

. دارد شده منعکس نور انرژی با معکوس نسبت نمونه وسیله به شده جذب نور انرژی

155

- در- را نور از وسیعی بان,د هالوژ,ن تنگس,تن الم,پ ابتدا در. کند می ایجاد نزدیک قرمز مادون محدوده

صورت- ب,ه را ه,ا اشع,ه ک,ه گیرد م,ی قرار عدس,ی الم,پ زی,ر. آورد می در موازی

که - دارد قرار نورشک,ن دار س,وراخ ص,فحه عدس,ی از بع,دو کند می قطع را شده موازی های اشعه متناوب طور به . شود می آشکارساز روی متناوب سیگنال باع,ث نتیجه در

باند - ک,ه شود م,ی باع,ث و کرده عبور فیلتره,ا از نوره,اشده انتخاب های موج طول با نزدی,ک قرم,ز مادون اشع,ه

. بتابد نمونه به و کرده عبور ها آن ازنزدیک - قرم,ز مادون اشعه از بخش,ی آزمای,ش مورد نمون,ه

. کند می منعکس را بقیه و کرده جذب راولتاژ - و خوانده را شده منعکس اشع,ه مقدار آشکارس,از

. کند می عددی اشکال به تبدیل را156

مادون اشعه نتیج,ه در و چرخ,د م,ی نمون,ه باالی متوالی,ا فیلتره,ا گیری، اندازه هنگام

. شده منعکس امواج انرژ,ی شود م,ی تابیده نمون,ه روی مجزا های موج طول ب,ا قرم,ز

کالیبراسیون های ثاب,ت ب,ا همراه ک,ه ش,د خواه,د دس,تگاه لگاریت,م ب,ه تبدی,ل فیلت,ر ه,ر از

. شود می انجام مختلف مواد ترکیبات غلظت تعیین جهت

157

159

30-40 standard samples

NIR )10 Filter(

300-400 response

Calibration data Coefficient

161

Reference:

1. Spectrochemical Analysis, James D. Ingle, Stanley R. Crouch., Prentice-Hall International, Inc, 1988.

2. Principles of Instrumental Analysis, Douglas A. Skoog, Third Edition, Saunders College Publishing,

1985.

3. Principles of instrumental Analysis, Fifth Edithion, Douglas A. Skoog, F. James Holler, Timothy A.

Nieman., Harcourt, 1988.

4. Introduction to Spectroscopy, Donald L Pavia, Gary M. Lampman, George S. Kritz, Second Edition,

1996, Saunders Golden Sunburts Series.

5. The chemist’s Ready Reference Handbook, Gershon J. Shugar, Jhon A. Dean, McGraw Hill, 1990.

6. Physical Chemistry, Ira N. Levine, Forth Edition, M cGraw-Hill International Edition, 1985

7. Collected Reading in Inorganic Chemistry. Vol. II, R. Stuart Tobias, Chemical Publishing Co. 1972.

8. T. Takenaka. Adv. Colloid Interface, Soc., 11, 1979, 290.

9. D. L. Jeanmaier and R. P. Van Duyne. J. Electroanal. Chem., 34, 1986, 11.

طیف سنجی مادون قرمز

Documents