Fysikaalisen kemian syventävät työt CCl 4 -molekyylin Ramanspektroskopia

Samankaltaiset tiedostot
PERMITTIIVISYYS. 1 Johdanto. 1.1 Tyhjiön permittiivisyyden mittaaminen tasokondensaattorilla . (1) , (2) (3) . (4) Permittiivisyys

PIXE:n hyödyntäminen materiaalitutkimuksessa

Eksimeerin muodostuminen

1.1 Tyhjiön permittiivisyyden mittaaminen tasokondensaattorilla

Kanelihappokiteiden fotodimerisaatio ja röntgen-ramanmittaukset. Tuomas Talka

Limsan sokeripitoisuus

Spektroskooppiset menetelmät kiviaineksen laadun tutkimisessa. Lasse Kangas Aalto-yliopisto Yhdyskunta- ja ympäristötekniikka

Mikroskooppisten kohteiden

Havaitsevan tähtitieteen peruskurssi I

ROMUMETALLIA OSTAMASSA (OSA 1)

VALON DIFFRAKTIO YHDESSÄ JA KAHDESSA RAOSSA

FYSIIKAN LABORATORIOTYÖT 2 HILA JA PRISMA

MAIDON PROTEIININ MÄÄRÄN SELVITTÄMINEN (OSA 1)

9. Polarimetria. tähtitieteessä. 1. Polarisaatio. 2. Stokesin parametrit. 3. Polarisaattorit. 4. CCD polarimetria

The acquisition of science competencies using ICT real time experiments COMBLAB. Kasvihuoneongelma. Valon ja aineen vuorovaikutus. Liian tavallinen!

Radioastronomia harjoitustyö; vedyn 21cm spektriviiva

pääkiertoakseli #$%%ä 2C 2 C 2!"

MIKSI ERI AINEET NÄYTTÄVÄT TIETYN VÄRISILTÄ? ELINTARVIKEVÄRIEN NÄKYVÄN AALLONPITUUDEN SPEKTRI

EPMAn tarjoamat analyysimahdollisuudet

Projektisuunnitelma ja johdanto AS Automaatio- ja systeemitekniikan projektityöt Paula Sirén

Kondensaattorin läpi kulkeva virta saadaan derivoimalla yhtälöä (2), jolloin saadaan

TAKAVARIKKO TULLISSA

CHEM-C2230 Pintakemia. Työ 2: Etikkahapon adsorptio aktiivihiileen. Työohje

Työ 21 Valon käyttäytyminen rajapinnoilla. Työvuoro 40 pari 1

10. Polarimetria. 1. Polarisaatio tähtitieteessä. 2. Stokesin parametrit. 3. Polarisaattorit. 4. CCD polarimetria

d sinα Fysiikan laboratoriotyöohje Tietotekniikan koulutusohjelma OAMK Tekniikan yksikkö TYÖ 8: SPEKTROMETRITYÖ I Optinen hila

FYSP101/K1 KINEMATIIKAN KUVAAJAT

9. Polarimetria. 1. Stokesin parametrit 2. Polarisaatio tähtitieteessä. 3. Polarisaattorit 4. CCD polarimetria

Aikaerotteinen spektroskopia valokemian tutkimuksessa

Työn tavoitteita. 1 Johdanto

9. Polarimetria. Havaitsevan tähtitieteen peruskurssi I, Syksy 2017 Thomas Hackman (Kalvot JN, TH, MG & VMP)

Luku 13: Elektronispektroskopia. 2-atomiset molekyylit moniatomiset molekyylit Fluoresenssi ja fosforesenssi

Työn tavoitteita. Yleistä. opetella suunnittelemaan itsenäisesti mittaus kurssin teoriatietojen pohjalta

YHDEN RAON DIFFRAKTIO. Laskuharjoitustehtävä harjoituksessa 11.

FYSP105 / K3 RC-SUODATTIMET

Kuva 1. Fotodiodi (vasemmalla) ja tässä työssä käytetty mittauskytkentä (oikealla).

Kuva 1. Kaaviokuva mittausjärjestelystä. Laserista L tuleva valonsäde kulkee rakojärjestelmän R läpi ja muodostaa diffraktiokuvion varjostimelle V.

OPTIIKAN TYÖ. Fysiikka 1-2:n/Fysiikan peruskurssien harjoitustyöt (mukautettu lukion oppimäärään) Nimi: Päivämäärä: Assistentti:

Vinkkejä opettajille ja odotetut tulokset SIVU 1

Fysiikan laboratoriotyöt 2, osa 2 ATOMIN SPEKTRI

Fysikaalisen kemian laudatur-laboratoriotyöt. Työ 7. FTIR-työ. VL Muutokset TK

Aineopintojen laboratoriotyöt 1. Veden ominaislämpökapasiteetti

Havaitsevan tähtitieteen peruskurssi I. Spektroskopia. Jyri Lehtinen. kevät Helsingin yliopisto, Fysiikan laitos

SOLENOIDIN MAGNEETTIKENTTÄ

Infrapunaspektroskopiaa - Lisää IR-spektrien tulkintaa

Ohjeita opettamiseen ja odotettavissa olevat tulokset SIVU 1

(l) B. A(l) + B(l) (s) B. B(s)

9. Polarimetria. Havaitsevan tähtitieteen peruskurssi I, Kevät 2014 Veli-Matti Pelkonen (Kalvot JN, TH, MG & VMP)

Ohjeita opettajille ja odotetut tulokset

Työn tavoitteita. 1 Teoriaa

782630S Pintakemia I, 3 op

FYSP1082 / K4 HELMHOLTZIN KELAT

Johdanto. 1 Teoriaa. 1.1 Sähkönjohtimen aiheuttama magneettikenttä

Työselostusohjeen käyttäjälle

Hiilidioksidin FTIR-spektri

YTO-aineiden integrointi: Kemian toteutus Työskentely maatalousalalla tutkinnon osaan

SPEKTROMETRI, HILA JA PRISMA

Orgaanisen kemian perustyöt I

Työ 1: ph-indikaattorin tasapainovakion arvon määrittäminen spektrofotometrisesti

ELEC-C5210 Satunnaisprosessit tietoliikenteessä

TASAVIRTAPIIRI - VASTAUSLOMAKE

1. Polarimetria. voidaan tutkia mm. planeettojen ilmakehien ja tähtien välistä pölyä.

a) Jos törmäysten määrä sekunnissa on f = s 1 ja jokainen törmäys deaktivoi virityksen, niin viritystilan keskimääräinen elinikä on

ALKOHOLIT SEKAISIN KOHDERYHMÄ:

Mittaaminen projektipäällikön ja prosessinkehittäjän työkaluna

FYSA230/2 SPEKTROMETRI, HILA JA PRISMA

Perusopintojen Laboratoriotöiden Työselostus 1

Tutkimusraportti Hiekkaharjun paloaseman sisäilman hiukkaspitoisuuksista

Työ 2324B 4h. VALON KULKU AINEESSA

MIKSI ERI AINEET NÄYTTÄVÄT TIETYN VÄRISILTÄ? ELINTARVIKEVÄRIEN NÄKYVÄN AALLONPITUUDEN SPEKTRI

TIETO- JA SÄHKÖTEKNIIKAN TIEDEKUNTA ELEKTRONIIKAN JA TIETOLIIKENNETEKNIIKAN TUTKINTO-OHJELMA DIPLOMITYÖ

PHYS-C0240 Materiaalifysiikka kevät 2017

Luku 14: Elektronispektroskopia. 2-atomiset molekyylit moniatomiset molekyylit Fluoresenssi ja fosforesenssi

33 SOLENOIDIN JA TOROIDIN MAGNEETTIKENTTÄ

JÄTEHUOLLON ERIKOISTYÖ

Lue jäljempänä oleva ohje synteesikaavakkeen täyttäminen. Synteesikaavakkeita voi tulostaa Nettilabrasta.

OSKILLOSKOOPIN SYVENTÄVÄ KÄYTTÖ

Koesuunnitelma. ViDRoM Virtual Design of Rotating Machines. Raine Viitala

ja J r ovat vektoreita ja että niiden tulee olla otettu saman pyörimisakselin suhteen. Massapisteen hitausmomentti on

1.1 ATOMIN DISKREETIT ENERGIATILAT

SISÄLTÖ Venymän käsite Liukuman käsite Venymä ja liukuma lujuusopin sovelluksissa

Palkin taivutus. 1 Johdanto. missä S on. määritetään taivuttamalla. man avulla.

Infrapunaspektroskopia

LIIAN TAIPUISA MUOVI

1 Johdanto. 2 Lähtökohdat

Firstbeat Hyvinvointianalyysi

Laboratoriotyöselostuksen laatiminen

1. van der Waalsin tilanyhtälö: 2 V m RT. + b2. ja C = b2. Kun T = 273 K niin B = cm 3 /mol ja C = 1200 cm 6 mol 2

FYSA210/2 PYÖRIVÄ KOORDINAATISTO

Opetusmateriaali. Tutkimustehtävien tekeminen

Värähtelymittaus Tämän harjoituksen jälkeen:

Röntgentomografia. Tommi Markkanen LuK-seminaari Matemaattis-luonnontieteellinen tiedekunta

Aerosolimittauksia ceilometrillä.

Luku 12: Molekyylispektroskopia 1 rotaatio- ja värähdysspektroskopia

Radiointerferometria II

Työ 1: ph-indikaattorin tasapainovakion arvon määrittäminen spektrofotometrisesti

Nimi: Muiden ryhmäläisten nimet:

σ = σ = ( ).

HY / Avoin yliopisto Lineaarialgebra ja matriisilaskenta II, kesä 2015 Harjoitus 1 Ratkaisut palautettava viimeistään maanantaina klo

FRANCKIN JA HERTZIN KOE

Transkriptio:

Fysikaalisen kemian syventävät työt CCl 4 -molekyylin Ramanspektroskopia Tiina Kiviniemi 11. huhtikuuta 2008 1 Johdanto Tämän työn tarkoituksena on tutustua käytännön Ramanspektroskopiaan sekä molekyylien normaalivärähdysten symmetrian käyttämiseen spektrianalyysin apuna. Tutkittavana molekyylinä on hiilitetrakloridi, CCl 4, jolle mitataan Stokes-Ramanspektri sekä siihen liittyvä depolarisaatioinformaatio. Spektristä tunnistetaan ja nimetään eri värähdyssiirtymät sekä määritetään kunkin värähdyksen depolarisaatiosuhde. Lisäksi tutkitaan spektrin hienorakennetta ja hahmotellaan CCl 4 :n anti-stokes-ramanspektri. 1

2 Mittaukseen valmistautuminen Ennen varsinaista mittausta on hyvä perehtyä työn teoriaan eli selvittää käytetyn mittauksen perusteet ja ennakoida mittauksesta saatavia tuloksia. Tätä työtä varten selvitä ennen laboratoriomittauksia: Värähdys-Ramanspektroskopian perusteet (ramanprosessin mekanismi, valintasäännöt, mittausjärjestelyt/vaatimukset). IR- ja Ramanspektroskopian erot/samankaltaisuudet - millä perusteilla valitsisit jommankumman tekniikoista? Mitä depolarisaatiosuhde tarkoittaa Ramanspektroskopiassa ja mitä hyötyä sen mittaamisesta on? Hahmottele hiilitetrakloridin normaalivärähdysmoodit ja selvitä niiden symmetriat sekä Raman- ja IR-aktiivisuudet (pisteryhmän T d karakteritaulukko alla). Taulukko 1: T d -pisteryhmän karakteritaulukko T d I 8C 3 3C 2 6S 4 6σ d A 1 1 1 1 1 1 α xx + α yy + α zz A 2 1 1 1 1 1 E 2 1 2 0 0 (α xx + α yy 2α zz,α xx α yy ) T 1 3 0 1 1 1 (R x,r y,r z ) T 2 3 0 1 1 1 (T x,t y,t z ) (α xy,α xz,α yz ) Kirjoita tältä pohjalta myös työselostuksen teoriaosuus. Selostuksessa on esitettävä normaalivärähdysten symmetrioiden lisäksi myös miten ne on määritetty. 2

3 Mittaukset Ramanmittaukset tehdään Nanoscience Centerin laserlaboratorion Ramanlaitteistolla. Tutustutaan aluksi Ramanlaitteistoon ja sen olennaisiin osiin. Mittausta varten näyte, nestemäinen CCl 4 on valmiina kyvetissä ja assistentti auttaa mittauksissa. Muista pitää mittauksista omaa mittauspöytäkirjaa! Näytteelle tehdään seuraavat mittaukset: Matalamman erotuskyvyn Stokes-Ramanspektri: hila 1200 mm 1, spektrin keskikohta 550 nm, raon leveys 100 µm. Spektriin kerätään 10 mittausta 1 sekunnin keräysajalla/mittaus. Kalibraationa käytetään vain spektrometrin omaa kalibraatiota. Depolarisaatiospektrit ( ja ) samoilla asetuksilla. Laitetaan polarisaattori filtterin ja monokromaattorin väliin. Mitataan ensin laserin polarisaation kanssa samansuuntainen Ramansironta maksimoimalla kolmannen vyön (n. 460 cm 1 ) intensiteetti, jonka jälkeen käännetään polarisaattoria 90 astetta ja mitataan laserin polarisaatiota vastaan kohtisuoraan polaroituneen sironnan spektri. Korkeamman erotuskyvyn Stokes-Ramanspektri: hila 2400 mm 1, keskikohta 545 nm, raon leveys 50 µm, 10 mittausta 1 s keräysajalla. Spektrit saat laboratoriosta mukaasi ascii-tiedostoina analyysiä varten. Mittausten lisäksi piirrä Ramanlaitteistosta kaaviokuva, jossa näkyvät kaikki mittauksen kannalta olennaiset komponentit ja selitä mihin mitäkin mittauslaitteiston osaa tarvitaan. 4 Tulosten analyysi Määritä matalamman erotuskyvyn Ramanspektristä piikkien paikat ja intensiteetit. Nimeä siirtymät perustellen. Voit käyttää siirtymien nimeämisessä apuna mm. määrittämiäsi siirtymien IR- ja Ramanaktiivisuuksia, mittaamaasi depolarisaatiodataa sekä halu- 3

tessasi kirjallisuudesta hakemaasi hiilitetrakloridin IR-spektriä (liitä selostukseen hakemasi spektri tai viite siihen). Tarkimmat arvot intensiteeteille saat määrittämällä piikkien pinta-alat (esim. Origin-ohjelmalla: Piirrä haluamasi piikki kuvaajaan, valitse Analysisvalikosta Calculus Integrate. Huomaa että ohjelma laskee pinta-alan y = 0 -arvosta lähtien eli mahdollinen tausta pitää poistaa ennen integrointia). Vertaa piikkien paikkoja kirjallisuusarvoihin (esim. NIST) ja kommentoi kalibraation tarkkuutta. Miten kalibraatiota voisi parantaa? Laske depolarisaatiospektreistä piikkien depolarisaatiosuhteet ottaen harkintasi mukaan huomioon mahdollinen spektrin tausta ja vertaa tuloksia teorian ennustamiin arvoihin kullekin piikille. Selitä mahdolliset huomaamasi erot. Tarkastele spektrin hienorakennetta. Selitä miksi alueella n. 780 cm 1 havaitaan kaksi piikkiä. Tutki sen jälkeen korkeammalla erotuskyvyllä mitattua n. 459 cm 1 :n vyötä ja selitä, mistä sen hienorakenne johtuu. Näkyykö matalamman erotuskyvyn spektrissä kyseisen piikin kohdalla vihjeitä korkeammalla erotuskyvyllä havaitusta hienorakenteesta? Hahmottele mittausdatan perusteella, miltä samasta näytteestä mitattu anti-stokesspektri näyttäisi (piikkien paikat ja intensiteetit). Voisiko Ramanspektrin molempien puolien mittaamisesta olla käytännössä jotakin hyötyä? Jos voisit mitata tutkimuksissasi vain joko Stokes- tai anti-stokes-spektrin, kumman valitsisit? Viitteet [1] P. W. Atkins ja R. S. Friedman. Molecular Quantum Mechanics, 3. painos (1997) Oxford University Press, Oxford, UK, s. 320 322 ja 341 353. [2] J. Michael Hollas. Modern Spectroscopy, 4. painos (2004) John Wiley & Sons, Ltd, England, luvut 4 ja 6. 4

[3] Dennis P. Strommen. Specific Values of the Depolarization Ratio in Raman Spectroscopy Their Origins and Significance, J. Chem. Educ. 69 (1992) 803 807. [4] Monty L. Fetterolf ja Jack G. Goldsmith. An Interactive Dry Lab Introduction to Vibrational Raman Spectroscopy Using Carbon Tetrachloride J. Chem. Educ. 76 (1999) 1276 1277. 5