Sylabus przedmiotu

podstawy fizyki, chemii fizycznej i chemii kwantowej

• wykład informacyjny

Podstawy spektroskopii.Promieniowanie elektromagnetyczne, intensywność. Formy energii molekuł. Kwantyzacja energii. Widmo (powstawanie, podział), techniki rejestracji (CW, FT – podstawy), podstawowa aparatura. Reguły wyboru. Rozmycie pasm. Równowaga termodynamiczna obsadzeń poziomów. Podstawy analizy jakościowej i ilościowej.

Podstawy modelowania struktury cząsteczki.Współrzędne wewnętrzne, wybór. Krzywa i (hiper)powierzchnia energii potencjalnej. Geometria równowagowa cząsteczki. Iteracyjne wyznaczanie geometrii równowagowej cząsteczki w ramach danego przybliżenia kwantowochemicznego – podstawy. Pola siłowe cząsteczki i ich związek ze strukturą.

Spektroskopia oscylacyjna.. Jednowymiarowy oscylator harmoniczny (reguły wyboru, widmo). Anharmoniczność (reguły wyboru). Drgania normalne i grupowe (podział, przykłady). Podstawy spektroskopii IR i Ramana – typy przejść oscylacyjnych, reguły wyboru, metodyka pomiarów. Aktywność drgań normalnych w spektroskopii IR i Ramana. Drgania grupowe podstawowych klas związków organicznych. Zastosowania spektroskopii oscylacyjnej w analizie jakościowej związków organicznych. Wpływ wiązania wodorowego na widmo oscylacyjne. Rotacyjna struktura subtelna pasm oscylacyjnych – widma rotacyjne i oscylacyjno-rotacyjne.

Spektroskopia NMR.Spin jądra. Moment magnetyczny jądra i jego oddziaływanie z polem magnetycznym. Istota jądrowego rezonansu magnetycznego. Ekranowanie jąder – mechanizmy, magnetyczna stała ekranowania, widmo NMR. Przesunięcie chemiczne, wzorce. Sprzężenia spinowo-spinowe, stała sprzężenia. Metodyka pomiarów – wpływ siły pola magnetycznego, krzywa całkowa itd. Spektroskopia¹H NMR: przesunięcia chemiczne, liczba sygnałów na widmie, struktury multipletowe sygnałów. Zastosowania spektroskopii¹H NMR w analizie związków organicznych. Widmo¹H NMR a wiązanie wodorowe, wpływ efektów dynamicznych na widmo¹H NMR. Spektroskopia¹³C NMR: podstawy, odsprzęganie protonów, przesunięcia chemiczne, liczba sygnałów na widmie, przykłady widm. Widma off-resonance i DEPT. Dwuwymiarowa (2D) spektroskopia NMR (widma¹H,¹H COSY,¹H,¹³C HETCOR, HMQC, INADEQUATE): podstawy, informacje strukturalne zawarte w widmach 2D.

Spektroskopia elektronowa.Przejścia elektronowe w atomach i cząsteczkach – reguły wyboru. Metodyka pomiarów. Widma elektronowe prostych cząsteczek. Zastosowania spektroskopii elektronowej w analizie związków organicznych: chromofory, auksochromy. Przykłady widm związków z grupami: C=C, C=O, OH, NO₂itp. Luminescencja. Wykorzystanie spektroskopii elektronowej w analizie ilościowej – przykłady.

Spektrometria masowa.Fizyczne podstawy metody. Wybrane metody jonizacji badanych substancji (EI, CI, SIMS, FD, FAB, MALDI i inee). Wybrane analizatory (analizator magnetyczny, kwadrupolowy, czasu przelotu, pułapka jonowa). Metodyka pomiarów. Drogi fragmentacji jonów. Widma masowe niektórych grup związków chemicznych. Zastosowanie spektrometrii masowej (wyznaczanie masy cząsteczkowej i wzoru sumarycznego badanego związku).

Inne metody spektralne.Widma rotacyjne, widma EPR i inne.

• końcowe zaliczenie pisemne

Atkins P. W.,Chemia fizyczna, PWN, Warszawa 2001.

Borowski P.,Wybrane zagadnienia spektroskopii molekularnej, Wydawnictwo UMCS, Lublin 2005.

Kęcki Z.,Podstawy spektroskopii molekularnej, PWN, Warszawa 1998.

Metody spektroskopowe i ich zastosowanie do identyfikacji związków organicznych, (red.Zieliński W., Rajca A.), WNT, Warszawa 2000.

Sadlej J.,Spektroskopia molekularna, WNT, Warszawa 2002.

Silverstein R. M., Webster F. X., Kiemle D. J.,Spektroskopowe metody identyfikacji związków organicznych, PWN, Warszawa 2007.