Ximiya texnologiya fakulteti

2.2 Elektron spektroskopiya analizin alıp barıw ushın qurılmalar
Ámeliyatda organikalıq elementlardıń dúzilisin úyreniwde jaqın ultrafioletoviy tarawdıń keń kólemde isletiledi. Bul tarawda yutilishning júz bolıwına tiykarǵı sebep, molekulalarda to'yinmagan gruppalar, hám de bólistirilmegen elektronları bolǵan atomlardıń bolıwı bolıp tabıladı. Jaqın ultrafioletoviy salasında yutilish maksimumini beretuǵın gruppalarǵa xromoforlar dep aytıladı.
Eger molekulada xromoforlar kóp muǵdardaǵı basqa xromoforlar menen baylanısqan bolsa yutilish maksimumining ma`nisi úlken tolqın uzınlıqtaǵı tarawǵa jıljıydı, sol sebepli de bunday dúzılıw daǵı birikpeler kóbinese reńli bolıp, yutilish maksimumini kózge kórinetuǵın tarawda (λ=450-850 nm) kórinetuǵın etedi.
Málim bolǵanınday, yadro átirapındaǵı elektronlar energetikalıq tekshelerde jaylasıp orbitalǵa iye boladı hám ayriqsha energiyaǵa iye bolǵan bunday orbitallardı 1s, 2s, 2p, 3s... ... dep belgilenedi. Elektronlar spinga iye, yaǵnıy olar óz o'qi átirapında aylanadı, onıń spin sanı S=1/2 ge teń boladı. Bul baha bir proton spinining ma`nisine teń, sonday eken elektron da protonga uqsap eki spin jaǵdayında boladı ( ). Pauli nızamına tiykarlanıp atom orbitalındaǵı elektronlar keri spinga iye bolǵan eki elektronnan ibarat bolǵanında orbital tolıq toldırılǵan esaplanadı. Ultrafioletoviy nurı tásirinde elektronlardan birin joqarılaw orbitalǵa ótkeriw múmkin, bunıń nátiyjesinde ultrafioletoviy hám ko'rinuvchi tarawda spektrlarning gúzetiliwi júz beredi.
Ximiyalıq bog'ning payda bolishida qatnaspaytuǵın elektronlar atomlarda da molekulalarda da birdeyde jaylasqan boladı. Ximiyalıq baǵ payda bolishida qatnasatuǵın elektronlar bolsa molekulada atomlardagi elektronlardan keskin parıq etedi, yaǵnıy eki atom jupin baylaw hám molekulyar orbitallar eki atom orbitallarınıń qosılıwınan payda boladı. To'yingan uglevodorodlardagi uglerod - vodorod baǵınıń payda bolishidagi baylaw elektronlar molekulyar orbitallarda jaylasqan bolıp, olar vodorod atomınıń 1s orbitalınan hám uglerod atomınıń sp³ gibrid orbitaldan quralǵan.
Metan molekulası tórt ápiwayı ϭ (sigma) baǵlardan shólkemlesken bolıp, bul baǵlardıń payda bolishida qatnasatuǵın elektronlardı tómen teksheden joqarı tekshege ótkeriw ushın júdá úlken energiya sarıplanadı. Bul elektron ótiwdi * dep atalıp, oǵan tiyisli bolǵan yutilish uzaq ultrafioletoviy tarawda, yaǵnıy 120 nm de kórinetuǵın boladı. Bul tarawdı ámeliyatda úyreniw múmkinshiligi bolmaǵanlıǵı ushın, to'yingan uglevodorodlar UB spektri járdeminde úyrenilmaydi.
Eger to'yingan uglevodoroddagi bir vodorod atomın ózinde ximiyalıq baǵ payda bolishida qatnaspaǵan elektron tutqan orınbasar menen almastırılsa, bul molekulada basqasha elektron ótiw júz beredi. Mısalı, metilyodid molekulasında baylanısqan hám baylanıspaǵan orbitallar tiykarlanıp toldırılǵan, biraq ϭ* orbital iyellenbegen, sol sebepli baylanıspaǵan orbitaldan bir elektron ϭ* orbitalǵa ótiwi ushın *, ótiwden ayrıqsha, n* ótiw kemrek energiya talap etedi, sol sebepli de yutilish * ótiwdegi yutilishga salıstırǵanda úlken tolqın uzınlıqtaǵı tarawda kórinetuǵın boladı (λ=259 nm).
Olefin uglevodorodlardagi elektron ótiwlerde ápiwayı baǵlardı payda etiwshi elektronlarǵa salıstırǵanda kemrek energiyaǵa iye bolǵan π - elektronlar bir teksheden ekinshi tekshege ańsat ótedi, bul ótiw ushın kem energiya sarp etiw boladı jáne onı * elektron ótiw túri retinde kórsetiledi. * elektron ótiwge tiyisli bolǵan yutilish maksimumi úlken tolqın uzınlıq salasında kórinetuǵın boladı.
Eger molekulalardaǵı funksional gruppalarda qosbog' hám de bólistirilmegen jup elektronları bolǵan geteroatomlar bolsa, bunday gruppalar ushın * elektron ótiwge salıstırǵanda geteroatomdagi bólistirilmegen elektronlardıń ótiwi áhmiyetli bolıp, onı n* ótiw retinde anıqlama bernedi, bul processtiń gúzetiliwi ushın bolsa kem energiya sarp etiw boladı. Bul elektron ótiwge tiyisli bolǵan yutilish maksimumi kishi intensivlik menen basqalardan parıq etedi. Elektron ótiwlerdi energiyası boyınsha tómendegishe ańlatıw múmkin:

Ámeliyatda tiykarlanıp áhmiyetke iye bolǵan elektron ótiwlerge *, n* hám ayırım nσ* larni kórsetiw múmkin. Ultrafiolet spektrining maksimum mánislerin kórsetiwde molekuladaǵı elektronlardıń bir atomdan ekinshi atomga kóshiwi - lokallanıw (benzol) hám delokallanıw jaǵdayları (piridin) da sebepshi boladı.
Elementlardıń nurın jutıw hádiysesin ólshewde spektrometrlerden paydalanıladı. Olardıń túrleri hám dúzilisi hár túrlı bolıwınan qaramastan spektrometrler jaqtılıq dáregi, jaqtılıq detektorı hám detektordan shıqqan signallardı jazatuǵın ásbaptan shólkemlesken boladı (4-súwret).



4-rasm. Spektrofotometrdiń dúzilisi.

1-nurlanıw deregi	5-ıdıslardı uslatqısh
2-monoxromator	6-fotoelement
3-úlgi eritpesi	7-ólshew ásbabi
4-eritiwshi	8-ıdıslardıń jónelisi

Jaqtılıq nurlanıw deregi lampadan (1) monoxromatorga (2) túsedi hám nátiyjede nur aǵımı málim tolqın uzınlıǵına iye boladı. Úlgi eritpesi hám taza eritiwshi ıdıslarğa (3, 4) salınadı hám uslatgichga (5) qóyıladı. Jaqtılıq ıdısshalardan ótip fotoelementga (6 ) túsedi hám odan shıǵıp atırǵan signallar ólshew ásbapı arqalı (7) olshenedi. Ídısshalar uslatgichini sonday jaylastırıw kerek, nur ıdıschalarning jóneltirgichi (8) arqalı hár bir ıdıstan ótiwi kerek.
Ólshew jumısların tómendegishe aparıw múmkin: bir tolqın uzınlıqta erituvchidan utayotgan nurdıń intensivligi olshenedi, keyin bolsa tap sol erituvchida erigen elementtıń jutılıwı olshenedi. Ámeliyatda ásbaptı sonday tayarlaw kerek, erituvchining jutılıwın nol dep esaplab, soǵan tiykarlanıp úlginiń yutilish parametrlerin anıqlaw múmkin. Spektrni alıw ushın bul islerdi basqa tolqın uzınlıqtaǵı bahalarda da atqarıladı. Bunday kólem degi islerdi operativlik menen orınlaw maqsetinde házirgi waqıtta eki nur jónelisli, spektrlarni tuwrıdan-tuwrı jazatuǵın zamanagóy ásbaplardan paydalanıladı. Bunday ásbaplardıń ayırım nusqaları 5 hám 6 -súwretlerde suwretlengen.
5-súwret. SPEKORD-M40 UB spektrometriniń kórinisi (Karl-Seyss firması, Germaniya ).

5-súwret. SF-46 spektrofotometri (Rossiya).
Spektrın alıw ushın ıdıslardı monoxromator hám detektor ortasınna jaylastırıladı, belgisiz elementlardı arnawlı eritiwshilerde eritiledi. Eritiwshiler retinde kóbinese tiykarlanıp metanol, etanol, suw yamasa toyinğan uglevodorodlar - geksan, geptan, siklogeksanlardı isletiw múmkin, sebebi jaqın ultrafiolet salasında basqa eritiwshiler jutılıw maksimumların kórsetedi.

6-súwret. SF-25 spektrometrining kórinisi (Bekman firmasi, Germaniya).
UB spektroskopiya ushın júdá suyıq eritpeler isletilip, spektrdan tolqın uzınlıqtıń maksimum ma`nisi (λ, maks) hám oǵan tiyisli bolǵan optikalıq tıǵızlıqtıń ε maks ma`nisi anıqlanadı.
Ayrım eritiwshilerdiń UB tarawındaǵı jutılıw mánisleri.

Eritiwshi	, nm	,(20-25^0 С)
Suv	195	78,5
Metil spirit	210	32,6
Etil spirit	207	24,3
Xloroform	246	4,8
Atseton	331	20,7
Dioksan	215	2,2
Benzol	280	2,3
Geksan	199	1,9
Siklogeksan	211	2,0