Ximiya texnologiya fakulteti

2.2 Elektron spektroskopiya analizin alıp barıw ushın qurılmalar
Ámeliyatda organikalıq elementlardıń dúzilisin úyreniwde jaqın ultrafiolet tarawı keń kólemde isletiledi. Bul tarawda jutılıwdıń júz beriediń tiykarǵı sebebi, molekulalarda toyınbaǵan gruppalar, hám de bólistirilmegen elektronları bolǵan atomlardıń bolıwı bolıp tabıladı. Jaqın ultrafiol tarawında jutılıw maksimumin beretuǵın gruppalarǵa xromoforlar dep aytıladı.
Eger molekulada xromoforlar kóp muǵdardaǵı basqa xromoforlar menen baylanısqan bolsa jutılıw maksimuminıń mánisi úlken tolqın uzınlıqtaǵı tarawǵa jıljıydı, sol sebepli de bunday dúziliwdegi birikpeler kóbinese reńli bolıp, jutılıw maksimumi kózge kórinetuǵın tarawda (λ=450-850 nm) kórinetuǵın boladı.
Málim bolǵanınday, yadro átirapındaǵı elektronlar energetikalıq paǵanalarda jaylasıp orbitalǵa iye boladı hám ayrıqsha energiyaǵa iye bolǵan bunday orbitallardı 1s, 2s, 2p, 3s... ... dep belgilenedi. Elektronlar spinǵa iye, yaǵnıy olar óz oǵı átirapında aylanadı, onıń spin sanı S=1/2 ge teń boladı. Bul mánis bir proton spininiń mánisine teń, sonday eken elektron da protonǵa uqsap eki spin jaǵdayında boladı ( ). Pauli nızamına tiykarlanıp atom orbitalındaǵı elektronlar keri spinǵa iye bolǵan eki elektronnan ibarat bolǵanında orbital tolıq toldırılǵan esaplanadı. Ultrafiolet nurı tásirinde elektronlardan birin joqarılaw orbitalǵa ótkeriw múmkin, bunıń nátiyjesinde ultrafiolet hám kóriniwshi tarawda spektrlardıń gúzetiliwi júz beredi.
Ximiyalıq baylanıstıń payda bolıwında da qatnaspaytuǵın elektronlar atomlarda da, molekulalarda da birdey jaylasqan boladı. Ximiyalıq baylanıs payda bolıwında da qatnasatuǵın elektronlar bolsa molekulada atomlardaǵı elektronlardan keskin parıq etedi, yaǵnıy eki atom jubın baylaw hám molekulyar orbitallar eki atom orbitallarınıń qosılıwınan payda boladı. Toyınǵan uglevodorodlardaǵı uglerod - vodorod baylanısınıń payda bolıwındaǵı baylawshı elektronlar molekulyar orbitallarda jaylasqan bolıp, olar vodorod atomınıń 1s orbitalınan hám uglerod atomınıń sp³ gibrid orbitaldan quralǵan.
Metan molekulası tórt ápiwayı σ(sigma) baylanıslardan shólkemlesken bolıp, bul baylanıslardıń payda bolıwında qatnasatuǵın elektronlardı tómen teksheden joqarı tekshege ótkeriw ushın júdá úlken energiya sarıplanadı. Bul elektron ótiwdi * dep atalıp, oǵan tiyisli bolǵan jutılıw uzaq ultrafiolet tarawda, yaǵnıy 120 nm de kórinetuǵın boladı. Bul tarawdı ámeliyatda úyreniw múmkinshiligi bolmaǵanlıǵı ushın, to'yingan uglevodorodlar UF spektri járdeminde úyrenilmeydi.
Eger to'yingan uglevodoroddaǵı bir vodorod atomın ózinde ximiyalıq baylanıs payda bolıwında qatnaspaǵan elektron tutqan orınbasar menen almastırılsa, bul molekulada basqasha elektron ótiw júz beredi. Mısalı, metilyodid molekulasında baylanısqan hám baylanıspaǵan orbitallar tiykarınan toldırılǵan, biraq σ* orbital iyellenbegen, sol sebepli baylanıspaǵan orbitaldan bir elektron σ* orbitalǵa ótiwi ushın *, ótiwden ayrıqsha, n* ótiw kemrek energiya talap etedi, sol sebepli de jutılıw * ótiwdegi jutılıwǵa salıstırǵanda úlken tolqın uzınlıqtaǵı tarawda kórinetuǵın boladı (λ=259 nm).
Olefin uglevodorodlardaǵı elektron ótiwlerde ápiwayı baylanıslardı payda etiwshi elektronlarǵa salıstırǵanda kemrek energiyaǵa iye bolǵan π - elektronlar bir teksheden ekinshi tekshege ańsat ótedi, bul ótiw ushın kem energiya sarıplanadı jáne onı * elektron ótiw túri retinde kórsetiledi. * elektron ótiwge tiyisli bolǵan jutılıw maksimumi úlken tolqın uzınlıq tarawında kórinetuǵın boladı.
Eger molekulalardaǵı funksional gruppalarda qosbaylanıs hám de bólistirilmegen jup elektronları bolǵan geteroatomlar bolsa, bunday gruppalar ushın * elektron ótiwge salıstırǵanda geteroatomdaǵı bólistirilmegen elektronlardıń ótiwi áhmiyetli bolıp, onı n* ótiw retinde anıqlama beredi, bul processtiń gúzetiliwi ushın bolsa kem energiya sarıp etiw boladı. Bul elektron ótiwge tiyisli bolǵan jutılıw maksimumi kishi intensivlik penen 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 spektrinıń maksimum mánislerin kórsetiwde molekuladaǵı elektronlardıń bir atomnan ekinshi atomga kóshiwi - lokallanıw (benzol) hám delokallanıw jaǵdayları (piridin) da sebepshi boladı.То
Elementlardıń nurın jutıw hádiysesin ólshewde spektrometrlerden paydalanıladı. Olardıń túrleri hám dúzilisi hár túrlı bolıwınan qaramastan spektrometrler jaqtılıq deregi, 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 uslatqıshqa (5) qoyıladı. Jaqtılıq ıdısshalardan ótip fotoelementge (6 ) túsedi hám odan shıǵıp atırǵan signallar ólshew ásbapı arqalı (7) ólshenedi. Ídısshalar uslatqıshın sonday jaylastırıw kerek, nur ıdısshalardıń jóneltirgishi (8) arqalı hár bir ıdıstan ótiwi kerek.
Ólshew jumısların tómendegishe aparıw múmkin: bir tolqın uzınlıqta eritiwshiden ótip atırǵan nurdıń intensivligi ólshenedi, keyin bolsa tap sol eritiwshida erigen elementtıń jutılıwı ólshenedi. Ámeliyatda ásbaptı sonday tayarlaw kerek, eritiwshiniń jutılıwın nol dep esaplap, soǵan tiykarlanıp úlginiń jutılıw parametrlerin anıqlaw múmkin. Spektrın alıw ushın bul islerdi basqa tolqın uzınlıqtaǵı bahalarda da atqarıladı. Bunday kólemdegi islerdi operativlik penen orınlaw máqsetinde házirgi waqıtta eki nur jónelisli, spektrlarni tuwrıdan-tuwrı jazatuǵın zamanagóy ásbaplardan paydalanıladı. Bunday ásbaplardıń ayırım nusqaları 5 hám 6 -súwretlerde súwretlengen.
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