Fysikaalinen kemia II
|
|
- Riikka Nurmi
- 7 vuotta sitten
- Katselukertoja:
Transkriptio
1 Fysikaalinen kemia II Perttu Lantto Luentokalvot perustuvat kirjaan: Atkins Physical Chemistry, 10 th Edition P. Atkins & J. de Paula (Oxford University Press, 2014) 23. marraskuuta 2015
2 Osa VI Elektroniset transitiot
3 Elektroniset transitiot (Luku 13) Toisin kuin rotaatio- ja vibraatiomoodeille, elektronitilojen energioille ei voi antaa yksinkertaisia analyyttisiä esityksiä. Tämä luku käsittelee siksi elektronisten transitioiden kvalitatiivista kuvailua. 13A Elektronispektrit kappaleessa osoitetaan, että elektroniset transitiot tapahtuvat paikoillaan pysyvien ydinten systeemissä. Ensin käsitellään kaksiatomisen molekyylin elektronispektrejä ja nähdään, että kaasufaasissa voidaan havaita elektronisen transition kanssa samanaikaisia vibraatio- ja rotaatiotransitioita. Lopuksi kuvaillaan moniatomisten molekyylien elektronispektrien piirteitä. 13B kappale esittelee molekyylien spontaanit emissioilmiöt, fluoresenssin ja fosforesenssin. Lisäksi osoitetaan miten säteilemätön viritystilan purkautuminen voi siirtää energiaa lämpönä ympäristöön tai voi johtaa molekyylin dissosiaation.
4 Elektronispektrit Monet havaitsemamme värit aiheutuvat elektronien transitioista molekyylien ja ionien elektronitilojen välilllä. Joissain tapauksissa elektronin tilan muutos on niin voimakas, että se aiheuttaa sidosten hajoamisen ja kemiallisen reaktion alkamisen. Elektroniset transitiot tapahtuvat stationaaristen ydinten muodostamassa systeemissä. Elektronit ovat tasapainossa ydinten ja muiden elektronien kanssa molekyylin elektronisen perustilan alimmassa vibraatiotilassa. Virittyessään elektronien jakauma muuttuu, minkä johdosta ytimet kokevat voimia, jotka saavan ne värähtelemään uusien tasapainopaikkojen ympärillä. Tämä elektronisiirtymää seuraava vibraatiotransitioiden virittyminen näkyy elektronistransition vibraatiorakenteena, mikä aiheuttaa kiinteiden ja nestenäytteiden viivojen sulautumisen leveiksi, lähes piirteettömiksi spektrivöiksi (kuva 13A.1). Molekyylien elektronitransitiot ovat useita ev:tä (1eV 8000 cm kj mol 1 ) eli säteily esiintyy näkyvällä ja UV-spektrialueella.
5 (a) Termisymbolit Samoin kuin atomeissa, diatomisten molekyylien elektronisten tilojen ja niiden välisten transitioiden kuvaaminen voidaan tehdä termisymbolien avulla. Eroina ovat, että pallomaisen symmetrian sijasta täytyy huomioida molekyylin akselin suuntainen sylinterisymmetria, minkä lisäksi molekyyli voi värähdellä ja pyöriä. Lineaaristen molekyylien termisymboli kuvaa kokonaisrataimpulssimomenttia ydinten välisen akselin suhteen. Tämä rataimpulssimomentti on Λ, missä Λ = 0,±1,±2,... ja käytetään seuraavaa merkintää Toisin kuin atomeissa impulssimomenttien kytkemiseen piti käyttää Clebsch-Gordan-sarjaa, nyt voidaan yksinkertaisesti summata jokaisen elektronin komponentti λ Jokaisella σ-orbitaalilla olevalla elektronilla λ = 0 (orbitaali on sylinterisymmetrinen ja sillä ei ole kulmanoodia akselin suunnassa), esim. H + 2 perustila: konfiguraation on 1σ1 g, joten termi on Σ.
6 (a) Termisymbolit π-elektronilla on yksi yksikkö yhdysakselin suuntaista rataimpulssimomenttia, λ = ±1 ja jos elektroni on ainoa suljettujen kuorien ulkopuolella, termiksi tulee Π Jos on kaksi π-elektronia (esim O 2,konfiguraatio:...1πg 2 ) saadaan kaksi mahdollista termiä: Jos elektronit matkaavat vastakkaisiin suuntiin, λ 1 = +1 ja λ 2 = 1 tai päinvastoin, on Λ = 0 Σ Jos taas elektroneilla on sama suunta λ 1 = Λ 2 = +1 (tai 1), on Λ = ±2 Koska elektronien on energeettisesti edullisempaa olla eri orbitaaleilla, Σ-termi on matalammalla energiassa ja siis perustilan termi. Kuten atomeilla, vasempaan yläindeksiin merkitään termin multiplisiteetti 2S + 1, missä S on elektronien kokonaispinimpulssimomentti.
7 (a) Termisymbolit Tilan pariteetti eli inversiosymmetria molekyylin keskipisteen suhteen (jos sellainen on), lisätään termin oikeaan alaindeksiin. H + 2 :n ainoan miehitetyn orbitaalin 1σ pariteetti on g, joten termi on 2 Σ g. Usealle elektronille pariteetti lasketaan miehitettyjen orbitaalien yli käyttäen Heteronukleaarisella molekyylillä ei ole inversiokeskusta, joten pariteetti on irrelevantti ja suljettukuorisella systeemilla, kuten CO:lla, termi on 1 Σ. Homonukleaarisen suljettukuorisen diatomisen molekyylin termisymboli on 1 Σ g, sillä spin on nolla, suljetulla kuorella ei ole rataimpulssimomenttia ja pariteetti on g.
8 (a) Termisymbolit Erityyppisten Σ-termien erottamiseen käytetään peilaussymmetriaa tason suhteen, joka sisältää ydintenvälisen akselin (kuva 13A.2). + -merkki termin oikeassa yläkulmassa tarkoittaa aaltofunktiota, joka ei muuta merkkiään peilausoperaatiossa ( -merkki päinvastoin).
9 (a) Termisymbolit Kuten atomeille (esim 2 P 1/2, J = 1/2), joskus on tarpeen määritellä kokonaisimpulssimomentti molekyylin elektronisysteemille. Lineaarisessa molekyylissä ainoastaan molekyylin akselin suuntainen elektroninen impulssimomentti on hyvin määritelty ja sen arvo on Ω. Kevyille molekyyleille, joille spin-rata-kytkentä on pieni, Ω saadaan akselin suuntaisten rata- (Λ:n arvo) ja spinimpulssimomenttien komponenttien summana (kuva 12A.3). Kokonaisspinimpulssimomentti saa arvoja Σ = S,S 1,..., S ja merkitään (älä sekoita termisymboliin Σ). Kokonaisimpulssimomentti on jonka arvo Ω liitetään termin oikeaan alaindeksiin merkitsemään termin eri tasoja, joilla on eri energia SO-kytkennän vuoksi.
10 (b) Valintasäännöt Molekyylin elektronispektrin määrittäviä valintasääntöjä on useita. Impulssimomentin muutoksen valintasäännöt samasta syystä kuin atomeille (fotonin spin on 1) ovat Symmetrian liittyviä valintasääntöjä on kaksi: Σ termeille vain Σ + Σ + ja Σ Σ transitiot ovat sallittuja. Leporte:n valintasääntö keskeissymmetriselle (centrosymmetric) molekyylille (jolla on inversiokeskus): sallittuissa transitioissa pariteetin pitää vaihtua eli u g tai g u.
11 (b) Valintasäännöt Pariteettikielletyt g g ja u u transitiot tulevat heikosti sallituiksi, jos symmetriakeskus katoaa asymmetrisen vibraation vuoksi (kuva 13A.4). Tällaista transitiota, joka saa intensiteettinsä molekyylin asymmetrisestä vibraatiosta, kutsutaan vibroniseksi transitioksi (vibronic transition). Laservalon fotonien määrä, fotonitiheys, on niin suuri, että sama molekyyli voi absorpoida useamman kuin yhden fotonin. Tämä saa aikaan täysin erilaisen spektroskopian haaran, jossa havaitaan multifotoniprosesseja. Koska niissä kokonaistransitio tapahtuu ilman pariteetin vaihdosta, on mahdollista havaita yksifotonispektroskopialla saavuttamattomia tiloja. Esim. kaksifotonispektroskopiassa, pariteetin muutos on g g tai u u kahden fotonin absorptiossa.
12 (c) Vibraatiorakenne Elektronispektrien vibraatiorakenteen (kuva 13A.5) käsittelyyn sovelletaan Franck-Condon periaatetta: Koska ytimet ovat huomattavasti massiivisempia kuin elektronit, elektroninen transitio tapahtuu paljon nopeammin kuin ytimet ehtivät reagoida. Transition jälkeen elektronitiheyden jakautuma molekyylissä muuttuu. Ydinten kannalta tämä tapahtuu hetkessä ja ne kokevat uuden voimakentän, missä ne alkavat (klassisesti) värähdellä ja vanhasta paikasta tulee värähtelyn kääntöpiste (kuva 13A.6). Transition ajatellaan tapahtuvan suoraan ylöspäin (ytimet pysyvät paikoillaan) toiselle potentiaalienergiapinnalle (PES) ja puhutaankin vertikaalista virityksestä (vertical excitation). Näiden kahden PES:in suhteellinen horisontaalinen paikka vaikuttaa spektrin vibraatiorakenteeseen: pitkä vibrationaalinen progressio (vibrational progression), suuri spektrirakenne saadaan, jos paikkaero on suuri.
13 (c) Vibraatiorakenne Kvanttimekaaninen versio Franck-Condon -periaatteesta: transitiossa ytimet säilyttävät alkuperäisen dynaamisen tilansa eli ydinten vibraatioaaltofunktio ei muutu transitiossa. Alussa molekyyli on elektronisen perustilansa alimmassa värähdystilassa (kuva 13A.7) ja transitio tapahtuu värähdystilaan, jossa vibraatioaaltofunktion muoto on lähimpänä alkuperäistä eli dynaaminen tila muuttuu mahdollisimman vähän. Koska useilla vibraatioviritystiloilla pääpiikit ovat lähellä potentiaalin reunoja, transitio tapahtuu useammalle tilalle, mikä havaitaankin spekrissä.
14 (c) Vibraatiorakenne Franck-Condon -periaatteen kvantitatiivinen muoto saadaan transitiodipolimomentista, joka lasketaan käyttäen sähköistä dipolimomenttioperaattoria missä vektorit ovat molekyylin varauskeskipisteen suhteen. Transition intensiteetti (piikin korkeus) on suhteessa transitiodipolimomentin magnitudin modulin neliöön µ fi 2, joka taas on verrannollinen elektronisten alku- ja lopputilojen vibraatiotilojen peittointegraalin S(ν f,ν i ) modulin neliöön eli ns. transition Frank-Condon -tekijään
15 (c) Vibraatiorakenne
16 (d) Rotaatiorakenne Kuten vibraatiospektroskopiassa, elektronispektroskopiassakin vibraatiotransitiota voi seurata rotaatiotransitioiden aktivoituminen. Koska elektronisissa transitioissa sidospituuden voivat muuttua paljon enemmän kuin pelkissä vibraatiovirityksissä, on rotaatiohaarojen (P, Q, ja R) rakenteet monimutkaisempia. Elektronisten alku- ja lopputilojen energiatasot ovat Vyön pää (band head) eli maksimi (R-haara kuva 13A.10a) tai minimi (P-haara 13A.10b) aaltoluku syntyy, kun sidospituudet ja siksi rotaatiovakiot ovat huomattavan erilaiset perus- ja viritystiloissa. Rotaatiohaaroiksi saadaan
17 (a) d-metallikompleksit Moniatomisissa molekyyleissä useilla atomiryhmillä on karakteristiset optiset absorptiot (esim. karbonyyli, λ = 290nm) ja niitä kutsutaan kromoforeiksi (chromophores), sillä ne usein määrittävät aineen värin (Taulukko 13A.2). d-metallin viisi d-orbitaalia menettävät degeneraation kompleksissa, joten elektroni voi absorpoida säteilyä ja siirtyä niiden välillä. Oktahedraalisessa kompleksissa, kuten [Ti(OH 2 ) 6 ] 3+ (1), kuutta ligandia voi ajatella negatiivisena pistevarauksena, jotka hylkivät ionin d-elektroneja (Kuva 13A.11). Elektroni 2-kertaisesti degeneroituneilla d x 2 y 2 ja d z2 orbitaaleilla (eg-symmetrialaji) kokevat suuremman repulsion ja ovat siksi ylempänä energiassa kuin 3-kertaisesti degeneroituneet d xy, d yz ja d zx (t 2g ). Energiaeroa O ligandikenttäsilpoumaparametriksi (ligand-field splitting parameter) (O: oktahedraalinen symmetria).
18 (a) d-metallikompleksit Ligandikenttäsilpouma on tyypillisesti noin 10% ligandien ja ionin vuorovaikutusenergiasta d-orbitaalit jakautuvat kahteen osaan myös tetrahedraalisessa kompleksissa mutta tällöin e-orbitaalit ovat alempana kuin t 2 -orbitaalit (inversiokeskusta ei enää ole, joten ei u,g-merkintääkään) ja ligandikenttäsilpoumaa merkitään T -parametrillä. O ja T ovat melko pieniä, joten transitiot orbitaalien välillä tapahtuvat näkyvän valon alueella, mihin perustuu monista d-metalleille karaketeristisista väreistä.
19 (a) d-metallikompleksit Laporte:n säännön (g g) vuoksi d d-transitiot (e g t 2g ) ovat kiellettyjä ja ovat ainoastaan heikosti sallittuja vibronisia transitioita (asymmetrinen vibraatio, kuva 13A.4). Varauksen siirto -transitioissa (charge-transfer, CT, transition) elektronijakauma siirtyy ligandeilta d-metallille (ligand-to-metal, LMCT) tai päinvastoin (metal-to-ligand, MLCT). Koska elektroni voi siirtyä huomattavia matkoja, transitiodipolimomentti voi olla suuri ja vastaavasti absorptio hyvin intensiivinen (esim. elektronit O:ilta Mn:lle permanganaatti ionissa, MnO 4, λ = nm, voimakas purppura) Esimerkki MLCT:stä on d-elektronin siirtyminen aromaattisten ligandien tyhjille π -orbitaaleille. Tällaisella viritystilalla voi olla hyvin pitkä elinaika, jos elektroni on delokalisoitunut useampaan aromaattiseen renkaaseen. CT-transitioiden intensiteetti riippuu kahdesta toisiaan kumoavasta efektistä: Se on verrannollinen toisaalta transitio(dipoli)momenttiin, joka on kuten siihen liittyvän absorption intensiteettikin sitä suurempi mitä pidemmän matkan elektroni siirtyy. Mutta toisaalta transitiodipolin integrandi on verrannollinen alku- ja lopputilan aaltofunktioiden tuloon (peittoon), mikä pienenee etäisyyden kasvaessa.
20 (b) π π ja π n transitiot C=C-kaksoissidoksen absorptio aiheuttaa π π transition (Kuva 13A.13), joka on n. 7 ev konjugoitumattomalle sidokselle (λ 180nm, UV). Konjugoidussa ketjussa kaksoissidoksen MO-energiat ovat lähempänä toisiaan, joten π π transitio liikkuu kohti pidempiä aallonpituuksia ja voi pitkillä ketjuilla olla näkyvällä alueella. Eräs karbonyylin (C=O) absorptioista johtuu π n transitiosta, missä elektroni siirtyy O:n vapaista elektronipareista, jotka ovat siis yhden atomin ympärille keskittyneillä MO:illa (lone pairs), tyhjälle π -orbitaalille (Kuva 13A.14). Absorptio (n, 4 ev, 290 nm) on heikko, sillä se on symmetriakielletty. π π transitio karbonyylin kaksoissidokselta sitävastoin on symmetriasallittu ja siksi absorpoi voimakkaasti.
21 (c) Ympyrädikroismi (circular dichroism, CD) Jos käytetään polarisoitua SM-säteilyä, voidaan saada selville lisää yksityiskohtia molekyylien rakenteesta Ympyräpolaroidussa (circular polarization) SM-säteilyn sähkö- ja magneettikenttä ovat kohtisuorassa toistensa ja säteilyn kulkusuunnan suhteen mutta pyörivät jälkimmäisen ympäri, joko oikea- (right-, clockwise) tai vasenkätisesti (left-handed, counter-clockwise) katsottaessa säteen etenemissuuntaan (päinvastoin kuin Kuvassa 13A.15). Kiraalisilla molekyyleillä on ympyrädikroismi (circular dichroism, CD) eli ne absorpoivat vasen- (L) ja oikeakätisesti (R) polarisoitua valoa erilailla. Vaikka kahden kiraalisen d-metallikompleksin isomeerien (mer ja fac) absorptiospektrit ovat keskenään samankaltaiset ja niiden erikätisten (R ja L) enantiomeerien identtiset, ovat niiden CD-spektrit täysin erilaiset (Kuva 13A.16).
22 Fluoresenssi ja fosforesenssi Dissosiaatio ja predissosiaatio Molekyylien elektronirakenteesta voidaan saada merkittävästi tietoa kun havaitaan fotoneja, joita emittoituu elektronisten viritystilojen purkautuessa perustilaan. Säteilevässä purkautumisprosessissa (radiative decay process) molekyylin viritysenergia poistuu fotonina joko spontaanien fluoresenssi (fluorescence) tai fosforesenssi (phosphorescence) prosessien kautta. Yleisempi viritystilan purkautuminen on säteilemätön purkautuminen (non-radiative decay), missä elektronisysteemin ylimääräenergia muuntuu ympäröivien molekyylien lämpöliikkeeksi (vibraatio, rotaatio, ja translaatio) eli lämmöksi. Lisäksi virittynyt molekyyli voi hajota (dissosioitua) tai ottaa osaa kemialliseen reaktioon.
23 Fluoresenssi ja fosforesenssi Dissosiaatio ja predissosiaatio Fluoresenssi ja fosforesenssi Fluoresenssissä (fluorescence) spontaani emissio tapahtuu samaan aikaan kun näytettä säteilytetään ja katoaa ns ms -aikaskaalassa (Kuva 13B.1). Fosforesenssissä (phosphorescence) spontaani emissio kestää huomattavasti pidempään (jopa tunteja mutta yleensä sekunteja). Eli fluoresenssissä on kyse nopeasta absorpoidun energian muuttumisesta emittoiduksi säteilyksi, kun taas fosforesenssissä energia varastoituu molekyyliin pidemmäksi aikaa ja tämä energiavarasto vuotaa hitaasti.
24 Fluoresenssi ja fosforesenssi Dissosiaatio ja predissosiaatio Fluoresenssi ja fosforesenssi Kuva 13B.2 esittää väliaineessa olevan kromoforin fluoresenssin etenemistä. Stimuloitu absorptio saa molekyylin elektroniseen viritystilaan, mikä näkyy absoptiospektrissä (kuva 13B.3a). Molekyyli palautuu viritystilan matalimmalle värähdystilalle tyypillisesti ps-aikaskaalassa johtuen törmäyksistä ympäröivien molekyylien kanssa. Koska törmäykset eivät aina riitä elektronisen viritystilan purkamiseen, viritystila säilyy riittävän pitkään, jotta tapahtuu spontaani emissiotransitio perustilaan ja saadaan fluoresenssi-säteilyä. Koska emissio johtuu vertikaalisesta (alaspäin) elektronitransitiosta Franck-Condon periaatteen mukaisesti, fluoresenssispektrissä nähdään alemman elektronisen tilan (perustilan) vibraatiorakennetta. Jos 0 0 transitio (vibraatioperustilojen välillä) voidaan nähdä, se esiintyy lähes samassa paikassa absorptio- ja fluoresenssi-spektreissä.
25 Fluoresenssi ja fosforesenssi Dissosiaatio ja predissosiaatio Fluoresenssi ja fosforesenssi Vaikka absorptio- ja fluoresenssispektrit kertovat osin samoista transitioista elektronisten perus- ja viritystilojen vibraatiotilojen välillä, on niillä erojakin. Kuten aiemmin todettiin absorptiospektrissä näkyy transitioita perustilan alimmalta vibraatiotilalta viritystilan eri vibraatiotiloille: 1 0, 2 0,... Fluoresessispektrissä taas nähdään alaspäin transitioita elektronisen viritystilan virbaatioperustilalta elektronisen perustilan eri vibraatiotiloille: 0 0, 0 1,... Lisäksi siirtymät eivät ole täsmälleen samanlaiset, koska lähtötilanteessa (absorptio: perustila, fluoresenssi: viritystila) sekä molekyyli itse että sen ympäristö ovat eri tilassa (Kuva 13B.4). Koska viritysenergiasta osa menee vibraatiotilojen kautta ympäristöön, fluoresenssisäteily on matalampitaajuusta kuin absorpoitunut. Solventtimolekyylien luonne vaikuttaa fluoresenssin intensiteettiin, sillä suuret (esim. veden) vibraatiosiirtymät voivat imeä suuria elektroni- ja vibraatiokvantteja, jolloin ne sammuttavat (quench) fluoresenssin ( kinetiikkainfoa).
26 Fluoresenssi ja fosforesenssi Dissosiaatio ja predissosiaatio Fluoresenssi ja fosforesenssi Kuvassa 13B.5 esitetään singlettiperustilan molekyylin viritystilan purkautumissekvenssiä, josta syntyy fosforesenssi. Ensimmäiset vaiheet ovat samat kuin fluoresenssissa mutta nyt energeettisesti läheisen triplettiviritystilan vibraatiotilat muodostuvat tärkeiksi. Singletti- ja triplettiviritystiloilla on sama molekyylirakenne kohdissa, joissa PES:it risteävät. Tällöin tulee mahdolliseksi systeemien välinen siirtymä (intersystem crossing, ISC), jossa elektronien pariutuminen purkautuu säteilemättömässä transitiossa singlettitilasta (S) triplettitilaan (T). Spin-ratakytkentä (SO) mahdollistaa tällaisen S-T-transition, joten ISC on tärkeä keskiraskaiden (esim. rikki) atomien molekyyleissä, joissa SO-kytkentä on suuri.
27 Fluoresenssi ja fosforesenssi Dissosiaatio ja predissosiaatio Fluoresenssi ja fosforesenssi Triplettiviritystilassaan molekyyli jatkaa energian luovuttamista ympäristöön mutta päätyy ansaan alimpaan vibraatiotilaansa, joka on alempana kuin vastaava singlettitila (Hund). Paluu singlettiperustilaan on (spin-)kielletty mutta SO-kytkennän vuoksi heikosti sallittu, joten emissio kestää pitkään alkuperäisen viritysabsorption jälkeen. Koska kiinteissä aineissa energian siirtyminen on tehottomampaa, hitaalla ISC-prosessilla on enemmän aikaa tapahtua, minkä vuoksi fosforesenssi on intensiivisintä. Lisäksi suuri SO-kytkentä melko raskaiden atomien läsnäollessa lisää fosforesenssin tehokkuutta. Eri transitioprosessit esitetään usein Jablonskin diagrammilla (Kuva 13B.6).
28 Fluoresenssi ja fosforesenssi Dissosiaatio ja predissosiaatio Dissosiaatio ja predissosiaatio Elektroninen viritystila voi johtaa myös molekyylin dissosiaatioon (dissociation) eli sidosten hajoamiseen Kuva 13B.7. Dissosiaatio näkyy absorptiospektrivyön vibraatiorakenteen päättymisenä tiettyyn energiaan. Tämän ns. dissosiaatiorajan (dissociation limit) yläpuolella transitiot tapahtuvat jatkumovyöhön. Lopputila kuuluu tällöin kantitoitumattomiin lopputiloihin, jotka ovat fragmenttien translaatiotiloja. Löytämällä dissosiaatioraja voidaan määrittää sidoksen dissosiaatioenergia.
29 Fluoresenssi ja fosforesenssi Dissosiaatio ja predissosiaatio Dissosiaatio ja predissosiaatio Joissain tapauksissa absorptiospektrin vibraatiorakenne katoaa mutta palaa jälleen suuremmilla fotonin energioilla. Tämä johtuu predissosiaatiosta (predissociation), missä vibraatioviritystilassa olevan molekyylin elektronit voivat uudelleenjärjestäytyä. Tämä voi johtaa molekyylin sisäiseen konversioon (internal conversion, IC) eli säteilemättömään muuntumiseen toiseen saman multiplisiteetin tilaan. IC tapahtuu geometrioissa, joissa eri elektronitilojen PES:it risteävät. Konversion lopputila voi olla dissosioituva, joten risteyskohdan lähellä olevilla tiloilla on äärellinen elinaika, joten niiden energiaa on epätarkasti määritetty (elinaikalevenemä) ja spektri on epätarkka. Jos tuleva fotoni tuo riittävästi energiaa molekyylin virittämiseen vibraatiotasolle, joka on reilusti risteyskohdan yläpuolella, IC:tä ei tapahdu ja tasoilla on hyvin määritetyt energiat ja viivaspektri ilmestyy sumeaa aluetta suuremmille taajuuksille.
30 Fluoresenssi ja fosforesenssi Dissosiaatio ja predissosiaatio Dissosiaatio ja predissosiaatio
Luku 13: Elektronispektroskopia. 2-atomiset molekyylit moniatomiset molekyylit Fluoresenssi ja fosforesenssi
Luku 13: Elektronispektroskopia 2-atomiset molekyylit moniatomiset molekyylit Fluoresenssi ja fosforesenssi 1 2-atomisen molekyylin elektronitilan termisymbolia muodostettaessa tärkeä ominaisuus on elektronien
LisätiedotLuku 14: Elektronispektroskopia. 2-atomiset molekyylit moniatomiset molekyylit Fluoresenssi ja fosforesenssi
Luku 14: Elektronispektroskopia 2-atomiset molekyylit moniatomiset molekyylit Fluoresenssi ja fosforesenssi 1 2-atomisen molekyylin elektronitilan termisymbolia muodostettaessa tärkeä ominaisuus on elektronien
Lisätiedot766334A Ydin- ja hiukkasfysiikka
1 766334A Ydin- ja hiukkasfysiikka Luentomonistetta täydentävää materiaalia: 4 Juhani Lounila Oulun yliopisto, Fysiikan laitos, 01 6 Radioaktiivisuus Kuva 1 esittää radioaktiivisen aineen ydinten lukumäärää
Lisätiedotpääkiertoakseli #$%%ä 2C 2 C 2!"
Tehtävä 1 Määritä seuraavien molekyylien pisteryhmät: (a) H 3 N H 3 N l o l NH 3 + NH 3 urataan lohkokaaviota: lineaari!"!" suuri symmetria 2s v #$%%ä 2v!" pääkiertoakseli #$%%ä 2 2 2!" s h Vastaavasti:
Lisätiedot11. MOLEKYYLIT. Kvanttimekaniikka on käyttökelpoinen molekyyleille, jos se pystyy selittämään atomien välisten sidosten syntymisen.
11. MOLEKYYLIT Vain harvat alkuaineet esiintyvät luonnossa atomeina (jalokaasut). Useimmiten alkuaineet esiintyvät yhdisteinä: pieninä tai isoina molekyyleinä, klustereina, nesteinä, kiinteänä aineena.
Lisätiedot766334A Ydin- ja hiukkasfysiikka
1 76633A Ydin- ja hiukkasfysiikka Luentomonistetta täydentävää materiaalia: 3 5-3 Kuorimalli Juhani Lounila Oulun yliopisto, Fysiikan laitos, 011 Kuva 7-13 esittää, miten parillis-parillisten ydinten ensimmäisen
Lisätiedot3.1 Varhaiset atomimallit (1/3)
+ 3 ATOMIN MALLI 3.1 Varhaiset atomimallit (1/3) Thomsonin rusinakakkumallissa positiivisesti varautuneen hyytelömäisen aineen sisällä on negatiivisia elektroneja kuin rusinat kakussa. Rutherford pommitti
Lisätiedota) Jos törmäysten määrä sekunnissa on f = s 1 ja jokainen törmäys deaktivoi virityksen, niin viritystilan keskimääräinen elinikä on
KEMA225 syksy 2016 Demo 6 Malliratkaisut 1. Törmäyksistä johtuva viivan levenemä on muotoa δe = h τ, (1) jossa τ on viritystilan keskimääräinen elinaika. Tämä tulos löytyy luentoslaideista ja Atkinsista
LisätiedotKvantittuminen. E = hf f on säteilyn taajuus h on Planckin vakio h = 6, Js = 4, evs. Planckin kvanttihypoteesi
Kvantittuminen Planckin kvanttihypoteesi Kappale vastaanottaa ja luovuttaa säteilyä vain tietyn suuruisina energia-annoksina eli kvantteina Kappaleen emittoima säteily ei ole jatkuvaa (kvantittuminen)
LisätiedotNyt n = 1. Tästä ratkaistaan kuopan leveys L ja saadaan sijoittamalla elektronin massa ja vakiot
S-1146 Fysiikka V (ES) Tentti 165005 1 välikokeen alue 1 a) Rubiinilaserin emittoiman valon aallonpituus on 694, nm Olettaen että fotonin emissioon tällä aallonpituudella liittyy äärettömän potentiaalikuopan
LisätiedotInfrapunaspektroskopia
ultravioletti näkyvä valo Infrapunaspektroskopia IHMISEN JA ELINYMPÄ- RISTÖN KEMIAA, KE2 Kertausta sähkömagneettisesta säteilystä Sekä IR-spektroskopia että NMR-spektroskopia käyttävät sähkömagneettista
LisätiedotHiilen ja vedyn reaktioita (1)
Hiilen ja vedyn reaktioita (1) Hiilivetyjen tuotanto alkaa joko säteilevällä yhdistymisellä tai protoninvaihtoreaktiolla C + + H 2 CH + 2 + hν C + H + 3 CH+ + H 2 Huom. Reaktio C + + H 2 CH + + H on endoterminen,
LisätiedotKvanttifysiikan perusteet 2017
Kvanttifysiikan perusteet 207 Harjoitus 2: ratkaisut Tehtävä Osoita hyödyntäen Maxwellin yhtälöitä, että tyhjiössä magneettikenttä ja sähkökenttä toteuttavat aaltoyhtälön, missä aallon nopeus on v = c.
LisätiedotKemian syventävät kurssit
Kemian syventävät kurssit KE2 Kemian mikromaailma aineen rakenteen ja ominaisuuksien selittäminen KE3 Reaktiot ja energia laskuja ja reaktiotyyppejä KE4 Metallit ja materiaalit sähkökemiaa: esimerkiksi
LisätiedotZ 1 = Np i. 2. Sähkömagneettisen kentän värähdysliikkeen energia on samaa muotoa kuin molekyylin värähdysliikkeen energia, p 2
766328A Termofysiikka Harjoitus no., ratkaisut (syyslukukausi 24). Klassisen ideaalikaasun partitiofunktio on luentojen mukaan Z N! [Z (T, V )] N, (9.) missä yksihiukkaspartitiofunktio Z (T, V ) r e βɛr.
LisätiedotYdin- ja hiukkasfysiikka 2014: Harjoitus 5 Ratkaisut 1
Ydin- ja hiukkasfysiikka 04: Harjoitus 5 Ratkaisut Tehtävä a) Vapautunut energia saadaan laskemalla massan muutos reaktiossa: E = mc = [4(M( H) m e ) (M( 4 He) m e ) m e ]c = [4M( H) M( 4 He) 4m e ]c =
LisätiedotLuku 10: Atomien rakenne ja spektrit. Vedyn kaltaiset atomit Atomiorbitaalit Spektrisiirtymät Monielektroniset atomit
Luku 10: Atomien rakenne ja spektrit Vedyn kaltaiset atomit Atomiorbitaalit Spektrisiirtymät Monielektroniset atomit 1 n 1 = 3 n 1 = 4 n 1 = 2 n 1 =1 Vetyatomin spektri koostuu viivoista Viivojen sijainti
Lisätiedot, m s ) täytetään alimmasta energiatilasta alkaen. Alkuaineet joiden uloimmalla elektronikuorella on samat kvanttiluvut n,
S-114.6, Fysiikka IV (EST),. VK 4.5.005, Ratkaisut 1. Selitä lyhyesti mutta mahdollisimman täsmällisesti: a) Keskimääräisen kentän malli ja itsenäisten elektronien approksimaatio. b) Monen fermionin aaltofunktion
LisätiedotMolekyylit. Atomien välisten sidosten muodostuminen
Molekyylit. Johdanto. Vetymolekyyli-ioni 3. Kaksiatomiset molekyylit ja niiden molekyyliorbitaalit 4. Muutamien kaksiatomisten molekyylien elektronikonfiguraatio 5. Moniatomiset molekyylit 6. Orgaaniset
LisätiedotLIISA-ionilähteen vetyplasman VUV-spektrin ja H -ionisuihkun intensiteetin korrelaatio
LIISA-ionilähteen vetyplasman VUV-spektrin ja H -ionisuihkun intensiteetin korrelaatio Pro gradu -tutkielma, 21.12.2016 Tekijä: Sakari Lätti Ohjaaja: Olli Tarvainen 2 3 Tiivistelmä Lätti, Sakari Tapio
LisätiedotTURUN AMMATTIKORKEAKOULU TYÖOHJE 1 TEKNIIKKA FYSIIKAN LABORATORIO V
TURUN AMMATTIKORKAKOUU TYÖOHJ 1 3A. asertyö 1. Työn tarkoitus Työssä perehdytään interferenssi-ilmiöön tutkimalla sitä erilaisissa tilanteissa laservalon avulla. 2. Teoriaa aser on lyhennys sanoista ight
LisätiedotMIKSI ERI AINEET NÄYTTÄVÄT TIETYN VÄRISILTÄ? ELINTARVIKEVÄRIEN NÄKYVÄN AALLONPITUUDEN SPEKTRI
sivu 1/5 MIKSI ERI AINEET NÄYTTÄVÄT TIETYN VÄRISILTÄ? ELINTARVIKEVÄRIEN NÄKYVÄN AALLONPITUUDEN SPEKTRI Kohderyhmä: Kesto: Tavoitteet: Toteutus: Peruskoulu / lukio 15 min. Työn tavoitteena on havainnollistaa
Lisätiedot8. MONIELEKTRONISET ATOMIT
8. MONIELEKTRONISET ATOMIT 8.1. ELEKTRONIN SPIN Epärelativistinen kvanttimekaniikka selittää vetyatomin rakenteen melko tarkasti, mutta edelleen kokeellisissa atomien energioiden mittauksissa oli selittämättömiä
LisätiedotKULJETUSSUUREET Kuljetussuureilla tai -ominaisuuksilla tarkoitetaan kaasumaisen, nestemäisen tai kiinteän väliaineen kykyä siirtää ainetta, energiaa, tai jotain muuta fysikaalista ominaisuutta paikasta
LisätiedotAikaerotteinen spektroskopia valokemian tutkimuksessa
Aikaerotteinen spektroskopia valokemian tutkimuksessa TkT Marja Niemi Tampereen teknillinen yliopisto Kemian ja biotekniikan laitos 23.4.2012 Suomalainen Tiedeakatemia, Nuorten klubi DI 2002, TTKK Materiaalitekniikan
Lisätiedot1240eV nm. 410nm. Kun kappaleet saatetaan kontaktiin jännite-ero on yhtä suuri kuin työfunktioiden erotus ΔV =
S-47 ysiikka III (ST) Tentti 88 Maksimiaallonpituus joka irroittaa elektroneja metallista on 4 nm ja vastaava aallonpituus metallille on 8 nm Mikä on näiden metallien välinen jännite-ero? Metallin työfunktio
LisätiedotWien R-J /home/heikki/cele2008_2010/musta_kappale_approksimaatio Wed Mar 13 15:33:
1.2 T=12000 K 10 2 T=12000 K 1.0 Wien R-J 10 0 Wien R-J B λ (10 15 W/m 3 /sterad) 0.8 0.6 0.4 B λ (10 15 W/m 3 /sterad) 10-2 10-4 10-6 10-8 0.2 10-10 0.0 0 200 400 600 800 1000 nm 10-12 10 0 10 1 10 2
LisätiedotRadiospektroskopia Linnunrata (valokuva) Linnunrata (valokuva+co)
Radiospektroskopia Linnunrata (valokuva) Linnunrata (valokuva+co) Kaasun säteily Atomeilla ja molekyyleillä on diskreettejä energiatiloja Ne lähettävät tai absorboivat säteilyä siirtyessään energiatilalta
LisätiedotAtomien rakenteesta. Tapio Hansson
Atomien rakenteesta Tapio Hansson Ykköskurssista jo muistamme... Atomin käsite on peräisin antiikin Kreikasta. Demokritos päätteli alunperin, että jatkuva aine ei voi koostua äärettömän pienistä alkeisosasista
LisätiedotLuku 9: Atomien rakenne ja spektrit. https://www.youtube.com/watch? v=bmivwz-7gmu https://www.youtube.com/watch? v=dvrzdcnsiyw
Luku 9: Atomien rakenne ja spektrit Vedyn kaltaiset atomit Atomiorbitaalit Spektrisiirtymät Monielektroniset atomit https://www.youtube.com/watch? v=bmivwz-7gmu https://www.youtube.com/watch? v=dvrzdcnsiyw
Lisätiedotelektroni = -varautunut tosi pieni hiukkanen nukleoni = protoni/neutroni
3.1 Atomin rakenneosat Kaikki aine matter koostuu alkuaineista elements. Jokaisella alkuaineella on omanlaisensa atomi. Mitä osia ja hiukkasia parts and particles atomissa on? pieni ydin, jossa protoneja
Lisätiedotn=5 n=4 M-sarja n=3 L-sarja n=2 Lisäys: K-sarjan hienorakenne K-sarja n=1
10.1 RÖNTGENSPEKTRI Kun kiihdytetyt elektronit törmäävät anodiin, syntyy jatkuvaa säteilyä sekä anodimateriaalille ominaista säteilyä (spektrin terävät piikit). Atomin uloimpien elektronien poistamiseen
LisätiedotLinssin kuvausyhtälö (ns. ohuen linssin approksimaatio):
Fysiikan laboratorio Työohje 1 / 5 Optiikan perusteet 1. Työn tavoite Työssä tutkitaan valon kulkua linssisysteemeissä ja perehdytään interferenssi-ilmiöön. Tavoitteena on saada perustietämys optiikasta
LisätiedotAtomin ydin. Z = varausluku (järjestysluku) = protonien määrä N = neutroniluku A = massaluku (nukleoniluku) A = Z + N
Atomin ydin ytimen rakenneosia, protoneja (p + ) ja neutroneja (n) kutsutaan nukleoneiksi Z = varausluku (järjestysluku) = protonien määrä N = neutroniluku A = massaluku (nukleoniluku) A = Z + N saman
Lisätiedot763306A JOHDATUS SUHTEELLISUUSTEORIAAN 2 Ratkaisut 4 Kevät 2017
763306A JOHDATUS SUHTEELLISUUSTEORIAAN 2 Ratkaisut 4 Keät 207. Rekyyli Luentomonisteessa on käsitelty tilanne, jossa hiukkanen (massa M) hajoaa kahdeksi hiukkaseksi (massat m ja m 2 ). Tässä käytetään
LisätiedotFysiikka 8. Aine ja säteily
Fysiikka 8 Aine ja säteily Sähkömagneettinen säteily James Clerk Maxwell esitti v. 1864 sähkövarauksen ja sähkövirran sekä sähkö- ja magneettikentän välisiä riippuvuuksia kuvaavan teorian. Maxwellin teorian
LisätiedotEksimeerin muodostuminen
Fysikaalisen kemian Syventävät-laboratoriotyöt Eksimeerin muodostuminen 02-2010 Työn suoritus Valmista pyreenistä C 16 H 10 (molekyylimassa M = 202,25 g/mol) 1*10-2 M liuos metyylisykloheksaaniin.
LisätiedotVoima ja potentiaalienergia II Energian kvantittuminen
Voima ja potentiaalienergia II Energian kvantittuminen Mene osoitteeseen presemo.helsinki.fi/kontro ja vastaa kysymyksiin Tavoitteena tällä luennolla Miten määritetään voima kun potentiaalienergia U(x,y,z)
Lisätiedot9. JAKSOLLINEN JÄRJESTELMÄ
9. JAKSOLLINEN JÄRJESTELMÄ Jo vuonna 1869 venäläinen kemisti Dmitri Mendeleev muotoili ajatuksen alkuaineiden jaksollisesta laista: Jos alkuaineet laitetaan järjestykseen atomiluvun mukaan, alkuaineet,
LisätiedotAineen ja valon vuorovaikutukset
Aineen ja valon vuorovaikutukset Yliopistonlehtori, TkT Sami Kujala Mikro- ja nanotekniikan laitos Kevät 2016 Johdanto Tutkitaan aineen ja valon vuorovaikutuksia Ensiksi tutustutaan häiriöteoriaan, jonka
LisätiedotMOLEKYYLIFYSIIKAN OPETUKSESTA SEKÄ KEMIALLISEN SIDOKSEN VAIKUTUKSESTA MOLEKYYLIEN AUGER-ELEKTRONISPEKTREIHIN
MOLEKYYLIFYSIIKAN OPETUKSESTA SEKÄ KEMIALLISEN SIDOKSEN VAIKUTUKSESTA MOLEKYYLIEN AUGER-ELEKTRONISPEKTREIHIN PRO GRADU -TUTKIELMA SAKARI MIKKONEN OULUN YLIOPISTO FYSIKAALISTEN TIETEIDEN LAITOS 2005 Sisällysluettelo
LisätiedotPotentiaalikuopalla tarkoitetaan tilannetta, jossa potentiaalienergia U(x) on muotoa
Potentiaalikuoppa Luento 9 Potentiaalikuopalla tarkoitetaan tilannetta, jossa potentiaalienergia U(x) on muotoa U( x ) = U U( x ) = 0 0 kun x < 0 tai x > L, kun 0 x L. Kuopan kohdalla hiukkanen on vapaa,
LisätiedotL a = L l. rv a = Rv l v l = r R v a = v a 1, 5
Tehtävä a) Energia ja rataliikemäärämomentti säilyy. Maa on r = AU päässä auringosta. Mars on auringosta keskimäärin R =, 5AU päässä. Merkitään luotaimen massaa m(vaikka kuten tullaan huomaamaan sitä ei
LisätiedotTekijä Pitkä matematiikka Suoran pisteitä ovat esimerkiksi ( 5, 2), ( 2,1), (1, 0), (4, 1) ja ( 11, 4).
Tekijä Pitkä matematiikka 4 9.12.2016 212 Suoran pisteitä ovat esimerkiksi ( 5, 2), ( 2,1), (1, 0), (4, 1) ja ( 11, 4). Vastaus esimerkiksi ( 5, 2), ( 2,1), (1, 0), (4, 1) ja ( 11, 4) 213 Merkitään pistettä
Lisätiedot12. Eristeet Vapaa atomi. Muodostuva sähköinen dipolimomentti on p =! " 0 E loc (12.4)
12. Eristeet Eristeiden tyypillisiä piirteitä ovat kovalenttiset sidokset (tai vahvat ionisidokset) ja siitä seuraavat mekaaniset ja sähköiset ominaisuudet. Makroskooppisen ulkoisen sähkökentän E läsnäollessa
LisätiedotMUUTOKSET ELEKTRONI- RAKENTEESSA
MUUTOKSET ELEKTRONI- RAKENTEESSA KEMIAA KAIK- KIALLA, KE1 Ulkoelektronit ja oktettisääntö Alkuaineen korkeimmalla energiatasolla olevia elektroneja sanotaan ulkoelektroneiksi eli valenssielektroneiksi.
LisätiedotCis trans isomeria. Pohdintaa: Kummalla 1,2 dikloorieteenin isomeerillä on korkeampi kiehumispiste? kp = 60,2 o C. kp = 48,5 o C
Cis trans isomeria Pohdintaa: Kummalla 1,2 dikloorieteenin isomeerillä on korkeampi kiehumispiste? kp = 48,5 o C kp = 60,2 o C 1 Cis trans isomeriaa voi ilmetä kahdessa erilaisessa tilanteessa: Tapaus
LisätiedotMIKSI ERI AINEET NÄYTTÄVÄT TIETYN VÄRISILTÄ? ELINTARVIKEVÄRIEN NÄKYVÄN AALLONPITUUDEN SPEKTRI
sivu 1/5 MIKSI ERI AINEET NÄYTTÄVÄT TIETYN VÄRISILTÄ? ELINTARVIKEVÄRIEN NÄKYVÄN AALLONPITUUDEN SPEKTRI TEORIA Spektroskopia on erittäin yleisesti käytetty analyysimenetelmä laboratorioissa, koska se soveltuu
LisätiedotVaihdetaan ryhmässä (1) summausindeksiksi K, jolloin saadaan (E E 0 k K 1
Heikot periodiset potentiaalit Useiden metallien (alkuaineryhmissä I, II, III ja IV) johde-elektronit liikkuvat heikossa kiteen ionien muodostamassa potentiaalissa, sillä näillä metalleilla on s- tai p-elektroni
LisätiedotFYSN300 Nuclear Physics I. Välikoe
Välikoe Vastaa neljään viidestä kysymyksestä 1. a) Hahmottele stabiilien ytimien sidosenergiakäyrä (sidosenergia nukleonia kohti B/A massaluvun A funktiona). Kuvaajan kvantitatiivisen tulkinnan tulee olla
Lisätiedot782630S Pintakemia I, 3 op
782630S Pintakemia I, 3 op Ulla Lassi Puh. 0400-294090 Sposti: ulla.lassi@oulu.fi Tavattavissa: KE335 (ma ja ke ennen luentoja; Kokkolassa huone 444 ti, to ja pe) Prof. Ulla Lassi Opintojakson toteutus
LisätiedotLämpö- eli termokemiaa
Lämpö- eli termokemiaa Endoterminen reaktio sitoo ympäristöstä lämpöenergiaa. Eksoterminen reaktio vapauttaa lämpöenergiaa ympäristöön. Entalpia H kuvaa systeemin sisäenergiaa vakiopaineessa. Entalpiamuutos
LisätiedotLämpöoppi. Termodynaaminen systeemi. Tilanmuuttujat (suureet) Eristetty systeemi. Suljettu systeemi. Avoin systeemi.
Lämpöoppi Termodynaaminen systeemi Tilanmuuttujat (suureet) Lämpötila T (K) Absoluuttinen asteikko eli Kelvinasteikko! Paine p (Pa, bar) Tilavuus V (l, m 3, ) Ainemäärä n (mol) Eristetty systeemi Ei ole
LisätiedotVyöteoria. Orbitaalivyöt
Vyöteoria Elektronirakenne ja sähkönjohtokyky: Metallit σ = 10 4-10 6 ohm -1 cm -1 (sähkönjohteet) Epämetallit σ < 10-15 ohm -1 cm -1 (eristeet) Puolimetallit σ = 10-5 -10 3 ohm -1 cm -1 σ = neµ elektronien
Lisätiedot2. Fotonit, elektronit ja atomit
Luento 4 2. Fotonit, elektronit ja atomit Valon kvanttiteoria; fotoni Valosähköinen ilmiö ja sen kvanttiselitys Valon emissio ja absorptio Säteilyn spektri; atomin energiatasot Atomin rakenne Niels Bohrin
LisätiedotSähköstatiikka ja magnetismi Coulombin laki ja sähkökenttä
Sähköstatiikka ja magnetismi Coulombin laki ja sähkökenttä Antti Haarto.5.13 Sähkövaraus Aine koostuu Varauksettomista neutroneista Positiivisista protoneista Negatiivisista elektroneista Elektronien siirtyessä
LisätiedotULKOELEKTRONIRAKENNE JA METALLILUONNE
ULKOELEKTRONIRAKENNE JA METALLILUONNE Palautetaan mieleen jaksollinen järjestelmä ja mitä siitä saa- Kertausta daan irti. H RYHMÄT OVAT SARAKKEITA Mitä sarakkeen numero kertoo? JAKSOT OVAT RIVEJÄ Mitä
LisätiedotPHYS-C0240 Materiaalifysiikka kevät 2017
PHYS-C0240 Materiaalifysiikka kevät 2017 Prof. Martti Puska Emppu Salonen Ville Vierimaa Janika Tang Luennot 9 ja 10: Sironta kiteistä torstait 13.4. ja 20.4.2017 Aiheet Braggin sirontaehto Lauen sirontaehto
LisätiedotHajoamiskaaviot ja niiden tulkinta (PHYS-C0360)
Hajoamiskaaviot ja niiden tulkinta (PHYS-C0360) Jarmo Ala-Heikkilä, VIII/2017 Useissa tämän kurssin laskutehtävissä täytyy ensin muodostaa tilannekuva: minkälaista säteilyä lähteestä tulee, mihin se kohdistuu,
LisätiedotLuku 13: Molekyylispektroskopia 1 rotaatio- ja värähdysspektroskopia
Luku 13: Molekyylispektroskopia 1 rotaatio- ja värähdysspektroskopia Yleisiä piirteitä Puhdas rotaatiospektri 2-atomisen molekyylin värähtely moniatomisten molekyylien värähtely 1 Tarkastellaan sähkömagneettisen
LisätiedotPHYS-C0220 TERMODYNAMIIKKA JA STATISTINEN FYSIIKKA
PHYS-C0220 TERMODYNAMIIKKA JA STATISTINEN FYSIIKKA Kevät 206 Emppu Salonen Lasse Laurson Arttu Lehtinen Toni Mäkelä Luento 2: BE- ja FD-jakaumat, kvanttikaasut Pe 5.4.206 AIHEET. Kvanttimekaanisesta vaihtosymmetriasta
LisätiedotLuku 15: Magneettinen resonanssi
Luku 15: Magneettinen resonanssi Ytimen ja elektronin vuorovaikutus ulkoisen magneettikentän kanssa: magneettinen momentti ja energiatilat Ydinmagneettinen resonanssi, NMR (nuclear magnetic resonance)
Lisätiedot763306A JOHDATUS SUHTEELLISUUSTEORIAAN 2 Ratkaisut 3 Kevät E 1 + c 2 m 2 = E (1) p 1 = P (2) E 2 1
763306A JOHDATUS SUHTLLISUUSTORIAAN Ratkaisut 3 Kevät 07. Fuusioreaktio. Lähdetään suoraan annetuista yhtälöistä nergia on suoraan yhtälön ) mukaan + m ) p P ) m + p 3) M + P 4) + m 5) Ratkaistaan seuraavaksi
LisätiedotSukunimi: Etunimi: Henkilötunnus:
K1. Onko väittämä oikein vai väärin. Oikeasta väittämästä saa 0,5 pistettä. Vastaamatta jättämisestä tai väärästä vastauksesta ei vähennetä pisteitä. (yhteensä 10 p) Oikein Väärin 1. Kaikki metallit johtavat
LisätiedotYdin- ja hiukkasfysiikka: Harjoitus 1 Ratkaisut 1
Ydin- ja hiukkasfysiikka: Harjoitus Ratkaisut Tehtävä i) Isotoopeilla on sama määrä protoneja, eli sama järjestysluku Z, mutta eri massaluku A. Tässä isotooppeja keskenään ovat 9 30 3 0 4Be ja 4 Be, 4Si,
LisätiedotREAKTIOT JA TASAPAINO, KE5 KERTAUSTA
KERTAUSTA REAKTIOT JA TASAPAINO, KE5 Aineiden ominaisuudet voidaan selittää niiden rakenteen avulla. Aineen rakenteen ja ominaisuuksien väliset riippuvuudet selittyvät kemiallisten sidosten avulla. Vahvat
LisätiedotFysikaalisten tieteiden esittely puolijohdesuperhiloista
Fysikaalisten tieteiden esittely puolijohdesuperhiloista "Perhaps a thing is simple if you can describe it fully in several different ways without immediately knowing that you are describing the same thing."
LisätiedotKEMIA. Kemia on tiede joka tutkii aineen koostumuksia, ominaisuuksia ja muuttumista.
KEMIA Kemia on tiede joka tutkii aineen koostumuksia, ominaisuuksia ja muuttumista. Kemian työturvallisuudesta -Kemian tunneilla tutustutaan aineiden ominaisuuksiin Jotkin aineet syttyvät palamaan reagoidessaan
LisätiedotS Fysiikka III (EST) Tentti ja välikoeuusinta
S-437 Fysiikka III (EST) Tentti ja välikoeuusinta 65007 Välikoeuusinnassa vastataan vain kolmeen tehtävään Kokeesta saatu pistemäärä kerrotaan tekijällä 5/3 Merkitse paperiin uusitko jommankumman välikokeen,
Lisätiedot766334A Ydin- ja hiukkasfysiikka
1 766334A Ydin- ja hiukkasfysiikka Luentomonistetta täydentävää materiaalia: 2 Juhani Lounila Oulun yliopisto, Fysiikan laitos, 2011 3-3 Ydinmagneettinen resonanssi NMR-spektroskopiassa (NMR = Nuclear
LisätiedotInfrapunaspektroskopia
ultravioletti näkyvä valo Infrapunaspektroskopia IHMISEN JA ELINYMPÄ- RISTÖN KEMIAA, KE2 Kertausta sähkömagneettisesta säteilystä Sekä IR-spektroskopia että NMR-spektroskopia käyttävät sähkömagneettista
LisätiedotKertausta 1.kurssista. KEMIAN MIKROMAAILMA, KE2 Atomin rakenne ja jaksollinen järjestelmä. Hiilen isotoopit
KEMIAN MIKROMAAILMA, KE2 Atomin rakenne ja jaksollinen järjestelmä Kertausta 1.kurssista Hiilen isotoopit 1 Isotoopeilla oli ytimessä sama määrä protoneja, mutta eri määrä neutroneja. Ne käyttäytyvät kemiallisissa
LisätiedotLuento5 8. Atomifysiikka
Atomifysiikka Luento5 8 54 Kvanttimekaniikan avulla ymmärrämme atomin rakenteen ja toiminnan. Laser on yksi esimerkki atomien ja valon kvanttimekaniikasta. Luennon tavoite: Oppia ymmärtämään atomin rakenne
Lisätiedot5.10. HIUKKANEN POTENTIAALIKUOPASSA
5.10. HIUKKANEN POTENTIAALIKUOPASSA eli miten reunaehdot ja normitus vaikuttavat aaltofunktioihin Yleensä Schrödingerin yhtälön ratkaiseminen matemaattisesti on hyvin työlästä ja edellyttää vahvaa matemaattista
LisätiedotJakso 8: Monielektroniset atomit
Jakso 8: Monielektroniset atomit Näytä tai palauta tämän jakson tehtävät viimeistään tiistaina 9.6.2015. Teoriaa näihin tehtäviin löytyy Beiserin kirjasta kappaleesta 6 ja 7. Suunnilleen samat asiat ovat
LisätiedotKemiallinen reaktio
Kemiallinen reaktio REAKTIOT JA ENERGIA, KE3 Johdantoa: Syömme elääksemme, emme elä syödäksemme! sanonta on totta. Kun elimistömme hyödyntää ravintoaineita metaboliassa eli aineenvaihduntareaktioissa,
LisätiedotAtomin elektronikonfiguraatiot (1)
Atomin elektronikonfiguraatiot (1) Atomiin sidotun elektronin tilaa kuvataan neljällä kvanttiluvulla: n pääkvattiluku - aaltofunktion eli orbitaalin energia, keskimääräinen etäisyys ytimestä, saa arvot
LisätiedotLaskennalinen kemia. Menetelmien hierarkia: Molekyyligeometria Molekyylimekaniikka Molekyylidynamiikka
Laskennalinen kemia Menetelmien hierarkia: Molekyyligeometria Molekyylimekaniikka Molekyylidynamiikka Molekyyligeometria ja elektronirakenteet Empiiriset menetelmät (Hückel, Extended Hückel) Semi-empiiriset
LisätiedotCoulombin laki. Sähkökentän E voimakkuus E = F q
Coulombin laki Kahden pistemäisen varatun hiukkasen välinen sähköinen voima F on suoraan verrannollinen varausten Q 1 ja Q 2 tuloon ja kääntäen verrannollinen etäisyyden r neliöön F = k Q 1Q 2 r 2, k =
LisätiedotFRANCKIN JA HERTZIN KOE
FYSP106/2 Franckin ja Hertzin koe 1 FYSP106/2 FRANCKIN JA HERTZIN KOE Työssä mitataan elohopea-atomin erään viritystilan energia käyttäen samantyyppistä koejärjestelyä, jolla Franck ja Hertz vuonna 1914
LisätiedotOsallistumislomakkeen viimeinen palautuspäivä on maanantai
Jakso : Materiaalihiukkasten aaltoluonne. Teoriaa näihin tehtäviin löytyy Beiserin kirjasta kappaleesta 3 ja hyvin myös peruskurssitasoisista kirjoista. Seuraavat videot demonstroivat vaihe- ja ryhmänopeutta:
LisätiedotSÄHKÖMAGNETISMI: kevät 2017
SÄHKÖMAGNETISMI: kevät 2017 Viikko Aihe kirjan luku Viikko 1 Sähköken>ä, pistevaraukset 14 Viikko 2 Varausjakauman sähköken>ä 16 Viikko 2 Sähköinen poteniaalienergia ja poteniaali 17 Viikko 3 Sähköken>ä
Lisätiedot7. Atomien rakenne ja spektrit
7. Atomien rakenne ja spektrit Atomien rakenteella tarkoitetaan niiden elektroniverhojen rakennetta, erilaisia jakautumia ja erityisesti elektronien energiatiloja. Atomien spektreillä taas tarkoitetaan
Lisätiedot766326A Atomifysiikka 1 - Syksy 2013
766326A Atomifysiikka 1 - Syksy 2013 Luennot n. 46 tuntia Torstaisin 8-10 sali IT116 Perjantaisin 8-10 sali L6 Poikkeuksia: to 19.9. luento vain 8-9 to 17.10. luento vain 8-9 to 14.11. luento vain 8-9
LisätiedotKäytetään nykyaikaista kvanttimekaanista atomimallia, Bohrin vetyatomi toimii samoin.
1.2 Elektronin energia Käytetään nykyaikaista kvanttimekaanista atomimallia, Bohrin vetyatomi toimii samoin. -elektronit voivat olla vain tietyillä energioilla (pääkvanttiluku n = 1, 2, 3,...) -mitä kauempana
Lisätiedotd) Klooria valmistetaan hapettamalla vetykloridia kaliumpermanganaatilla. (Syntyy Mn 2+ -ioneja)
Helsingin yliopiston kemian valintakoe: Mallivastaukset. Maanantaina 29.5.2017 klo 14-17 1 Avogadron vakio NA = 6,022 10 23 mol -1 Yleinen kaasuvakio R = 8,314 J mol -1 K -1 = 0,08314 bar dm 3 mol -1 K
LisätiedotKorkeammat derivaatat
Korkeammat derivaatat Jo kerran derivoitu funk6o voidaan derivoida uudelleen. d! df(x) $ dx " # dx % & = d2 f(x) = f''(x) = f (2) (x) dx 2 Yleisemmin merkitään: d n f(x) dx n = f (n) (x) Esimerkki: 2-
LisätiedotTarkastellaan tilannetta, jossa kappale B on levossa ennen törmäystä: v B1x = 0:
8.4 Elastiset törmäykset Liike-energia ja liikemäärä säilyvät elastisissa törmäyksissä Vain konservatiiviset voimat vaikuttavat 1D-tilanteessa kappaleiden A ja B törmäykselle: 1 2 m Av 2 A1x + 1 2 m Bv
LisätiedotLuku 12: Molekyylispektroskopia 1 rotaatio- ja värähdysspektroskopia
Luku 12: Molekyylispektroskopia 1 rotaatio- ja värähdysspektroskopia Yleisiä piirteitä Puhdas rotaatiospektri 2-atomisen molekyylin värähtely moniatomisten molekyylien värähtely 1 Tarkastellaan sähkömagneettisen
LisätiedotDiplomi-insinöörien ja arkkitehtien yhteisvalinta - dia-valinta 2011 Insinöörivalinnan fysiikan koe 1.6.2011, malliratkaisut
A1 Diplomi-insinöörien ja arkkitehtien yhteisvalinta - dia-valinta 2011 Täydennä kuhunkin kohtaan yhtälöstä puuttuva suure tai vakio alla olevasta taulukosta. Anna vastauksena kuhunkin kohtaan ainoastaan
Lisätiedot780392A/782631S Fysikaalinen kemia II, 5 op / 4 op
78392A/782631S Fysikaalinen kemia II, 5 op / 4 op Luennot: 5.9.-15.11.216 Ma klo 8-1 PR12 Ti klo 12-14 PR12 Risto Laitinen (22.2.-14.3.) Epäorgaanisen kemian tutkimusyksikkö (KE 313) PL 3 914 Oulun yliopisto
Lisätiedotψ(x) = A cos(kx) + B sin(kx). (2) k = nπ a. (3) E = n 2 π2 2 2ma 2 n2 E 0. (4)
76A KIINTEÄN AINEEN FYSIIKKA Ratkaisut 4 Kevät 214 1. Tehtävä: Yksinkertainen malli kovalenttiselle sidokselle: a) Äärimmäisen yksinkertaistettuna mallina elektronille atomissa voidaan pitää syvää potentiaalikuoppaa
LisätiedotIonisoiva säteily. Tapio Hansson. 20. lokakuuta 2016
Tapio Hansson 20. lokakuuta 2016 Milloin säteily on ionisoivaa? Milloin säteily on ionisoivaa? Kun säteilyllä on tarpeeksi energiaa irrottaakseen aineesta elektroneja tai rikkoakseen molekyylejä. Milloin
Lisätiedotinfoa tavoitteet E = p2 2m kr2 Klassisesti värähtelyn amplitudi määrää kokonaisenergian Klassisesti E = 1 2 mω2 A 2 E = 1 2 ka2 = 1 2 mω2 A 2
infoa tavoitteet Huomenna keskiviikkona 29.11. ei ole luentoa. Oppikirjan lukujen 12-13.3. lisäksi kotisivulla laajennettu luentomateriaali itse opiskeltavaksi Laskarit pidetään normaalisti. Ymmärrät mitä
LisätiedotLuento 15: Ääniaallot, osa 2
Luento 15: Ääniaallot, osa 2 Aaltojen interferenssi Doppler Laskettuja esimerkkejä Luennon sisältö Aaltojen interferenssi Doppler Laskettuja esimerkkejä Aaltojen interferenssi Samassa pisteessä vaikuttaa
LisätiedotLisävaatimuksia aaltofunktiolle
Lisävaatimuksia aaltofunktiolle (1) Koska Ψ*Ψ on äärellinen => Ψ on äärellinen. () Koska P = Ψ*Ψdτ => Ψ on yksiselitteinen. (3) Ψ on jatkuva. (4) dψ/dτ on jatkuva. Esimerkki Epäkelpoja aaltofunktioita
LisätiedotPIXE:n hyödyntäminen materiaalitutkimuksessa
PIXE:n hyödyntäminen materiaalitutkimuksessa Syventävien opintojen seminaari Ella Peltomäki 30.10.2014 Sisällys PIXE perustuu alkuainekohtaisiin elektronikuorirakenteisiin Tulosten kannalta haitallisen
LisätiedotKorkeammat derivaatat
Korkeammat derivaatat Jo kerran derivoitu funk1o voidaan derivoida uudelleen. d df(x) dx dx = d2 f(x) dx 2 = f''(x) = f 2 (x) Yleisemmin merkitään: d n f(x) dx n = f n (x) Esimerkki: 2 atominen molekyyli
LisätiedotFysikaalisen kemian syventävät työt CCl 4 -molekyylin Ramanspektroskopia
Fysikaalisen kemian syventävät työt CCl 4 -molekyylin Ramanspektroskopia Tiina Kiviniemi 11. huhtikuuta 2008 1 Johdanto Tämän työn tarkoituksena on tutustua käytännön Ramanspektroskopiaan sekä molekyylien
LisätiedotFYSA242 Statistinen fysiikka, Harjoitustentti
FYSA242 Statistinen fysiikka, Harjoitustentti Tehtävä 1 Selitä lyhyesti: a Mikä on Einsteinin ja Debyen kidevärähtelymallien olennainen ero? b Mikä ero vuorovaikutuksessa ympäristön kanssa on kanonisella
Lisätiedot