Fizika | Felsőoktatás » Dr. Kathó Ágnes - Az infravörös spektroszkópia analitikai alkalmazása

http://www.doksihu Az infravörös spektroszkópia analitikai alkalmazása (Dr. Kathó Ágnes) 4.1 Bevezetés49 4.2 Infravörös spektrofotométerek felépítése50 4.3 Az IR spektroszkópia alkalmazása51 4.4 Mintaelőkészítés53 4.5 A mérőkészülék üzembe helyezése53 4.6 A mérési eredmények dokumentálása53 4.7 Gyakorlatok54 4.71 Benzoesav és sójának IR spektruma54 4.72 A felvétel körülményeinek, a műszer paramétereinek illetve különféle technikai szennyezőknek a spektrumra gyakorolt hatása.54 4.73 A befőzésnél használt Na-benzoát tisztaságának ellenőrzése55 4.74 Teaízesítő azonosítása55 4.75 Benzol és ciklohexán IR spektrumának összehasonlítása, a vizsgált folyadék összetételének hatása a spektrumra.55 4.76 „Nylon” zacskók analízise55 4.77 A szén-dioxid spektruma56 4.78 Cianoferrát komplexek vizsgálata56 4.79 A nitroprusszid spektruma Nujolban56 4.710 Műanyagok azonosítása56 4.711 Poli-vinil-klorid műanyagtermékek

lágyítóinak azonosítása57 4.712 Koffeintartalmú italok hatóanyagának azonosítása57 4.713 Vesekő vagy vesehomok kvalitatív analízise: a vesekő típusának meghatározása57 http://www.doksihu Ellenőrző kérdések A kötés-és csoportfrekvenciák fogalma és jelentősége a minőségi analízisben Vegyérték és deformációs rezgések típusai Az IR készülékek felépítése, működési elve A minták előkészítésének módja A kvalitatív analízis kivitelezése A kvantitatív analízis törvényei, módja Ajánlott irodalom 0. Dinya Zoltán: Infravörös spektroszkópia, Tankönyvkiadó, Budapest, 1981 Kissné Erőss Klára: Az infravörös spektroszkópia analitikai alkalmazása, Tankönyvkiadó, Budapest, 1974. P. W Atkins: Fizikai Kémia II, Tankönyvkiadó, Budapest, 1992 J. C P Schwarz: Fizikai módszerek a szerves kémiában, Műszaki Könyvkiadó, Budapest, 1968 Pungor Ernő: Analitikai Kémia, Tankönyvkiadó, Budapest, 1991. http://www.doksihu

1.0 Bevezetés A molekulák rezgésének nevezzük azt a belső mozgást, melynek során az atomok az egyen-súlyi helyzetüktől különböző irányban eltérnek. A különböző rezgési állapotokban a molekula dipólusmomentuma és/vagy a polarizálhatósága állandóan változik, és ez az állapotváltozás fényelnyeléssel vagy fénykibocsátással jár. Ha a molekula dipólusmomentuma változik, akkor a rezgés infraaktív lesz, azaz a vegyület az IR tartományba eső elektromágneses sugárzással λ( = 1 -25 μm) kölcsönhatásba lép. A többatomos molekulák belső mozgását harmonikus rezgésnek tekintve, egy N atomból álló molekulára 3N mozgásegyenlet írható fel, mely egyenletrendszernek 3N megoldása van. Ez 3N olyan rezgést jelent, melyben minden atom azonos fázisban rezeg. Ezekből az ún normálrezgésekből a 3 haladómozgáshoz, ill 3 forgómozgáshoz tartozó értékeket levonva, a valódi rezgések száma 3N-6. A normálrezgések között

megkülönböztetünk vegyértékrezgéseket, (amikoris az atomok a kötésirányban mozdulnak el periodikusan) ill. deformációs rezgéseket (ennek során a kötési szögek periodikus változásáról van szó). Mindkét típusú rezgés lehet szimmetrikus ill aszimmetrikus (4.1 táblázat) 4.1 táblázat Vegyérték és deformációs rezgések típusai XY csoport: vegyértékrezgés síkdeformációs rezgés síkra merőleges deformációs rezgés X-Y deformációs rezgés XY csoport: nem lineáris 2 vegyértékrezgések: aszimmetrikus szimmetrikus deformációs rezgések ollózó, szimmetrikus síkban (scissoring) kaszáló, aszimmetrikus síkban (rocking) torziós, aszimmetrikus síkra merőleges (twisting) bólogató, szimmetrikus síkra merőleges (wagging) lineáris vegyértékrezgések: szimmetrikus aszimmetrikus elfajult deformációs rezgések XY csoport: vegyértékrezgések: szimmetrikus 3 aszimmetrikus deformációs rezgések: szimmetrikus aszimmetrikus aszimmetrikus,

„sepregető” XY csoport: szimmetrikus vegyértékrezgés (elfajult) 4 deformációs rezgés (elfajult) Gyűrűs vegyületek: vázrezgések ernyő- és lélegzőrezgések Nagyszámú vegyület színképének vizsgálata azt mutatta, hogy bizonyos atomcsoportokhoz és kötésmódhoz jellemző csoport- és kötésfrekvenciák tartoznak, melyeket karakterisztikus frekvenciáknak, sávoknak nevezünk. A karakterisztikus frekvenciák elsősorban a kötésmódtól függenek, és közelítőleg, de nem teljesen függetlenek a molekula többi részétől. A kötési, ill csoport-frekvenciák tulajdonságait ugyanis a kémiai szerkezet, ill. a vizsgálati körülmények http://www.doksihu jellegzetesen befolyásolják. A molekula szerkezetéből adódó legfontosabb effektusok: • szubsztituensek elektronaffinitása (induktív mezomer effektusok, hiperkonjugáció); • tömeg effektus (izotópcsere stb.); • sztérikus tényezők (diasztereoméria és rotációs izoméria,

vegyértékszögtorzulás, térkitöltés és gátlás); • tautoméria. A külső körülmények közül elsősorban a halmazállapotot, hőmérsékletet, az oldószerhatást ill. a kristályszerkezetet kell megemlíteni. A vegyület színképében megjelenő frekvenciákhoz a szerkezeti egység hozzárendelése gyak-ran tapasztalati összehasonlításon és elméletileg értelmezhető egyszerűbb molekulák színképei-vel való összevetés segítségével történik. A színképekben leggyakrabban előforduló kötés és csoportfrekvenciákat a 4.2 táblázatban foglaltuk össze 4.2 táblázat Jellemző kötésfrekvenciák -1 I. 3800-2300 cm tartomány A hidrogént tartalmazó kötések vegyértékrezgései szabad O-H 3600 körül kötött O-H 3400 alatt, széles sáv N-H 3400-3300 C-H 2850-3000 (alifás), 3000-3100 (aromás) S-H 2600-2550 P-H 2400 Si-H 2300 A deuterált származékok 1/1,37-szer kisebb frekvenciáknál jelennek meg. -1 II. 2300-2000 cm tartomány Hármas

kötéssel rendelkező molekulák vegyértékrezgései -C≡N 2200-2300 (éles sáv) R-C≡CH 2100 (éles sáv) S-C≡N 2200-2000 -1 III. 2000-1600 cm tartomány Kettőskötésű molekulák vegyértékrezgései C=C 1700-1500 C=O 1850-1600 C=N 1700-1500 N=O 1600-1500 (Az O-H, C-H és N-H csoportokra jellemző deformációs rezgések is ebben a tartományban jelentkeznek) -1 IV. 1600-1500 cm alatti tartomány („ujjlenyomat tartomány”) Itt találjuk a C-C, C-N, C-O vegyértékrezgéseket, melyek gyakran kölcsönhatásba lépnek egymással, mert a kötést létesítő atomok redukált tömege és a kötés erőssége közel azonos. A kén, foszfor és halogén tartalmú vegyületek funkciós csoportjai is itt abszorbeálnak. (Részletes felsorolásuktól eltekintünk). http://www.doksihu 3.0 Infravörös spektrofotométerek felépítése Az IR spektrofotométerek elvi felépítése azonos a látható és UV fotométerekével, azaz fő részei: fényforrás, fényfelbontó

egység, detektor. Fényforrásként leggyakrabban ún Globár-égőt (SiC), Nerst-égőt (ritkaföldfémoxidok) alkalmaznak, de NiCr ötvözetből, ill. platinafémekből készült fémhuzalok, ill. rudak is használatosak A távoli IR-ben Hg lámpa, míg a közeli, ill látható tartományban W-lámpa a sugárforrás. Fényfelbontó (diszperziós) egységként mind optikai rácsot, mind prizmát alkalmazhatnak, de a modernebb készülékek csaknem kizárólagosan Fourier-transzformációs (FT) technikával működnek. Az FT-spektrofotométerek központi egysége egy Michelson-féle interferométer Ennek a működésére, az interferogrammok kialakulására e helyen nem térünk ki (ajánlott irodalom: P. W Atkins: Fizikai kémia II., 462 o), csak a fényosztót (beam splitting) jellemezzük Fényosztóként optikailag síkfelületű, nagy törésmutatójú anyagokat alkalmaznak, mely anyagokat optikai szempontból jó áteresztőképességű hordozóra visznek fel. Általában KBr

ill CsI germániummal bevont ablakát alkalmazzák, vagy CaF és kvarchordozó használható germánium 2 vagy TiO bevonattal. A távoli IR-ben 6 mikrométer vastag polietilén-tereftalát filmet alkalmaznak 2 Detektorként leginkább termikus érzékelő berendezéseket alkalmaznak, és inkább csak a közeli IR területén találkozhatunk a fotoelektromos érzékelőkkel. A normál IR készülékekbe rendszerint a szobahőmérsékleten működő deutero-triglicin-szulfát (DTGS) tartalmú piroelekt-romos bolométert építik be. 3.0 Az IR spektroszkópia alkalmazása Az IR spektroszkópia nemcsak a kémiai kutatásokat segítő módszer, de az ipar, a gyógyászat, régészet, űrhajózás és még számos területen alkalmazott eszköz. A kémia tudományán belül számos nem analitikai alkalmazása is van. Ilyen, pl a fizikai kémiában a molekulák jellemző állandóinak (tehetetlenségi nyomatékok, atomtávolságok, kötések erőállandói, vegyértékszögek stb.), az

izotóparányoknak a meghatározása, tautoméria, konformációs és egyéb egyensúlyok tanulmányozása, a reakciók kinetikai vizsgálata. A preparatív szerves kémiában a szerkezetfelderítésben, valamint a részfolyamatok nyomon követésében, a közbenső termékek azonosításában, valamint a végtermék tisztaságának ellenőrzésében használják. Az analitikában kvalitatív és kvantitatív meghatározást is végeznek IR spektroszkópia segítségével. Az első terület leggyakrabban a vegyületek azonosítását jelenti. Legegyszerűbb esetét ennek az képezi, amikor a mintánkat a rendelkezésre álló tiszta standard anyag azonos körülmények között felvett spektrumával hasonlítjuk össze. Az azonosítás során a teljes spektrumot, és nemcsak egy kiragadott sávot (ez ui. szennyeződéstől is eredhet) kell összehasonlítani Ha a standard spektruma a mintánkénál több sávot tartalmaz, akkor bizonyos, hogy a két vegyület nem azonos. Fordított

esetben az azonosság még fennállhat, és a sávok számának növekedése szennyeződéssel magyarázható. Teljes bizonyossággal úgy győződhetünk meg az azonosságról, hogy ún differenciál spektrumot készítünk. Ekkor referenciaként a standard anyagot használjuk, és ha az a mintával azonos, akkor a felvételen vagy egyformán megváltozik a sávok intenzitása, vagy koncentrációazonosság esetén - új sávok megjelenése nélkül eltűnnek a sávok. Ha nem áll rendelkezésre a feltételezett termék spektruma, de körülbelül sejtjük annak összetételét, akkor hasonló csoportokat tartalmazó vegyületek spektrumát használjuk fel összehasonlításra, ui. az egyes atomcsoportokhoz tartozó frekvenciák különböző vegyületek esetén is közel azonos helyen jelentkeznek az IR spektrumban. Ha semmit nem tudunk a feltételezett molekuláról, akkor a spektrumban észlelt sávokról megállapítjuk, hogy mely csoportok karakterisztikus kötési, ill.

csoportfrekvenciáinak felelnek meg http://www.doksihu A feltételezett csoportokból más vizsgálatokkal kiszűrjük a legvalószínűbbeket, majd ilyen csoportokat tartalmazó anyagok spektrumait hasonlítjuk össze a mintánkéval, míg azt legjobban meg tudjuk közelíteni. Az azonosítás elve, munkamenete többkomponensű anyagok esetére is érvényes. Tekintve, hogy ideális esetben ezen rendszerek spektruma az alkotóelemek spektrumainak additivitásából ered, meg kell találnunk az alkotóelemek minden egyes sávját. Ehhez az összehasonlító spektrumokat standard tiszta minták vagy ismert összetételű keverékek IR spektrumainak felvétele által esetleg katalógusból, irodalomból nyerhetjük. Az azonosítást gyakran megnehezíti azonban, hogy az egyes komponensek közötti kölcsönhatás sáveltolódást okoz, és így az additivitás nem érvényesül. Keverékek vizsgálatánál különösen javasolt a differenciálspektrumok felvétele. Négy komponensnél

többet tartalmazó rendszereket célszerű megfelelő módszerekkel frakciókra bontani, s az így nyert kisebb komponensszámú egységeket analizálni. Az IR spektroszkópia kvalitatív analitikai alkalmazásának speciális területe a tisztaság-vizsgálat, melynek feladata a szennyező komponens(ek) meghatározása, azonosítása. Legegyszerűbb eset az, amikor mind a tiszta anyag, mind a szennyező(k) ismert(ek) és rendelkezésre áll(nak). Ilyenkor a mintánk spektrumához hasonlítjuk ezeket, és azonosítjuk a szennyeződésből eredő sávokat. Ha a szennyeződés nem ismert, akkor a mintánk spektrumát hasonlítjuk össze a tiszta anyag spektrumával, és megállapítjuk a szennyeződésből eredő sávokat, s azokat az ismeretlen minta elemzésénél írt módon azonosítjuk. A tisztaságvizsgálatnál is igen hasznos a differenciálspektrum felvétele. Referenciaként nemcsak a tiszta anyagot használhatjuk, hanem olyan előzetesen elkészített elegyet is, melyben az

ismert vagy feltételezett szennyeződést ismert koncentrációban mérjük be. Ez esetben a differenciálspektrum a szennyeződés mértékére is utal, ui. ha a mintánk kevésbé szennyezett, mint az elkészített rendszer, akkor a szennyeződés elnyelési sávjainál túlkompenzáció jön létre. A kvantitatív kémiai alkalmazás azon alapszik, hogy még az igen hasonló szerkezetű vegyületek IR spektruma is különböző lehet, és az elegyek spektruma a komponensek spektrumainak összegzéséből adódik (az additivitástól való eltérést ld. az előzőekben) Korlát-ként kell megemlíteni, hogy a spektrumok általában sávdúsak, így egymás mellett max. 3-4 komponens határozható meg. Hátrány még az abszorpciós sávok nagyságrendekkel különböző intenzitása, ami miatt nem lehet általánosan megadni az IR spektrometriai analízisek érzé-kenységét. Az IR sugárzás abszorpciójára is érvényesek Lambert és Beer törvényei, melyek összevont alakja:

ahol I a beeső, I az l vastagságú rétegen o áthaladó sugár intenzitása, E az abszorbancia, ε pedig a moláris abszorpciós koefficiens. Többkomponensű rendszer egyes komponensei különböző mértékben abszorbeálnak az átmenő monokromatikus sugárból. A mért abszorbancia az egyes komponenseknek megfelelő értékekből adódnak össze: ahol n a komponensek számaε i az egyes komponensek abszorpciós koefficiense, c az egyes i komponensek koncentrációja, l a rétegvastagság. Az abszorpciós sávok nagyságát az integrálabszorpcióval (területabszorpcióval) vagy az abszorpciós maximum helyénél mért abszorbancia értékkel jellemezhetjük. Bár a sávkiszé-lesedések miatt az integrálabszorpció a jellemzőbb, mégis ezt használják ritkábban. A maximális elnyelésnél mért abszorbanciát vagy úgy határozzuk meg, hogy a készüléket erre az ismert hullámhosszra állítjuk be, vagy felvesszük a maximum környékén a spektrumot, és a

legintenzívebb elnyelést a spektrumból kiolvassuk. http://www.doksihu 3.0 Mintaelőkészítés Az IR spektroszkópia segítségével az anyagok mindhárom halmazállapotban vizsgálhatók. A gáz- ill. folyadék halmazállapotú mintákat alkálihalogenid ablakkal lezárt küvettában mérjük, míg a szilárd anyagokat KBr-ban pasztillázott, vagy paraffinolajban (Nujolban) készített szusz-penzió formájában vizsgáljuk. Mindkét módszernél igen fontos a minta nagyon gondos elporítása A nujolos módszernél hátrányként említendő, hogy a Nujol maga is abszorbeál, így csak olyan minták vizsgálhatók szuszpenziós formában, melyeknek elnyelési sávjai nem esnek egybe a nujoléval (v. ö 4.79 gyakorlat) A KBr pasztillák készítéséhez használatos kálium-bromidot minden esetben vízmentes körülmények között, folyamatosan működő szárítószekrényben kell tárolni és a minta előkészítése előtt szabad csak kivenni. Gondos, a vizsgálandó anyaggal

achát mozsárban történő homogenizálás után ún. kézipréssel készíthetünk a legkönnyebben és a leggyorsabban pasztillákat Ehhez elegendő mintegy borsószemnyi porkeveréket készítenünk. 3.0 A mérőkészülék üzembe helyezése Az infra fotométer folyamatos üzemű készülék, ezért külön ki- és bekapcsolást nem igényel. Ennek oka, hogy a fényút illetve az alkatrészek megfelelő állapotban tartása, folyamatos páramentesítése érdekében állandó üzemi hőmérsékleten kell tartani a berendezést. Kikapcsolni csak különleges esetben illetve szervizelés esetére szabad. Kapcsolják be a készülékhez csatlakoztatott számítógépet és hívják be a Windows programot, a megszokott módon a WIN utasítás begépelésével. A megjelenő képernyőn keressék meg a PE Applications csoportot, azon belül kattintsanak a Spectrum for Windows ikonra. Ennek hatására megjelenik a fotométer üzemeltetéséhez szükséges szoftver főmenüje illetve

munkafelülete. Készítsenek egy KBr pasztillát a kézipréssel úgy, hogy a vastagsága kb. 0,5 mm legyen Az <Instrument> legördülő menü alatt válasszák ki a <Scan background> menüpontot, állítsák be a felbontást és a felvételek ismétlési számát a gyakorlatvezető utasítása szerint. Ezzel az eljárással felveszik a KBr pasztilla és a mintatartó térben található levegő spektrumát háttérként. 3.0 A mérési eredmények dokumentálása A gyakorlat során a felsorolt 13 feladat közül a gyakorlatvezető útmutatása alapján 3-4-et kell elvégezni. Valamennyi mérést vezessünk be a műszernaplóba, egyértelműen azonosítható módon. A kapott spektrumokat nyomtassuk ki, ahol indokolt, készítsünk táblázatot a feladat során észlelhető spektrális jelenségek jobb összehasonlíthatósága érdekében. A fentiekből összeálló jegyző-könyv végén kb. egy oldalas diszkusszióban foglaljuk össze tapasztalatainkat Amennyiben

számítógépes szövegszerkesztővel - MS Word-del - már szereztünk tapasztalatokat, jegyzőkönyvünket a számítógép segítségével is elkészíthetjük, azonban kizárólag a mérések befejezése után. http://www.doksihu 7.0 Gyakorlatok 3.00 Benzoesav és sójának IR spektruma Készítsenek egy Na-benzoát (gyógyszertári forgalmazású) tartalmú KBr pasztillát! Válasszák ki az <Instrument> legördülő menü alatt a <Scan sample> menüpontot! Állítsák be a felbontást és a felvételek ismétlési számát úgy, ahogyan azt a háttér felvétele során tették, és vegyék fel a spektrumot! A <File> menüpont alatt a <Save as> menüpont kiválasztásával mentsék el a spektrumot egy jól azonosítható néven (mely hossza nem haladhatja meg a 8 karaktert). Készítsenek egy benzoesav tartalmú KBr pasztillát is, és hasonlítsák össze a két vegyület IR spektrumát! Értelmezzék, hogy miért csökken a sóvá alakításkor a

sávok száma! Hasonlítsák össze a spektrumokat a benzol spektrumával is, és azonosítsák az aromás gyűrűkhöz tartozó sávokat! 3.00 A felvétel körülményeinek, a műszer paramétereinek illetve különféle technikai szennyezőknek a spektrumra gyakorolt hatása Az IR spektrumok minőségét, egyes anyagok technikai kimutathatóságát befolyásolja, hogy milyen felvételi körülményekkel, műszerparaméterekkel dolgoznak. A felbontás és a spektrum felvétel ismétlési számának hatását tapasztalják ki egy, a korábban leírt gyakorlatok során kiadott anyagok valamelyikénél (a kérdéses anyagot a gyakorlatvezető a gyakorlat során jelöli ki). Vegyék -1 fel a spektrumot négyféle módon: először 2 cm felbontással, 2 illetve 16 ismétléssel, majd 4 vagy 8 -1 cm felbontással, szintén 2 illetve 16 ismétléssel. Hasonlítsák össze a spektrumokat és elemezzék a felvételi paraméterek hatását. Az IR felvételek két legádázabb

„ellensége” a víz, illetve az elemi szén. Ez utóbbi pl aktív szenes derítés útján, elégtelenszűrés következtében kerülhet preparátumaikba. Készítsenek két KBr tablettát. Mindkettőt szárítsák meg az elkészítés után néhány percig a szárítószekrényben. Ezt követően az egyiket azonnal tegyék a mintatartóba és vegyék fel a spektrumát, a másikat helyezzék rövid ideig egy csipeszbe fogva gőzölgő vízfürdő fölé, s ezután vegyék fel a spektrumát. Vegyék fel a mintatér levegőjének spektrumát is úgy, hogy csak az üres mintatartót teszik a fotométerbe. Hasonlítsák össze a három spektrumot, s állapítsák meg, hogy mely tartományokban zavar a víz jelenléte. A kiadott szénporból igen keveset keverjenek hozzá KBr-hoz, készítsenek pasztillát, és vegyék fel a spektrumát. Elemezzék tapasztalataikat A szerves preparatív munka során gyakran használunk olyan anyagokat, melyek a csiszolatok kenését, a levegő minél

precízebb kizárását szolgálják. Amennyiben munkánk során ezek belekerülnek a preparátumba, félrevezető eredményeket kaphatunk számos műszeres eljárásnál. Jelenlétük műtermék megjelenését okozhatja a kromatográfiás eredményekben, a tömegspektroszkópiás méréseknél, de ugyanígy bonyodalmakat okozhatnak az IR spektroszkópiás vizsgálatoknál is. Ennek megtapasztalása érdekében vegyék fel a kiadott szilikon-olaj és a csapzsír spektrumát két független méréssel, majd készítsenek igen kevés keveréket a két anyagból és a keverék spektrumát is vegyék fel. Állapítsák meg, hogy milyen típusú vegyértékrezgések észlelését zavarhatják a fenti anyagok. http://www.doksihu 3.00 A befőzésnél használt Na-benzoát tisztaságának ellenőrzése A kereskedelemben tartósítószerként árusított Na-benzoátból készítsenek KBr-os pasztillát, és vegyék fel a spektrumát! Normalizálás után vonják ki a spektrumból a 4.71

gyakorlatban felvett benzoát spektrum normalizált alakját! Állapítsák meg, van-e új sáv, azaz van-e szennyeződés a befőzésnél alkalmazott só esetén! Amennyiben igen, tegyenek javaslatot annak természetére! 3.00 Teaízesítő azonosítása A kereskedelemben kétféle összetételű teaízesítő tablettát árulnak. Az egyik csaknem kizárólag almasavat tartalmaz, míg a másikban borkősav a hatóanyag. Készítsenek KBr pasztillát mindkét savval, ill. az ismeretlenként kiadott teaízesítővel is! Írják fel az almasav és a borkősav képletét, és elemezzék a két sav spektrumában mutatkozó különbségeket! Állapítsák meg az IR spektrumok alapján, hogy az ismeretlenként kiadott teaízesítő melyik savat tartalmazza! 3.00 Benzol és ciklohexán IR spektrumának összehasonlítása, a vizsgált folyadék összetételének hatása a spektrumra. Készítsenek két KBr pasztillát, és az egyik tabletta felületére üvegkapillárissal juttassanak

annyi tiszta ciklohexánt, hogy az éppen csak nedves legyen. Óvatosan helyezzék a másik pasztillát a nedvesített felületre, és helyezzék a mintatartóba. Vegyék fel a spektrumot! Végezzék el ismételten a fenti műveleteket a tiszta benzollal, és a gyakorlathoz kiadott 5 ismert összetételű oldattal is. Állapítsák meg azoknak a spektrumrészeknek az elhelyezkedését (hullámszámtartományát) melyek az összetétel változásával számottevő változást mutatnak akár szemrevételezés alapján is. A <Toolbox> használatával, a gyakorlatvezető útmutatása alapján számítsák ki a jellemző csúcsok alatti területmértékeket. Teremtsenek összefüggést a terület mérőszámok és a kiadott oldatsor összetétele között. A tapasztalatok felhasználásával becsüljék meg a kiadott ismeretlen oldat százalékos összetételét. 3.00 „Nylon” zacskók analízise Napjainkban - a környezetvédők bánatára - a köznapi néven „nylon”

zacskónak nevezett csomagolóanyaggal találkozunk leggyakrabban. A nylon a poliamidok csoportjába tartozik Vajon a mindennapjainkban használt zacskók valóban „kiérdemlik-e” ezt az elnevezést? Vágjanak ki egy kb. 1 cm-es négyzetet egy „nylon” zacskóból, és erősítsék fel a mintatartóra! Vegyék fel az IR spektrumát és állapítsák meg, hogy tartalmaz-e amidsávokat! Vegyék fel a polietilén standard IR spektrumát is, és vessék össze a zacskó spektrumával! Hasonló módon más háztartásban használt műanyag fólia (pl. folpack, sütőfólia) spektrumát is elemezzék! Állapítsák meg, melyik tartalmaz pl lágyítót vagy egyéb adalékot! http://www.doksihu 3.00 A szén-dioxid spektruma A gázküvetta mindkét végét zárják le a 4.76 gyakorlatban használt fóliadarabbal! Az <Instrument> legördülő menü alatt válasszák ki a <Scan background> menüpontot, és vegyék fel a spektrumot! A küvettát szeptumain keresztül,

öblítsék át, majd töltsék meg CO -dal! Értelmezzék 2 a kapott spektrumot! 3.00 Cianoferrát komplexek vizsgálata Amikor a ligandum fémhez koordinálódik, megváltozik a gerjeszthetősége, azaz megváltozik a - 2+ 3+ spektrális sajátsága is. A CN igen stabil komplexet képez mind a Fe , mind a Fe ionokkal Analitikai, ill. gyógyászati felhasználása révén jól ismert az a vas-ciano komplex is, amely nem hat, - + csak öt cianidot tartalmaz, és a hatodik koordinációs helyet a CN -nal izoelektronos NO foglalja el (Na-nitroprusszid). Míg az első két komplexet K-sóként használjuk leggyakrabban, addig a harmadik Na [Fe(CN) NO]-ként ismert. Készítsenek egy-egy K [Fe(CN) ], K [Fe(CN) ] és 2 5 4 6 3 6 Na [Fe(CN) NO] tartalmú KBr-os pasztillát, és vegyék fel az IR spektrumukat! 2 5 Állapítsák meg, hogy milyen irányú eltolódás történt a komplexek cianid sávjaiban a szabad cianid sávjához képest (KCN spektruma a gyakorlaton

rendelkezésre áll)! Értelmezzék a két K-só spektrumának különbözőségét! Hasonlítsák össze a nitrozilkomplex és a K-sók spektrumát! Állapítsák meg, hogy milyen oxidációs állapotú a központi ion a nitroprusszidban! (Megállapításukat ne csak a cianid sávok -1 alapján tegyék, hanem azt is vegyék tekintetbe, hogy a szabad NO-nak ν = 1876 cm -nél van + -1 maximális elnyelése, míg a NO -nak ν = 2275 cm -nél.) 3.00 A nitroprusszid spektruma Nujolban 2 A 4.76 gyakorlat során használt fólia ∼1 cm darabjára kenjenek fel egy kevés Nujolt, erősítsék fel a mintatartóra, és vegyék fel a spektrumát. Az 476 gyakorlatban kapott „zacskó” spektrumot kivonva állapítsák meg a nujol elnyelési sávjait! Készítsenek nujolos szuszpenziót a jól elporított nitroprussziddal, és ezzel a szuszpenzióval ismételjék meg az előzőekben leírt munkafolyamatokat. Itt összehasonlítóként a nujolos zacskót alkalmazzák. Vessék össze a

KBr-os pasztillával mért spektrummal, és foglalják össze a két módszer előnyeit és hátrányait! 3.00 Műanyagok azonosítása Mind a kiadott granulátumból mind a műanyag darabkából mérjenek be egy-egy fiolába kb. 25 mg-ot, és adjanak hozzá 2-2 ml toluolt. A gyakori kevergetéssel elkészített oldatból 0,25-0,25 mleket mérjenek ki egy-egy óraüvegre (mindkét oldatból legalább 4-4 mintát készítsenek) Vegyék fel az oldószer elpárolgása után maradó vékony filmek spektrumát, és azonosítsák azokat! A granulátumból készített filmekből egyszerre kettőt (esetleg hármat) helyezzenek el a fényútba, és állapítsák meg, hogyan változik a csúcsok intenzitása! http://www.doksihu 3.00 Poli-vinil-klorid műanyagtermékek lágyítóinak azonosítása A kiadott PVC forgácsból illetve az ún. Tygon-csőből mérjenek be kb 1,5-2 grammnyi 3 mennyiséget. A kiadott oldószerelegy 20-30 cm -ében 3 órán keresztül, zárt edényben 50-60 °C

vízfürdőn extrahálják a mintákat. Az extraktum tisztáját öntsék Petri-csészébe, és hagyják, hogy az oldószer nagy része elpárologjon a laboratóriumi fülke elszívónyílásához helyezett edényből. Ezalatt vegyék fel a kiadott háromféle ismeretlen műanyaglágyító spektrumát aszerint megfelelő technikával, hogy az ismeretlen szilárd vagy folyékony anyag-e. 3 Ha az extraktum térfogata 1-1,5 cm -re csökkent, kapillárissal vigyék fel kicsiny részletét egy korábban elkészített KBr pasztillára. Szárítsák meg a pasztilla felszínét, és vegyék fel a spektrumát Hasonlítsák össze a kapott spektrumokat és állapítsák meg, hogy melyik lágyítószert tartalmazza a PVC forgács illetve a Tygon- cső. 3.00 Koffeintartalmú italok hatóanyagának azonosítása Kávéféleségek főzetének, pl. presszókávénak a koffeintartalma kimutatható, ha a kapott minta 13 3 2 cm -ét 8-10 cm alt. metanollal hígítjuk Az így kapott oldatot tiszta

Petri-csészében mikrohullámú sütőben kíméletesen addig hevítjük, míg sűrű, kenhető szirupot nem kapunk. A szirupot KBr tablettára kenjük, majd néhány percre szárítószekrénybe tesszük. A szirup teljes beszáradása után felvesszük a tabletta spektrumát. Háttérként előzőleg alt metanollal meg-nedvesített, majd megszárított KBr tabletta spektrumát vesszük. Instant kávéporok esetén az eljárás egyszerűbb: a port a megszokott módon homogenizáljuk KBr-dal, és tablettát készítünk. Hasonló eljárással kíséreljük meg felvenni a kávéőrlemény spektrumát is. Coca-Cola vagy Pepsi-Cola esetében a minta-előkészítés módja megegyezik a presszókávé esetében ismertetettel. Végül vegyük fel a kiadott tiszta koffein spektrumát A kapott spektrumok összehasonlításával állapítsuk meg, hogy mely kávéféleségekben illetve üdítő italokban találhatunk számottevő koffeint. Munkájuk ellenőrzéseként, a gyakorlatvezető

segítségével keressék ki a SpectrumSearch program segítségével a Fluka által forgalmazott alt. koffein spektrumát, és hasonlítsák össze az önök által kapott spektrumokkal. 3.00 Vesekő vagy vesehomok kvalitatív analízise: a vesekő típusának meghatározása Az emberi szervezetbe bekerülő bizonyos tápanyagok illetve azok bomlástermékei kimutathatók a vizeletből. Ezt számos klinikai laboratóriumi vizsgálati módszer használja ki, mely diagnosztikai segítséget nyújt az orvosi kezeléshez. A vizelet szárazanyagtartalma bizonyos betegségek illetve hajlamosító tényezők következtében részlegesen lerakódhat a vesében, mely eredményeként kristályos zárvány formájában vesekő képződhet. A keletkezett vesekő alap-vetően két lényeges komponenscsoportot tartalmaz: az oxálsav és származékainak vegyes sóit, illetve foszfátokat. Ezek az anyagok a vizelettel viszonylag könnyen távozó vesehomokban, kisebb vesekődarabkákban, illetve a

gyakran csak műtéti úton eltávolítható nagyobb vesekövekben is kimutathatóak és azonosíthatóak IR spektroszkópiával. A kiadott vesehomokról illetve kőmintáról készítsenek felvételt úgy, hogy kis mennyiségét KBr tablettába viszik. A gyakorlatvezető segítségével keressék ki a SpectrumSearch program segítségével valamely oxálsav-származék spektrumát, és hasonlítsák össze az önök által kapott spektrumokkal. Állapítsák meg, hogy a klinikai minták tartalmaznak-e oxálsavszármazékot