Elektron spektroskopiya Mundarija Kirish I bob. Adabiyotlar sharhi

II BOB. TAJRIBA QISMI

2.1 Elektron spektroskopiya usuli tahlil olib borish tartibi

Hozirgi zamon tasavvurlariga ko‘ra yorug‘lik ham zarracha, ham to‘lqin xususiyatiga ega, ya’ni har qanday nur suv yuzasidagi to‘lqinlar kabi tarqaladi. To‘lqinlar - to‘lqin uzunligi (lambda), to‘lqin balandligi - amplitudasi A va shu to‘lqinning tarqalish tezligi S kabi kattaliklarga ega.

A riq suvidagi to‘lqinlar uzunligi uncha katta bo‘lmagan holda - okean va dengizlar yuzasidagi to‘lqinlar uzunligi esa bir necha o‘n metrga yetadi. To‘lqin tarqalayotgan joydan sal nariroqda bir nuqtani belgilab, shu nuqtadan bir sekundda o‘tgan balandliklar yoki chuqurliklar (boshqacha qilib aytganda tebranishlar) soni aniqlansa, to‘lqin chastotasi ( (nyu) ning chastota birligi qilib gers qabul qilingan bo‘lib, bir gers sekunddagi bir tebranishdi.

To‘lqin tezligi (S), uzunligi (() va chastotasi (() orasida o‘zaro bog‘lanish mavjud bo‘lib, bog‘lanish quyidagi formula bilan ifodalanadi.

ёки Сқ (19)

Yorug‘lik va elektromagnit to‘lqinlar uchun S o‘zgarmas kattalik (С300000 кмсек.). Demak, birinchi tenglamaning chap tomoni o‘zgarmasligi hisobga olinsa,  bilan  o‘rtasidagi bog‘lanish kelib chiqadi. Bu tenglamaga muvofiq to‘lqin uzunligi va chastotasi teskari mutanosiblikda bo‘lib,  oshsa  kamayadi.

Yorug‘lik ko‘zga ko‘rinadigan nur. Bundan tashqari inson ko‘zi sezmaydigan rentgen, ultrabinafsha, infraqizil va radioto‘lqinlar mavjud. Nurlarning barcha turlari elektromagnit to‘lqinlar deb nomlanadi. Turli xil nurlar to‘lqin uzunliklarining ortib borishi tarkibida joylashtirilsa, elektromagnit spektr hosil bo‘ladi. Demak, spektr to‘lqin uzunliklar yoki tebranish chastotalari bo‘yicha (ya’ni, energiyasi bo‘yicha) elektromagnit nurlanishlarning miqdo-riy taqsimlanishidir.

Bu spektr to‘lqin uzunligi bir necha kilometr bo‘lgan kichik chastotali to‘lqin (o‘zgaruvchan tok) bilan boshlanib, to‘lqin uzunligi santimetrning yuz milliondan bir ulushiga teng bo‘lgan gamma (radioaktiv) nurlar bilan tugaydi. Elektromagnit spektrning fizikaviy usullari qo‘llanadigan sohalarni quyidagicha izohlash mumkin:

1-jadval

To‘lqin uzunligi	10-3 nm	10 nm	400 nm	800 nm 300 mkm	300 mm	200 mm
Spektral soha	rent-gen nurlar	ultra binafsha nur	ko‘zga ko‘ri-nadigan nurlar	infra-qizil nurlar	mikro-to‘lqinli nur	qisqa radio to‘lqinlar
Kuzatilayotgan yutilish spektri		Elek-tron spektr		IQ-spektr		YAMR-spektr EPR-spektr

Elektromagnit spektr sohalari.

Radioto‘lqinlarning o‘zi uchta guruxga ajraladi. YAMR da ishlatiladigan, to‘lqin uzunligi 5 m bo‘lgan radioto‘lqinlar chastotasini hisoblaylik.

yoki 60000000 gers, ya’ni 60 megagers.

Demak, to‘lqin uzunligi 5 m bo‘lgan radioto‘lqinlar sekundiga 60 million marta tebranadi. Yorug‘lik nurlarining chastotasi esa radioto‘lqinlariga nisbatan bir necha million marta katta.

Elektromagnit spektrdagi har qanday nur muayyan energiyaga ega bo‘ladi, ya’ni har qanday nur o‘zida ma’lum miqdorda energiya tashiydi. Bu energiya nur chastotasiga bog‘liq bo‘lib, uning miqdori Plank formulasi asosida hisoblanadi:

Eh (21)

h - Plank doimiysi bo‘lib, 6,625  10^-34 dj.gs^-1 ga teng.

 - chastota.

Formulaga asosan nur energiyasi uning chastotasiga to‘g‘ri proporsionaldir.

Moddaga tushirilgan nur undan o‘tib yutishi yoki yutilishi mumkin.

Nur yutilganda modda molekulasi turli o‘zgarishlarga uchraydi. Bu o‘zgarishlar nurning tabiatiga va moddaning tuzilishiga bog‘liq.

Eng qisqa to‘lqinli gamma (radioaktiv) nurlar yadrolarning energetik holatini o‘zgartiradi (gamma rezonans spektroskopiya).

Gamma nurlarga nisbatan uzunroq to‘lqin uzunligiga ega bo‘lgan rentgen nurlar - atomlarning ichki, yadroga yaqin va qavatlardagi elektronlarning energiyasini o‘zgartiradi (rentgenospektroskopiya). Ul’trabinafsha va ko‘zga ko‘rinuvchan nurlar ta’sirida molekula va atomlar valent elektronlarining energetik holatlari o‘zgaradi (UB va elektron spektrlar). Infraqizil nurlar esa molekuladagi atomlarni tebrantiradi (IQ yoki tebranma spektrlar). Radioto‘lqinlar esa yadro va elektron spinlarining energetik holatini o‘zgartiradi (YAMR va EPR spektroskopiya).

Aniqlanayotgan modda tomonidan elektromagnit to‘lqinlarning tanlab yutilishini o‘lchashga asoslangan fizikaviy usullar - spektroskopik usullar deb nomlanadi.

Optik spektroskopiya usullaridan biri bo‘lgan ultrabinafsha spektroskopiyasi bilan tanishib chiqamiz.

Nurlanish jarayonida to‘lqinlar bir xil chastotaga ega bo‘lsa, ular monoxromatik nurlar bo‘ladi, ya’ni bunday nurning energiyasi bir xildagi h( ga teng bo‘ladi. Agar monoxromatik nurni yutish xususiyatiga ega bo‘lgan moddaning eritmasiga tushirilsa, uning ma’lum qismi ushlanib qoladi va natijada eritmadan o‘tgan nurning intensivligi kamayadi. Monoxromatik nurlanishning yutilishi quyidagi - tenglamaga bo‘ysunadi:

(22)

J_o va J - tushayotgan va eritmadan o‘tgan nurning intensivliklari

n - yorug‘lik yo‘lidagi moddaning mollar miqdori.

k - yutilish intensivligining nisbiy miqdori.

Agar monoxromatik nur A moddadan o‘tsa, uning intensivligi kuchsizlanishini I₀I orqali o‘lchash mumkin, n-ning miqdori aniq bo‘lganda, K ning miqdorini topish mumkin. Boshqa modda olinganda nurning kuchsizlanishi ham boshqacha bo‘lib, K ning miqdori ham o‘zgaradi. Agar yutilish jarayoni kuzatilmasa К0 bo‘ladi.

Odatda modda eritmasining yutilish intensivligi o‘lchanadi, buning uchun eritma tiniq bo‘lishi kerak. Eritmadagi n-ning miqdori eritmaning konsentratsiyasiga va eritma joylashgan idishcha qatlamining qalinligiga to‘g‘ri proporsional hisoblanadi. Amaliyotda ko‘p hollarda К ning o‘rniga , natural logarifm o‘rniga o‘nli logarifm ishlatiladi.

- Eritmaning yoki yutilishning optik zichligi (Д)

D c 1

 - Ekstinksiyaning molli koeffitsiyenti.

Agar С1 moll, l1 sm bo‘lsa,  eritmaning optik zichligiga teng bo‘ladi.

D

Eritmaga tushayotgan va undan o‘tayotgan nur intensivliklari bilan eritma konsentratsiyasi va uning qatlami qalinligi orasidagi qonuniyatni ifodalaydigan tenglama (4) Lambert-Ber qonuni deb yuritiladi. Bu qonuniyat doim saqlanib qolmaydi. Yutilish xususiyatiga ega bo‘lgan moddaning muhitdagi konsentratsiyasini o‘zgarishi eritmadagi turli xil jarayonlar - assotsiatsiya, tuz hosil qilish, dissotsiyalanish va tautomer shakllarning hosil bo‘lishiga olib kelsa, qonundan chetlanish ro‘y beradi. Shuning uchun turli xil konsentratsiyadagi eritmalarning yutilish spektrini oldindan Lambert-Ber qonuniga bo‘ysunishini bilish kerak.

Buning uchun optik zichlikni (D) konsentratsiyaga nisbatan (doimiy  va l larda) o‘rganiladi. Agar qonunga bo‘ysunsa D va S koordinatalaridan to‘g‘ri chiziq olinadi.

To‘lqin uzunligining qiymati bilan yutilish intensivligi o‘rtasidagi bog‘lanishni ifoda etadigan egri chiziqni yutilishning spektral chizig‘i deb aytiladi.  qiymatlar ultrabinafsha va infraqizil yutilish sohalarining sifat analizida katta ahamiyatga ega. Ayrim analitik ishlarda ma’lum yutilish maksimumining integrallik intensivligini (А) quyidagi formula orqali hisoblash mumkin:

(23)

Elektromagnit spektrining ultrabinafsha sohasi to‘lqin uzunligini qiymatlari bilan bir-biridan keskin farq qiladigan ikki xil sohachalarga, ya’ni uzoq ultrabinafsha va yaqin ultrabinafsha sohachalariga bo‘linadi. Birinchi sohadagi to‘lqin uzunligining qiymati 190 nm dan kichik bo‘lib, uning oxirgi kichik qiymati rentgen nurlarining sohasiga yaqinlashadi. Yaqin ultra­binafsha sohaga tegishli bo‘lgan to‘lqin uzunlikning qiymati 190 nm dan yuqori bo‘lib 450 nm gacha bo‘lgan sohani o‘z ichiga oladi. Uzoq ultrabinafsha sohani o‘rganish murakkab asbob-uskunalarni talab qiladi.