METODE

SPECTROFOTOMETRICE DE SPECTROFOTOMETRICE DE

ANALIZA SI DETECTIE

A FALSIFICARII ALIEMTELOR

Prof.drProf.dr. Eugenia . Eugenia EftimieEftimie TotuTotu

SPECTROSCOPIE DE FLUORESCENTA

Schema procesului de aparitie a fluorescentei

detectie complementara spectroscopiei UV-Vis > daca in spectroscopia UV-Viz se masoara energia absorbita de o

molecula pentru a trece dintr-o stare fundamentala in stare excitata,> in spectroscopia de fluorescenta se masoara energia emisa de o

molecula pentru a trece din starea excitata in starea fundamentala.

excitare

dezexcitare

Fluorescenta

Vi stari energetice de vibratie

Conversie interna > tranzitii neradiative

Diagrama Jablonski

Foto-oxidare

Emisie de

Radiatie

incidenta -

Excitare

S0 stare fundamentala;S1 prima stare de tranzitie electronica excitata

Emisie de

fluorescenta

Se obtine timpul de viata al unei specii

moleculare excitate

ns

fluorescentafluorescenta

s

fosforescentafosforescenta

Diagrama Jablonski

Fluorescenta

limitata in timp

Proba este supusa unei iluminari in pulsuri (durata pulsurilor

trebuie sa fie mai scurta ca timpul de viata) > nanoFlash Lamp

fluorescentafluorescenta fosforescentafosforescenta

Fluorescenta starii stationare

Proba este supusa unei

iluminari continue

Se obtine spectrul de emisie

SPECTROSCOPIE IR SPECTROSCOPIE IR sisi RamanRaman

Fiecare atom are 3 grade de libertate o molecula cu n atomi are 3n grade

de libertate

3 grade de libertate descriu translatia moleculei

3 grade de libertate descriu rotatia moleculei

+

3n3n--66 grade de grade de libertatelibertate descriudescriu vibratiilevibratiilefundamentalefundamentale

Pentru o molecula liniara, rotatiain jurul axei nu conteaza (nu afecteaza energia moleculei)

3n 5 grade de liberate descriu

in momentul dipolului pot da o

activitate IR

in polarizare pot da o activitate

Raman

Cele care produc o modificare neta

Sunt vibratii active atat IR cat si Raman

3n 5 grade de liberate descriu vibratiile fundamentale

SPECTROSCOPIE IR SPECTROSCOPIE IR sisi RamanRaman

H2O molecula neliniara cu 3 atomi

3n 6 = 3 stari vibrationale

Exemple:

CO2 molecula liniara cu 3 atomi

3n 5 = 4 stari vibrationale

C6H6 (benzen) molecula foarte mica,

dar cu 30 de benzi de vibratie in IR si Raman

molecula polimer polistiren

contine 1000 de unitati monomere (16000 atomi)

aproximativ 50.000 de vibratii diferite

TeoriaTeoria spectroscopieispectroscopiei de de absorbtieabsorbtie in in infrarosuinfrarosu

Pentru ca o molecula sa absoarba radiatia IR, vibratiile sau rotatiile ininteriorul ei trebuie sa determine o schimbare neta in momentul de dipol

Campul electric oscilant al radiatiei electromagnetice interactioneaza cu fluctuatiile momentului de dipol al moleculei

Daca frecventa radiatiei se potriveste cu frecventa Daca frecventa radiatiei se potriveste cu frecventa vibrationala a moleculei, atunci radiatia va fi absorbita

Va aparea o modificare in amplitudinea

vibratiei moleculare.

Factori care afecteaza pozitia vibratiilor moleculelor in spectrul IR

a. Cazul unor molecule liniare

1. Tipul de vibratii

Exemplu

Legatura C C -- H H indoireindoire in alchene

absoarbe la 1365 1485 cm-1

Exemplu

Legatura C C -- H H intindereintindere in

alchene absoarbe2600 2800 cm-1

Energie mai mare Energie mai mica

Factori care afecteaza pozitia vibratiilor moleculelor in spectrul IR

2. Taria legaturii

Exemplu Exemplu

a. Cazul unor molecule liniare

Exemplu

Legatura C C -- N N absoarbe la

1050 1650 cm-1

Energie mai mica

Exemplu

Legatura C N C N absoarbe la

2200 cm-1

Energie mai mare

Factori care afecteaza pozitia vibratiilor moleculelor in spectrul IR

2. Taria legaturii

In cazul unor legaturi similare, diferenta in energia de absorbtie este data de masa atomilor constituenti

Atomul cu masa mai mica va

vibra mai

Atomul cu masa mai mare va vibra

mai putin

a. Cazul unor molecule liniare

vibra mai puternic

mai putin

Legatura C C ClCl absoarbe la

600 800 cm-1

Legatura C C Br Br absoarbe

la 500 600 cm-1

Atomul de Br e mai greu energie mai mica de vibratie

Atomul de Cl e mai usor energie mai mare de vibratie

b. Cazul unor molecule neliniare

Exemplu: apa (H2O) molecula neliniara cu 3 atomi

3 benzi de absorbtie in IR si Raman

n 1 = 2 vibratii intindere

2n 5 = 1 vibratii indoire

3n 6 = 3 stari vibrationale

pentru legaturile H - O

pentru structura H O - H

Intindere simetrica

Indoire

Intindere asimetrica

b. Cazul unor molecule neliniare

H2O molecula neliniara cu 3 atomi

3 benzi de absorbtie in IR si Raman

n 1 = 2 vibratii intindere2n 5 = 1 vibratii indoire

3n 6 = 3 stari vibrationale

Vibratie de-a lungul axei x Vibratie de-a lungul axei y Vibratie de-a lungul axei z

www.jneurosci.org

Felul in care radiatia este utilizata difera in spectroscopia Ramanfata de spectroscopia IR : in FTIR energia care acopera un interval de frecvente estedirectionata catre proba;

absorbtia are loc cand frecventa radiatiei incidente seidentifica cu cea la care molecula trece intr-o stare excitata vibrationala

in Raman se utilizeaza o singura frecventa a radiatiei pentruiradierea probei

radiatia este imprastiata de molecula, detectandu-se unitatilede energie vibrationale diferite de cele incidente (lumina care interactioneaza cumoleculele distorsioneaza polarizeaza norul electronic)

ImprasiereaImprasierea Raman Raman trebuietrebuie exprimataexprimata ca o ca o deplasaredeplasare in in energieenergie fatafata de de radiatiaradiatia de de excitatieexcitatie

Pentru legaturi cu un moment puternic de dipol (care sunt active IR)mobilitatea electronilor sau polarizabilitatea este de obicei scazuta.

Pentru legaturi cu un moment slab de dipol (care sunt inactive IR)polarizabilitatea este de obicei mare si starile vibrationale ale legaturilor sunt active Raman.

Spectru IR

Acid

Spectru Raman

Acid benzoic

Spectroscopie Raman

Radiatia IR incidenta determina miscarea electronilor in legaturi si poate fi:

Nu implica nici absorbtia, nici emisia, ci imprastierea radiatiei

Este sensibila la mobilitatea electronilor in legaturi

(polarizabilitatea legaturilor)

Masoara cat de usor este sa misti un electron si implicit sa polarizezi o legatura

Radiatia IR incidenta determina miscarea electronilor in legaturi si poate fi:

absorbita

difuzata - fara a i se modifica lungimea de unda difuzie Rayleigh;- intensitatea Rayleigh depinde puternic de lungimea de unda I ~ - 4

imprastiata Raman-Stokes (daca lungimea de unda a radiatiei difuzate este maimare dect cea a radiatiei incidente)

imprastiata Raman-antiStokes (daca lungimea de unda a radiatiei difuzate estemai mica dect cea a radiatiei incidente)

Spectroscopie Raman

Stari

energetice

virtuale

Stari

Energetice vibrationale

ImprastiereImprastiere

Raman Raman

antianti--StokesStokes

ImprastiereImprastiere

Raman Raman

StokesStokes

ImprastiereImprastiere

RayleighRayleigh

AbsorbtieAbsorbtie

InfrarosuInfrarosu

Spectrul FTIR al sucului pur de portocale (rosu) si spectrul pentru suc pur de grepfuit (albastru)

demonstreaza ca cele doua sucuri pot fi deosebite pe baza caracteristicilor spectrale, cea mai proeminenta fiind banda de la 1730 cm1

pubs.rsc.org

Analiza Raman pentru ulei de masline si ulei de masline falsificat

pubs.rsc.org

scialert.net

Studii IR asupra procesarii si fabricarii painii.

civilisations.revues.org

www.chem.agilent.com