Podstawy spektroskopii molekularnej 1200-1CHJPSMW4

Wykład ma za zadanie:
a) systematycznie przedstawić wiedzę potrzebną do świadomego wykorzystania metod spektroskopowych w chemii,
b) zapoznać studenta z podstawami teoretycznymi najważniejszych metod spektroskopii molekularnej,
c) zapoznać studenta z metodyką rejestracji widm oraz interpretacją widm.

W części wstępnej przypomniane zostaną właściwości promieniowania elektromagnetycznego oraz podstawowe wiadomości z chemii kwantowej dotyczące kwantowania energii elektronowej, oscylacyjnej i rotacyjnej molekuły. Następnie wyjaśniona zostanie korelacja między strukturą poziomów energetycznych molekuły a postacią widma absorpcyjnego, emisyjnego oraz rozproszenia Ramana. Omówione zostaną czynniki wpływającej na szerokość pasm w widmach (w tym czas życia molekuły w stanie wzbudzonym, efekt Dopplera). Podczas kolejnych wykładów będą omawiane poszczególne techniki spektroskopowe. Spektroskopia rotacyjna – poziomy energetyczne dwuatomowego rotatora sztywnego (wartości energii, stopień degeneracji); rotacje wieloatomowych molekuł; rotacyjne widmo absorpcyjne i rotacyjne widmo ramanowskie (dla jakiego rodzaju molekuł można mierzyć rotacyjne widma absorpcyjne i ramanowskie, dozwolone zmiany kwantowej liczby rotacyjnej). Spektroskopia oscylacyjna - oscylator harmoniczny i anharmoniczny; poziomy energetyczne i funkcje falowe dwuatomowego oscylatora harmonicznego; pojęcie drgania normalnego; absorpcyjne i ramanowskie widma oscylacyjne (reguły wyboru); zakaz alternatywny; drganie charakterystyczne. Absorpcyjne i ramanowskie widma oscylacyjno-rotacyjne - reguły wyboru. Interferometr Michelsona; transformacja Fouriera. Rezonansowy efekt Ramana (mechanizm zjawiska i zastosowania). Widma elektronowe: reguły wyboru. Struktura oscylacyjna i rotacyjna widm elektronowych; wyznaczanie energii dysocjacji z widm elektronowych; analiza wpływu podstawienia izotopowego na energie dysocjacji wybranych molekuł. Widma luminescencji (w tym porównanie położenia pasm w widmach absorpcyjnych, fluorescencyjnych i fosforescencyjnych). Spektroskopia fotoelektronów - podstawy spektroskopii XPS, UPS i Augera. Elektronowy rezonans paramagnetyczny (EPR) - kwantowanie energii elektronu w zewnętrznym polu magnetycznym; współczynnik rozszczepienia spektroskopowego g; struktura nadsubtelna widm EPR. Jądrowy rezonans magnetyczny (NMR) - stany energetyczne magnetycznych jąder w zewnętrznym polu magnetycznym; warunek rezonansu; zjawisko ekranowania jąder; sprzężenia spinowo-spinowe; równocenność chemiczna i magnetyczna; rezonans 1H, 13C, 14N, 15N i 19F; przetwarzanie sygnału NMR, transformacja Fouriera; procesy relaksacji w NMR; efekt Overhausera; wielowymiarowe widma NMR. Tomografia NMR.
Pokazane zostaną możliwości zastosowania metod spektroskopowych w rozwiązywaniu różnych problemów w chemii (identyfikacja związków organicznych, określanie budowy związków chemicznych, zastosowania analityczne).
Wykład = 30 godzin.
Samodzielne przygotowanie do każdego wykładu (1,5 godziny tygodniowo) = 22 godziny.
Przygotowanie do egzaminu = 28 godzin.
Razem = ok. 80 godzin.