Молекулска спектрохемија

У савременим истраживањима која су по својој концепцији интердисциплинарна и мултидисциплинарна молекулска спектроскопија заузима изузетно важно место. Као научна дисциплина молекулска спектрохемија је нашла примену како у фундаменталним тако и примењеним истраживањима у областима физичке хемије, физике, биофизике, хемије, биохемије, медицине, фармације, биологије и других природних наука и дисциплина.

Молекулска спектрохемија је један од обавезних специјалистичких предмета који се предају на Факултету за физичку хемију. Настава из Молекуске спектрохемије, прво на Природно-математичком факултету – одсеку за физичкохемијске науке а потом и на Факултету за физичку хемију Универзитета у Београду, се изводи од раних 50-тих година прошлог века. Авангардна идеја да се у наставу уведе овакав предмет проистекла је из визионарског става професора Слободана Ристића са циљем да се дипломирани физикохемичари оспособе за мултидисциплинарно повезивање и примену стечених знања из области спектрохемије.


Наставници и сарадници

Наставници:

др Јасмина Димитрић Марковић, редовни професор (markovich@ffh.bg.ac.rs)

Асистенти:

др Душан Димић, (ddimic@ffh.bg.ac.rs)

Марко Митић, мастер физикохемичар (marko.mitic@ffh.bg.ac.rs)

Технички сарадници:

др Зоран Недић, (zoran@ffh.bg.ac.rs)

Вук Јовановић, (vuk.jovanovic@ffh.bg.ac.rs)


Очекивани исходи

Очекивани исходи су да студент разуме основне појмове и законитости, да је у стању да пренесе, објасни, повеже и образложи добијене резултате, примени стечено знање у практичном раду одн. руководи, oрганизује, осмисли, развије и спроведе истраживања из одређене области молекулске спектрохемије.


Програм колоквијума

I  колоквијум – Електронска спектроскопија

Врста молекулских кретања и односи енергија тих кретања. Области, подручја, енергије и облици јављања молекулских спектара. Ротациони, вибрационо-ротациони и електронско-вибрационо-ротациони спектри двоатомских молекула. Потенцијална енергија двоатомских молекула, Морзеова функција. Деландрова таблична схема вибрационо-ротационих трака електронских прелаза двоатомских молекула, могућности примене.
Хромофоре, ауксохроме и антиауксохроме, дефиниција. Типови спектралних прелаза органских молекула (σ-σ*, π-π*, n-σ*, n-π* прелази). Праћење утицаја природе супституената  на спектрално понашање једноставнијих хромофорних система са π-π* и n-π* прелазима. Солвентохромија и солватохромија у молекулским спектрима једноставнијих хромофорних система са π-π* и n-π* прелазима. Изосбестна тачка, значај. Електронтрансферски (ЕТ) прелази. Могућности примене електронских апсорпционих спектара у израчунавањима физичкохемијских параметара (константа дисоцијације, константа стабилности-Jobb-ова метода, константа брзине,  енталпија хемијских реакција). Примена SEMO теорије на линеарне делокализоване p-електронске системе (израчунавање lmax). Аналитичка примена Беровог закона, квантитативна спектрофотометријска анализа једнокомпонентних и вишекомпонентних система. Врсте и типови спектрофотометара, принципијелне схеме, битне карактеристике.

II  колоквијум – Вибрациона спектроскопија

Вибрације и вибрациони (ИЦ) спектри двоатомских и вишеатомских молекула. Примена ИЦ спектара у аналитичке сврхе, квалитативна и квантитативна ИЦ спектрометрија.  Групне вибрације, фактори утицаја на положај трака групних вибрација (електронски ефекти супституената, Фермијева резонанција, симетрија, изомерија, H веза, ефекти поља …). Раманска спектрометрија, принцип, битне појединости, примена. Могућности упоредне анализе ИЦ и раманских спектара, правило искључења. Утицај растварача на изглед  ИЦ и раманских спектара. Врсте и типови FTIR и раманских спектрофотометара, принципијелне схеме, битне карактеристике.

Задатке за припрему полагања другог колоквијума можете преузети у наставку: IR1, IR2, IR3, IR4, IR5, IR6, IR7, IR8, IR9, IR10, Решења.

III   колоквијум – Резонантне спектроскопске методе (НМР, ЕПР)

НМР спектрометрија, битне карактеристике, примена. Најважније карактеристике НМР спектара (хемијски померај, фина структура, интензитет). Типови спрезања у спинским системима различитог типа. Анализа НМР спектара простијих органских једињења. ЕПР спектрометрија, битне карактеристике, примена. Сличности и разлике НМР и ЕПР спектара. Најважније карактеристике ЕПР спектара (положај спектра, хиперфина и фина структура, интензитет). Анализа ЕПР спектара простијих радикала. Експерименталне технике добијање НМР и ЕПР спектара, принципијелне схеме, битне карактеристике.

Задатке за припрему полагања трећег колоквијума можете преузети у наставку: NMR1, NMR2, NMR3, NMR4, NMR5, додатнo, NMR6, NMR7, NMR8, NMR9, NMR10NMR11NMR12NMR13NMR14NMR15NMR16, NMR17NMR18NMR19NMR20, Rešenja.

Полагање колоквијума: писмено (задатак) и усмено.

Распоред вежби по терминима група можете погледати овде.

Материјал за припрему вежбовних колоквијума можете погледати овде.


Резултате експерименталних вежби које је потребно средити  у оквиру првог колоквијума можете преузети у наставку:

  1. Вежба јодне паре – jodne_pare
  2. Апсорпциони спектри полиена, примена СЕМО теорије –SEMO.
  3. Спектрофотометријско одређивање константе брзине малахитно зеленог –MalZel.
  4. Спектрофотометријска анализа елекронских прелаза са интермолекулским преносом наелектрисања у систему јод-диоксан –ET.
  5. Провера важења Беровог закона у растворима ароматичних угљоводоника –BER.
  6. Утицај поларности растварача и структуре молекула на положај и облик електронских трака π-π* прелаза у спектрима ароматичних једињења – pi-pi.
  7. Утицај поларности растварача и структуре молекула на положај и облик електронских трака n-π* прелаза у спектрима карбонилних једињења –n-pi.
  8. Спектрофотометријска квантитативна анализа двокомпонентне смеше –подаци.
  9. Анализа положаја апсорпционих трака карактеристичних групних вибрација и њихова корелација са структуром молекула – 4.2.
  10. Квалитативна вибрациона спектрофотометријска анализа утицаја електронских ефеката супституената на положај траке карактеристичне валентне истежуће вибрације карбонилне групе у спектрима кетона, алдехида и карбоксилних киселина – 4.3.
  11. Квалитативна вибрациона спектрофотометријска анализа утицаја електронских ефеката супституената на положај траке карактеристичне валентне истежуће вибрације карбонилне групе у спектрима естара, амида и хлорида киселина –vežba-4.4
  12. Корелација положаја и интензитета трака у вибрационим спектрима са бројем и положајима супституената у ароматичним једињењима –4.6
  13. Одређивање резонантног раманског ексцитационог профила бета каротена и ликопена –4.8
  14. Анализа природних, вештачких и синтетичких влакана применом раманске микроскопије – 4.11
  15. Квалитативна анализа једињења непознате структуре –NMR.
  16. Употреба ЕПР спектроскопије за испитивање антирадикалске активности одабраних полифенола на супероксид анјон и аскорбил радикале –Ask.rad

Градиво за други наставни колоквијум:

  1. Електронска емисиона спектроскопија
  2. ЕПР
  3. НМР

Правила за полагање испита из предмета Молекулска спектрохемија

Студенти који први пут слушају предмет

    • Предавања су обавезна и студент мора бити присутан на најмање 70% предавања да би имао право на потпис професора.
    • Поени су распоређени на следећи начин:
      долазак на предавања 5 поена
      наставни колоквијуми 2×5 поена = 10 поена (полажу се у току семестра у терминима који ће бити прецизирани на почетку семестра)
      вежбовни колоквијуми 3×5 поена = 15 поена
      рад, залагање и овера вежби 10 поена
      усмени испит 60 поена
    • Студент долази на вежбе према истакнутом распореду у термину своје групе.
    • Полагање вежбовних колоквијума је могуће само код асистента задуженог за групу у којој се студент налази.
    • Израда вежбе је могућа у другом термину само уз сагласност асистента.
    • Полагање вежбовних колоквијума је могуће током све четири недеље предвиђене за дати колоквијум. Вежбе се могу оверавати током целог месеца у коме се оне експериментално раде. Крајњи рок за оверу вежби је последњи термин предвиђен за дати колоквијум.
    • Пре израде вежби асистенти постављају питања у вези саме вежбе, тако да је потребно припремити се за израду вежбе. Асистенти имају право да студенту одложе израду вежбе уколико студент није дошао спреман.
  • Изостанци са предавања и вежби се правдају искључиво уз лекарско оправдање. Уколико су изостанци настали као последица ангажовања за потребе факултета (Приматијада, промоције факултета, фестивали науке ….) онда је потребно доставити оправдање продекана за наставу.

Студенти који поново слушају предмет или су парцијално испунили услове за полагање испита

    • Студент који је завршио и оверио вежбе и има потпис предметног наставника за предавања може изаћи на испит у било ком испитном року (у апослвентским роковима могу полагати само они студенти који су званично апсолвенти). Евентуално поновно похађање предавања је опционо и зависи од студента.
    • Студент који је у претходној години полагао оба наставна колоквијума, а жели да поправи резултат то може учинити само полагањем оба наставна колоквијума поново, при чему се рачуна резултат који је остварио приликом поновног полагање. Парцијално поправљање резултата није могуће.
    • Студент који је у претходној години завршио и оверио све вежбе, а жели да поправи број поена са вежбовних колоквијума то може урадити само уз полагање свих колоквијума поново. Парцијално поправљање резултата није могуће. Израда вежби је опциона и могуће ју је организовати на захтев студента у термину у коме се вежба ради. Уколико се студент одлучи да не понавља вежбе асистент задржава право провере знања из експерименталних вежби које су предвиђене колоквијумима.
  • Студент који је претходне школске године започео колоквијуме и вежбе и није их завршио, или није предао и оверио извештаје може то да учини наредне школске године по новом плану вежби. У том случају студент полаже само колоквијуме (и ради вежбе у оквиру датог/их колоквијума) које није завршио претходне школске године с тиме што асистент задржава право провере знања и из колоквијума које је претходне школске године положио. Уколико је прошло више од годину дана од када је започео вежбе, које није завршио, студент мора полагати поново све колоквијуме (и радити одговарајуће вежбе) предвиђење планом.

Испитна питања

      1. Типови молекулских кретања и односи њихових енергија
      2. Типови молекулских спектара
      3. Дијаграм енергетских стања молекула
      4. Интеракција електромагнетског зрачења са материјом, спектрални прелази
      5. Интензитет спектралних прелаза
      6. Закони апсорпције светлости
      7. Ширина спектралних прелаза
      8. Операције и елементи симетријe
      9. Тачкасте групе симетрије
      10. Табела продуката, табела карактера, репрезентација групе
      11. Миликинови симболи иредуцибилних репрезентација, основна својства иредуцибилних репрезентациј
      12. Ротација молекула, момент инерције
      13. Ротација и ротациони спектри двоатомских, изборна правила, опште карактеристике
      14. Симетријске особине ротационих нивоа двоатомских хомонуклеарних молекула и линеарних вишеатомских молекула
      15. Изотопски ефекат у ротационим и вибрационо-ротационим спектрима
      16. Ротациони спектри вишематомских молекула, изборна правила, опште карактеристике
      17. Штарков ефекат
      18. Вибрације и вибрациони спектри двоатомских молекула
      19. Изборна правила за вибрационе прелазе двоатомских молекула
      20. Ротационо-вибрациони спектри двоатомских молекула
      21. Комбинационе разлике у ротационо-вибрационим апсорпционим спектрима
      22. Вибрација вишеатомских молекула, нормални облици вибрација
      23. Вибрациони нивои вишематомских молекула
      24. Симетријска изборна правила за вибрационе прелазе  вишеатомских молекула,  услови за промену диполног момента
      25. Вибрациони спектри кондензованих система, скелетне и групне вибрације
      26. Фактори утицаја на положај трака групних вибрација (симетрија молекула, електронски ефекти, механичко купловање вибрација, Фермијева резонанција, изомерија, грађење водоничне везе)
      27. Рамански ефекат – квантно тумачење
      28. Рамански ефект – класично тумачење
      29. Рамански спектри (ротациони, вибрациони, ротационо-вибрациони)
      30. Комбинационе разлике у раманским ротационо-вибрационим спектрима
      31. Сличности и разлике између ИЦ и раманских  спектара
      32. Резонантни рамански  спектри
      33. Енергетска стања електрона у двоатомским молекулима
      34. Симетријске особине електронских стања двоатомских молекула
      35. Општа и посебна изборна правила за дозвољене електронске прелазе двоатомским молекула
      36. Електронски енергетски нивои двоатомских молекула
      37. Вибрациона структура електронских прелаза двоатомских молекула
      38. Деландрова схема
      39. Франк-Кондонов принцип
      40. Ротациона, фина, структура електронских прелаза двоатомских молекула
      41. Енергија дисоцијације молекула
      42. Електронски спектри вишеатомских молекула, електронска конфигурација молекула
      43. Електронски спектри органских молекула, хромофоре
      44. Типови електронских прелаза органских молекула
      45. Фактори утицаја супституената на положај и интензитет трака у електронским апсорпционим спектрима кондензованих система
      46. Утицај растварача на изглед и положај трака хромофора
      47. Електронски прелази и спектри цикличних p-електронских система, бензен
      48. СЕМО теорија
      49. Апсорпциони спектри полиена, каротеноиди
      50. Апсорпциони спектри порфирина, хлорофили
      51. Електронски спектри неорганских једињења, d-d прелази
      52. Прелази са преносом наелектрисања
      53. Спектри луминисценције, подела и основне дефиниције
      54. Фотофизички нерадијациони и радијациони прелази, подела, дефиниције, значајне карактеристике
      55. Константне брзина нерадијационих и радијационих прелаза
      56. Флуоресценција, настајање, битне карактеристике
      57. Фосфоросценција, настајање, битне карактеристике
      58. Основни принципи НМР спектроскопије
      59. Основе НМР експеримента, услов резонанције
      60. Ексцитација и релаксација узорка у НМР експериментима
      61. Главне карактеристике НМР спектара (хемијски померај, константа заклањања, интензитет прелаза)
      62. Главне карактеристике НМР спектара, фина структура спектара у различитим типовима спинских система
      63. Основни принципи ЕПР спектроскопије
      64. Основне карактеристике ЕПР спекта
      65. Хиперфина и фина структура ЕПР спектара
      66. ЕПР спектри и енергетски нивои једног радикала под утицајем еквивалентних и нееквивалентних протона
      67. Технике снимања у ЕПР спектроскопији (спинско обележавање, спинска замка и оксиметрија)
 
 
 
SerbiaEnglish