UV-VIS spektroskopie, kvantová chemie a počítačová chemie fch.upol.cz chemie.upol.cz fotonů Tabulka I

Rozměr: px
Začít zobrazení ze stránky:

Download "UV-VIS spektroskopie, kvantová chemie a počítačová chemie fch.upol.cz chemie.upol.cz fotonů Tabulka I"

Transkript

1 UV-VIS spektroskopie, kvantová chemie a počítačová chemie Michal Otyepka, Katedra fyzikální chemie, PřF UP Olomouc (fch.upol.cz), plný text je k dispozici na stránkách fch.upol.cz v sekci výzkum > zajímavé texty. Další informace naleznete také na chemie.upol.cz. arevný svět kolem nás si denně užíváme, aniž jeho kráse věnujeme patřičnou pozornost, natož abychom se snažili podstatu toho všeho barevna pochopit. Když se zadíváme na duhu sotva si uvědomíme, že nám informaci o její barvě přineslo mnoho elementárních částic tzv. fotonů. Modrý foton se liší od zeleného fotonu svou energií, hybností, vlnovou délkou či frekvencí. představte si, že naším zrakem můžeme spatřit jen velmi úzkou část všech fotonů, kterých kolem nás je. Existují totiž i fotony rentgenové, ultafialové, fotony tepla či rádiových vln. Foton nejčastěji charakterizujeme jeho vlnovou délkou λ (řecké písmeno c lambda) či frekvencí ν (řecké písmeno ný), mezi nimiž platí jednoduchý vztah ν =, kde c λ je rychlost světla (c = 2, m.s 1 ). Modrý foton má barvu okolo 450 nm (tzv. nanometrů, kde předpona nano- znamená 10 9, abychom vytvořili 1 mm úsečku, potřebovali bychom za sebe poskládat miliardu kousků o délce 1 nm). Oko nám dovoluje pozorovat světlo, což je proud fotonů, v rozsahu cca nm, avšak v námi pozorovaném světě můžeme potkat fotony v rozsahu vlnových délek od cca 0,1 pm až po 1000 km. Tabulka I Přehled spektra elektromagnetického záření. český název frekvence vlnová délka anglické označení gama záření Hz 100-0,1 pm Gamma Rays rentgenovo záření Hz 10-0,1 nm X-Rays ultrafialové záření Hz nm Ultra Violet (UV) viditelné záření Hz nm Visible (VIS) infračervené záření Hz 1 mm - 1 mm Infra Red (IR) mikrovlny GHz 10-1 mm Extremely High Frequency (EHF) mikrovlny 3-30 GHz mm Super High Frequency (SHF) ultra krátké vlny (UKV) 0,3-3 GHz 1-0,1 m Ultra High Frequency (UHF) velmi krátké vlny (VKV) MHz 10-1 m Very High Frequency (VHF) krátké vlny (KV) 3-30 MHz m High Frequency (HF) střední vlny (SV) 0,3-3 MHz 1-0,1 km Medium Frequency (MF) dlouhé vlny (DV) khz 10-1 km Low Frequency (LF) velmi dlouhé vlny 3-30 khz km Very Low Frequency (VLF) extrémně dlouhé vlny 0,3-3 khz km Extremely Low Frequency (ELF) Každý foton je i elementárním kvantem elektromagnetického pole a nese energii E, která je úměrná přes Planckovu konstantu h (h = 6, J.s) jeho frekvenci a tedy platí E = hν. Energii fotonu můžeme udávat v joulech, jak jsme zvyklí, ale v mikrosvětě se užívá spíše jednotky ev, což je elektronvolt (1 ev = 1, J). Zavedení této jednotky shledáme výhodným, pokud si spočteme, že energie fotonu o vlnové délce 400 nm je rovna 4, J čili 3,11 ev. 1

2 Člověk rád poměřuje přírodu svými smysly, učiňme tak nyní i my a věnujme se nadále jen viditelné oblasti spektra a oblastem blízkým, nu řekněme oblasti nm. Později zjistíme, že právě tato oblast je vcelku významná pro chemické aplikace. Naše oko vidí barvy od cca 380 do 800 nm, fotonům které mají menší vlnovou délku říkáme ultrafialové, neboť leží pod (mají menší vlnovou délku) fialovým fotonem a naopak fotonům s větší vlnovou délkou než mají červené fotony, říkáme infračervené. S oběma pojmy se lze v běžném životě snadno potkat, neboť UV filtr nosíme na brýlích, UV záření poškozuje kůži, kterou si musíme chránit krémy s vysokým UV faktorem atp. Naopak si můžeme koupit infrazářič, kterým si můžeme přitápět nebo příjemně prohřívat naše tělo. Obrázek I. Ultrafialová (UV), viditelná (VIS) a IR (infračervená) oblast elektromagnetického spektra. UV IR Tabulka II Přehled barev záření o dané vlnové délce (v nm) z oblasti viditelného světla a tabulka doplňkových barev. Vlnová délka arva Vlnová délka arva Vlnová délka arva fialová modrozelená žlutá modrá zelená oranžová zelenomodrá žlutozelená červená bsorbované arva arva bsorbované arva arva záření (nm) záření doplňková záření (nm) záření doplňková fialová žlutozelená zelená purpurová modrá žlutá zelenožlutá fialová zelenomodrá oranžová žlutooranžová modrá modrozelená červenooranžová červenooranžová zelenomodrá zelená purpurová červená modrozelená Vraťme se nyní k tomu proč je svět barevný. Nejprve však věnujme pozornost dvěma specifickým barvám a to černé a bílé. Naše oko vnímá směs fotonů o různých vlnových délkách jako různě barevnou, pokud je směs fotonů připravena tak, že každá barva viditelného spektra je rovnoměrně zastoupena, vnímáme takové světlo jako bílé. Černou barvu vnímá naše oko tehdy, nedostává-li se mu dostatečný proud fotonů. ěžně používané zdroje světla a také Slunce poskytují víceméně bílé světlo, pokud bychom chtěli vidět jednotlivé složky světla museli bychom použít nějaký fígl, jak bílé světlo rozložit. Vzpomeňme si na duhu, na barvy hrající na mastných 2

3 skvrnách na vodě na CD. Musí tedy existovat způsob jak bílé světlo rozložit na jeho složky! Nejjednodušší cestou je použít skleněný hranol. Položme si nyní otázku, proč je roztok KMnO 4 fialový? Tento roztok pohlcuje takové fotony, že zbývající barvy tzv. barvy doplňkové vnímáme jako fialové. Roztok KMnO 4 tedy pohlcuje světlo ze zelené oblasti. Podívejme se nyní jak takovou vlastnost látky kvantifikovat. Uvažujme nyní světlo o dané vlnové délce λ. Takové světlo vstupuje do roztoku s intenzitou I 0 po průchodu roztokem, se však část jeho intenzity může ztratit čili absorbovat a po průchodu roztokem má intenzitu I. Zavedeme jednoduchou bezrozměrnou veličinu I transmitanci (propustnost) T, definovanou jako T =. Pokud světlo není roztokem pohlcováno je transmitance rovna 1 pokud je světlo beze zbytku pohlceno je transmitance rovna 0. Z praktických a matematických důvodů se často používá i záporný dekadický logaritmus transmitance tvz. absorbance, kdy = logt a vidíme, že může nabývat hodnot od 0, kdy vzorek neabsorbuje, až po, kdy vzorek všechno záření pohltí. Intuitivně cítíme, že obě nově zavedené veličiny T a, musí záviset i na délce optické dráhy l ve vzorku a také na koncentraci látky c. Tuto závislost popisuje Lambertův-eerův zákon = ε λcl, (1) λ kde ε λ je molární absorpční koeficient při dané vlnové délce, což je charakteristika dané látky. Tento koeficient závisí na celé řadě faktorů, mezi nejvýznamnější patří vedle vlnové délky také ph, teplota a složení roztoku (polarita rozpouštědla). Zákon přímou úměrností vysvětluje závislost absorbance na délce optické dráhy a koncentraci. Chemika zajímá většinou právě koncentrace a tudíž se v praxi volí optická dráha konstantní a obvykle rovna 1 cm. Jak zjistíme kterou část spektra látka pohlcuje? Nejsnáze tak, že budeme měřit (nebo T) v závislosti na vlnové délce. Potom závislosti (T) na vlnové délce λ říkáme spektrum látky, navíc pokud toto spektrum snímáme v ultrafialové a viditelné oblasti záření, říkáme mu UV- VIS spektrum. Z UV-VIS spektra KMnO 4 (Obr. II) je patrné, že látka vykazuje dvě výrazná absorpční maxima v oblasti cca nm a nm, právě druhé maximum odpovídá absorpci zelené barvy. Obrázek II. UV-VIS spektrum KMnO 4. I absorbance vlnová délka (nm)

4 Lambertův-eerův zákon se přímo nabízí pro aplikace v kvantitativní analytické chemii, neboť absorbanci lze relativně snadno měřit a na základě její znalosti a znalosti ε λ je možné velmi přesně stanovovat obsah analytu ve vzorku. Použití UV-VIS spektroskopie pro kvalitativní analytickou chemii je vcelku problematické, neboť reálné vzorky obsahují často komplikované směsi látek. UV-VIS spektroskopie se používá v celé řadě chemických aplikací a patří mezi nejzákladnější metody chemika. Získali jsme povědomost o základních aspektech UV-VIS spektroskopie a o jejím fundamentálním popisu. Stále však hloubavého čtenáře napadá řada otázek, proč vlastně látka absorbuje, proč absorbuje jen určitou oblast spektra a jaký je osud absorbované energie? Není od věci podotknout, že podobné otázky vedly na přelomu 19. a 20. století k formulaci kvantové teorie. Vědci si tehdy celou věc zjednodušili a položili si otázku, atomy pohlcují nebo proč horké atomy plynů emitují světlo jen o určitých vlnových délkách (viz Obr III.)? Obrázek III. Emisní čárová spektra atomů. H Ne Při bližším zkoumání struktury těchto čárových spekter objevili vědci jistou zákonitost. Zjistili, že vlnová délka emitovaného záření se dá popsat následujícím vztahem 1 R 1 1 =, n j n i n j n <, 2 2 (2) λ i kde R je tzv. Rydbergova konstanta a n j a n i jsou celá čísla (n = 1, 2, 3 ) Uvědomíme-li si nyní, že E = hν, a spojíme-li oba výrazy získáme výraz 1 1 E = hcr, 2 2 (3) n j n i který říká, že energie emitovaného fotonu je rovna přes konstanty hcr, rozdílů převrácených čtverců celých čísel. Později byla čísla n j a n i ztotožněna s hlavními kvantovými čísly. Z čárových spekter atomů se tak poprvé na nás usmál kvantový mikrosvět. Pro další vývoj kvantové teorie byly stěžejní Planckův popis záření černého tělesa, Einsteinovo vysvětlení fotoelektrického jevu, zavedení de roglieho dualismu a zejména zavedení Heisenbergova a Schrödingerova formalismu a následná ornova interpretace vlnové funkce. Vznik kvantové chemie je datován rokem 1927, kdy Heitler s Londonem publikovali výpočet vzniku vazby v systému H 2. Základní kvantová teorie je vcelku jednoduchá, avšak poněkud obtížná ze dvou pohledů. Na první pohled je nejodpudivější matematické pozadí teorie, které však po překonání jistých počátečních obtíží ukáže svou jednoduchost, účelnost a pro některé i krásu. Druhý pohled, a ten je zcela jistě nepřekonatelný, je poněkud podivné chování kvantového mikrosvěta. Podívejme se nyní jen na ty nejzákladnější podivnosti. 4

5 Planck ukázal, že látka nemůže vyměňovat energii spojitě, ale pouze po jakýchsi skocích, kvantech. Einstein a Compton ukázali dualitu v chování fotonů, tedy že foton se chová někdy jako částice jindy jako vlnění. Jedním z nejnepříjemněších vlastností mikrosvěta je však Heisenbergův princip neurčitosti, který říká, že některé dvojice veličin nelze v mikrosvětě současně změřit. Nejznámější Heisenbergovou neurčitostní dvojicí tvoří hybnost a poloha. Dovedete si představit, že v mikrosvětě, čím více víte, kde částice, je tím méně víte kam a jak rychle letí? Naopak víte-li, jak rychle a kam částice letí, nevíte, kde vlastně je. Další špek, který nám kvantová teorie připravila spočívá v tom, že systém lze dokonale popsat vlnovou funkcí Ψ. no, mohli bychom se radovat, pokud bychom znali vlnovou funkci systému, ale naše radost končí v okamžiku, kdy zjistíme, že vlnová funkce sama o sobě nemá fyzikální smysl a její druhá mocnina Ψ 2 udává pouze hustotu pravděpodobnosti nalezení částice v určitém objemovém elementu prostoru. To však ani zdaleka nejsou ty nejnepochopitelnější aspekty kvantové teorie, neboť např. existence entanglovaných párů, teprve přivádí lidský mozek k úplnému zoufalství. Vraťme se ale k otázce proč atomy absorbují či emitují jen čáry tedy pouze fotony o přesně dané vlnové délce? Jistě si vzpomenete, ve shodě s Plankovou představou, že atom je schopen pohltit či vyzářit jen určité kvantum záření, tedy jeden foton s odpovídající vlnovou délkou. Co se však děje uvnitř atomu při absorpci fotonu? tom, jak již dobře známe, je složen z jader a elektronového obalu, přičemž elektrony se vyskytují na určitých orbitalech. Také budeme říkat, že se vyskytují v určitých stavech, neboť představa orbitalu nás trošku zavádějícím způsobem nutí považovat orbital za nějakou konkrétní dráhu elektronu, přičemž tomu tak vůbec není. Představme si nejjednodušší atom vodíku H, kde se v elektronovém obalu vyskytuje pouze jeden elektron. Stav, orbital či vlnová funkce tohoto elektronu jsou popsány čtyřmi kvantovými čísly, přičemž tři z nich jsou přímým důsledkem řešení Schrödingerovy rovnice. Hlavní kvantové číslo n, vedlejší kvantové číslo l, magnetické m a spinové s tak charakterizují stav elektronu či jeho vlnovou funkci Ψ n,l,m. Základní stav elektronu v H je charakterizován čísly n = 1, l = 0, m = 0 a s = ±½ a chemicky jej zapisujeme jako 1. V atomu vodíku se však nacházejí i další možné orbitaly, které nejsou obsazeny žádným elektronem a kterým pak říkáme virtuální, jde např. o orbitaly 2s, 2p x a další. Pokud se elektron atomu vodíku vyskytuje v jiném orbitalu než, pak říkáme, že je atom vodíku v excitovaném (vzbuzeném) stavu H*. Takový stav, např. obsazení orbitalu 2s, můžeme snadno připravit, pokud dodáme elektronu energii, potřebnou na přesun mezi orbitalem a 2s a to právě ve formě jednoho kvanta. tom v excitovaném stavu je za normálních podmínek nestabilní a snaží se snížit svou energii, a proto emituje foton, který odpovídá energetickému rozdílu přechodu z tohoto stavu do stavu s nižší energií. Dosáhne-li atom základního stavu již žádné další záření nemůže emitovat. energie excitovaný (vzbuzený) stav základní stav absorpce energie emise energie Pokud si uvědomíme, že energie E n jednotlivých stavů elektronu v atomu vodíku je podle kvantové chemie úměrná převrácené hodnotě čtverce hlavního kvantového čísla n, 5

6 1 E n = k, kde k je konstanta (k = 13,6 ev), můžeme nyní odhadnout energii, kterou 2 n potřebujeme na excitaci z orbitalu do 2s, nebo energii, která se uvolní při přechodu opačném. Energie přechodu 2s je rovna E 21 = E2 E1 = k = k, (4) 4 a potom E 21 = 10,2 ev a tedy vlnová délka emitovaného nebo absorbovaného fotonu je cca 110 nm. Shoda této energie s experimentální hodnotou, jakožto i podobnost teoretického vztahu (4) se vztahem odvozeným z pozorování (2, 3), patřily k prvním úspěchům kvantové teorie. Podívejme se nyní detailněji na strukturu čárového spektra atomu vodíku, je patrné (Obr. IV), že dvě sousední vlnové délky emitovaného záření s klesající vlnovou délkou jsou stále blíž a blíž, až se dosáhne tzv. hrany (Obr. IV, H ). Hrana odpovídá excitaci elektronu do nekonečné hladiny. Začíná se nám tedy ozřejmovat souvislost mezi výstavbou elektronového obalu atomu a čárovým spektrem. Na Obr. IV je vedle čárového spektra i schéma elektronových hladin v atomu vodíku. Na obrázku jsou uvedeny navíc jména objevitelů jednotlivých částí spektra tzv. sérií. Spektrální série je charakterizována tím, že je při ní absorbováno kvantum energie vždy ze stejné hladiny (se stejným kvantovým číslem n). Energie jednotlivých čar např. v Lymanově sérii se pak řídí tímto zákonem 1 1 E = = n 1 En E1 k, n = 2, 3, (5) 1 n odkud také plyne matematický důvod pro tvar čárového spektra. Obrázek IV. Emisní čárové spektrum atomu vodíku (almerova série) a schéma elektronových hladin atomu vodíku. Podobná situace jako u atomů je u molekul, problém je však komplikován skutečností, že kvantová chemie nedovoluje přesné analytické výpočty molekul a musíme se tak uchylovat k analogiím či numerickým výpočtům. Snažme se tedy hledat co nejvíce podobností mezi světem atomů a světem molekul. Elektrony v atomech se nacházejí na určitých atomových orbitalech (označují se jako, 2s, 2p x, 2p y, 2p z ), zatímco u molekul obsazují tzv. molekulové orbitaly (ty se podobně označují jako σ, π ) Jak si můžeme molekulový orbital 6

7 postavit? Výhodné je konstruovat molekulové orbitaly kombinací atomových orbitalů na jednotlivých jádrech, s tou podmínkou, že se kombinují orbitaly s podobnou energií. Tak lze např. kombinovat orbitaly na dvou atomech vodíku. Kombinace atomových orbitalů znamená, že oba orbitaly můžeme buď sečíst nebo odečíst. Označíme-li si orbital na atomu vodíku jako a na druhém atomu jako, můžeme nyní orbitaly buď sečíst nebo odečíst, tak vzniknou dva nové molekulové orbitaly σ = + (5) σ * =, kde σ je molekulový vazebný orbital a σ* je protivazebný orbital. Označení vazebný a protivazebný pochází z toho, zda-li takový orbital přispívá či nikoliv k vazbě mezi atomy. Že vazebný orbital elektronovou hustotu na spojnici jader zvyšuje se dá naznačit následující úvahou. Elektronová hustota je úměrná čtverci vlnové funkce a tedy ( σ ) = ( + ) = * ( σ ) = ( ) = 2 +, odtud lze vidět, že vazebný elektronový orbital zvyšuje elektronovou hustotu na spojnici jader, zatímco u protivazebného orbitalu je tomu naopak. Je zvykem konstrukci molekulových orbitalů zapisovat do schémat (viz Obr. V). Na obrázku jsou také ukázány oba konstruované molekulové orbitaly (nákres orbitalu tvoří místa se stejnou elektronovou hustotou) a u protivazebného orbitalu je patrná tzv. uzlová rovina, která protíná spojnici jader. Uzlová rovina je oblast, kde je pravděpodobnost nalezení elektronu rovna nule. Obrázek V. Konstrukce molekulových orbitalů pomocí lineární kombinace atomových orbitalů. (6) + Energie 1σ σ 1 s = + σ * = 1σ Obr. V ukazuje ještě další skutečnost a to, že energie vazebného molekulového orbitalu je nižší, než energie původních atomových orbitalů. Pokud tedy systém sestávající se dvou atomů vodíku, obsadí tento stav, sníží tím svou potenciální energii a dojde ke vzniku vazby. Rozdílu mezi energií volných atomů a energií vázaných atomů říkáme vazebná energie. Podívejme se ještě, jaká by byla energetická bilance vzniku hypotetické molekuly He 2. Schéma rozložení molekulových orbitalů v takové molekule bude stejné jako u molekuly H 2, ale s tím rozdílem, že obsazením molekulového orbitalu σ dvěma elektrony se uvolní energie E, která se však záhy spotřebuje na obsazení orbitalu σ* opět dvěma elektrony a tedy E E = 0 a energetický zisk při vzniku molekuly He 2 je nulový a tudíž tato molekula jako stabilní neexistuje. Je patrné, že podobné jednoduché úvahy dovolují vyslovovat důležité závěry. 7

8 Zkuste odůvodnit, zdali může existovat stabilní systém He 2 +. Intuitivně jsme se tak naučili pracovat s řádem vazby, který je definován jako počet elektronů ve vazebných orbitalech mínus počet elektronů v protivazebných orbitalech, a rozdíl je vydělen dvěma (n vaz. n neva. )/2. Zkuste nyní spočítat vazebné řády pro H 2 (1), He 2 (0), He 2 + (1/2). Podívejme se nyní na průběh potenciální energie systému H H v závislosti na vzdálenosti obou vodíkových jader. Položme potenciální energii systému při nekonečné vzdálenosti dvou atomů H rovnu nule. udeme-li dále oba atomy přibližovat, bude energie systému klesat, až na vzdálenosti 74 pm (1 pm = m) dosáhne svého minima. S dalším přibližováním obou atomů začne potenciální energie systému opět vzrůstat a to z toho důvodu, že se začnou uplatňovat jaderné odpudivé síly. Vzdálenosti, které odpovídá minimum potenciální energie říkáme vazebná vzdálenost a hloubce tohoto minima říkáme energie vazebná *. Závislosti potenciální energie systému na atomových souřadnicích se říká (hyper)plocha potenciální energie a jak uvidíme za chvíli patří mezi ústřední pojmy ve výpočetní chemii. Než se však pustíme do cestování po ploše potenciální energie, vraťme se ke spektroskopii a vysvětleme si, proč molekula absorbuje v pásech, zatímco atomy absorbují v čarách. Vznikem jednoduché molekuly H 2 se velmi dramaticky změní možnosti a chování takového systému. Totiž z kulově symetrických atomů vzniká molekula, která má nižší symetrii a vetší počet stupňů volnosti. Molekula H 2, tak získá např. nové možnosti rotační a také vibrační. Podívejme se nyní blíže na vibraci. Dva vázané atomy H v molekule H 2 jsou v neustálém vzájemném pohybu tedy kmitají. Tento kmitavý pohyb si lze představit tak, jako by oba atomy byly vázány pružinou. Kmitavý pohyb atomů neustane ani pokud systém ochladíme na teplotu absolutní nuly 0 K, protože pokud by ustal, porušili bychom Heisenbergovu relaci neurčitosti hybnost vs. poloha. Tomuto kmitání se říká kmitání nulového bodu nebo základní vibrační mód. Teď opět zpět ke spektroskopii, víme, že při absorpci kvanta záření v UV-VIS oblasti dojde k excitaci elektronu (jeho přechodu do virtuálního orbitalu). Situace v molekule je však bohatší nežli v atomu a každý elektronový stav (tedy základní, první excitovaný atd.) je navíc rozmnožen jednotlivými vibračními stavy (Obr. VI), z toho důvodu, můžeme spatřit ve absorpčním elektronovém spektru jemnější strukturu. Navíc při provádění skutečného měření UV-VIS spekter nepracujeme s jednou molekulou, ale se systémem molekul např. s krystalem či roztokem, kde je řádově molekul. V takovém případě do hry vstupuje i vliv okolních molekul a v důsledku toho, se jednoduché spektrum jedné molekuly slije do spektrálního pásu systému molekul (Obr. VI). * zcela precizně je potřeba poznamenat, že tato hodnota je menší (v absolutní hodnotě větší) nežli skutečná vazebná energie a to o ½ hν, kde ν je frekvence nulového vibračního kmitání 8

9 Obrázek VI. Jemná vibrační struktura elektronových stavů s vyznačenými přechody a vznik pásu ve spektru vzorku v závislosti na počtu molekul. Teď tedy vidíme souvislosti a podobnosti mezi absorpčním spektrem atomu a molekuly a také důvody, proč atomy absorbují pouze v čarách zatímco molekuly a zejména jejich systémy v pásech. Nakonec se věnujme praktickým aplikacím kvantové chemie. Jak již bylo zmíněno tvoří plocha potenciální energie v aplikované kvantové chemii ústřední pojem a to hned z několika důvodů. Znalost této plochy dovoluje hovořit o mechanismu reakce, aktivační bariéře reakce a také o energetickém zabarvení reakce, tedy jsme schopni postihnout jak kinetiku tak i termodynamiku chemické reakce! Dále znalost této plochy pro základní i excitované stavy dovoluje vypočítat UV-VIS absorpční spektra. Znalost tvaru plochy v okolí struktury dané sloučeniny dovoluje vypočítat tzv. infračervená spektra (tedy spektra jež dovolují studovat zmíněné vibrace molekul). Znalost plochy navíc umožňuje vyslovit preference stability jednotlivých izomerů či konformerů. Cestování po této ploše nám dále dovoluje hledat možné geometrické uspořádání atomů v molekule. Jak je patrné hyperplocha potenciální energie dovoluje mnoho, ale za její znalost stojí mnoho úsilí a to zejména počítačů. Současného kvantového chemika si totiž vůbec nepředstavujme jako šíleného rozcuchaného vědce, který čmárá po papíře šílené a nesrozumitelné vzorce, mnohem lepší představa je 9

10 představa člověka běhajícího v tričku a obhospodařujícího několik desítek či stovek počítačů nejčastěji spojených do počítačové farmy. Je to tedy člověk, který umí vedle kvantové teorie také pracovat s počítači a programovat. Existuje také řada komerčních programů, které dovolují kvantově chemické výpočty. Na závěr si ukážeme užitečnost znalosti hyperplochy potenciální energie. Definujme reakční koordinátu, což je energeticky nejméně náročná cesta mezi oblastí reaktantů a produktů přes sedlový bod tedy tranzitní stav. Rozdíl v energii reaktantů a tranzitního stavu ovlivňuje rychlost chemické reakce, neboť platí že k = e # G RT. Rozdíl v energiích reaktantů a produktů hovoří o termodynamice reakce čili o rovnováze, neboť platí, že G = RT ln K. G # rychlost G rovnováha 10

Základy fyzikálněchemických

Základy fyzikálněchemických Základy fyzikálněchemických metod Fyzikálně-chemické metody optické metody elektrochemické metody separační metody kalorimetrické metody radiochemické metody ostatní metody Optické metody Oko je citlivé

Více

Stručný úvod do spektroskopie

Stručný úvod do spektroskopie Vzdělávací soustředění studentů projekt KOSOAP Slunce, projevy sluneční aktivity a využití spektroskopie v astrofyzikálním výzkumu Stručný úvod do spektroskopie Ing. Libor Lenža, Hvězdárna Valašské Meziříčí,

Více

Aplikovaná optika. Optika. Vlnová optika. Geometrická optika. Kvantová optika. - pracuje s čistě geometrickými představami

Aplikovaná optika. Optika. Vlnová optika. Geometrická optika. Kvantová optika. - pracuje s čistě geometrickými představami Aplikovaná optika Optika Geometrická optika Vlnová optika Kvantová optika - pracuje s čistě geometrickými představami - zanedbává vlnovou a kvantovou povahu světla - elektromagnetická teorie světla -světlo

Více

Spektroskopie v UV-VIS oblasti. UV-VIS spektroskopie. Roztok KMnO 4. pracuje nejčastěji v oblasti 200-800 nm

Spektroskopie v UV-VIS oblasti. UV-VIS spektroskopie. Roztok KMnO 4. pracuje nejčastěji v oblasti 200-800 nm Spektroskopie v UV-VIS oblasti UV-VIS spektroskopie pracuje nejčastěji v oblasti 2-8 nm lze měřit i < 2 nm či > 8 nm UV VIS IR Ultra Violet VISible Infra Red Roztok KMnO 4 roztok KMnO 4 je červenofialový

Více

Molekulová spektroskopie 1. Chemická vazba, UV/VIS

Molekulová spektroskopie 1. Chemická vazba, UV/VIS Molekulová spektroskopie 1 Chemická vazba, UV/VIS 1 Chemická vazba Silová interakce mezi dvěma atomy. Chemické vazby jsou soudržné síly působící mezi jednotlivými atomy nebo ionty v molekulách. Chemická

Více

SPEKTRÁLNÍ METODY. Ing. David MILDE, Ph.D. Katedra analytické chemie Tel.: ; (c) David MILDE,

SPEKTRÁLNÍ METODY. Ing. David MILDE, Ph.D. Katedra analytické chemie Tel.: ;   (c) David MILDE, SEKTRÁLNÍ METODY Ing. David MILDE, h.d. Katedra analytické chemie Tel.: 585634443; E-mail: david.milde@upol.cz (c) -2008 oužitá a doporučená literatura Němcová I., Čermáková L., Rychlovský.: Spektrometrické

Více

Stavba atomů a molekul

Stavba atomů a molekul Stavba atomů a molekul Michal Otyepka V prezentaci jsou použity obrázky z řady zdrojů, které nejsou důsledně citovány, tímto se všem dotčeným omlouvám. Vidět znamená věřit Úvod l cíle seznámit studenty

Více

ELEKTRONOVÝ OBAL ATOMU. kladně nabitá hmota. elektron

ELEKTRONOVÝ OBAL ATOMU. kladně nabitá hmota. elektron MODELY ATOMU ELEKTRONOVÝ OBAL ATOMU Na základě experimentálních výsledků byly vytvořeny různé teorie o struktuře atomu, tzv. modely atomu. Thomsonův model: Roku 1897 se jako první pokusil o popis stavby

Více

Úvod do spektrálních metod pro analýzu léčiv

Úvod do spektrálních metod pro analýzu léčiv Evropský sociální fond Praha & EU: Investujeme do vaší budoucnosti Úvod do spektrálních metod pro analýzu léčiv Pavel Matějka, Vadym Prokopec pavel.matejka@vscht.cz pavel.matejka@gmail.com Vadym.Prokopec@vscht.cz

Více

Emise vyvolaná působením fotonů nebo částic

Emise vyvolaná působením fotonů nebo částic Emise vyvolaná působením fotonů nebo částic PES (fotoelektronová spektroskopie) XPS (rentgenová fotoelektronová spektroskopie), ESCA (elektronová spektroskopie pro chemickou analýzu) UPS (ultrafialová

Více

Úvod do laserové techniky KFE FJFI ČVUT Praha Michal Němec, 2014. Plynové lasery. Plynové lasery většinou pracují v kontinuálním režimu.

Úvod do laserové techniky KFE FJFI ČVUT Praha Michal Němec, 2014. Plynové lasery. Plynové lasery většinou pracují v kontinuálním režimu. Aktivní prostředí v plynné fázi. Plynové lasery Inverze populace hladin je vytvářena mezi energetickými hladinami některé ze složek plynu - atomy, ionty nebo molekuly atomární, iontové, molekulární lasery.

Více

Barevné principy absorpce a fluorescence

Barevné principy absorpce a fluorescence Barevné principy absorpce a fluorescence Pokročilé biofyzikální metody v experimentální biologii Ctirad Hofr 27.9.2007 2 1 Světlo je elektromagnetické vlnění Skládá se z elektrické složky a magnetické

Více

Struktura atomů a molekul

Struktura atomů a molekul Struktura atomů a molekul Obrazová příloha Michal Otyepka tento text byl vysázen systémem L A TEX2 ε ii Úvod Dokument obsahuje všechny obrázky tak, jak jsou uvedeny ve druhém vydání skript Struktura atomů

Více

13. Spektroskopie základní pojmy

13. Spektroskopie základní pojmy základní pojmy Spektroskopicky významné OPTICKÉ JEVY absorpce absorpční spektrometrie emise emisní spektrometrie rozptyl rozptylové metody Evropský sociální fond Praha & EU: Investujeme do vaší budoucnosti

Více

Elektronový obal atomu

Elektronový obal atomu Elektronový obal atomu Ondřej Havlíček.ročník F-Vt/SŠ Jsoucno je vždy něco, co jsme si sami zkonstruovali ve své mysli. Podstata takovýchto konstrukcí nespočívá v tom, že by byly odvozeny ze smyslových

Více

R10 F Y Z I K A M I K R O S V Ě T A. R10.1 Fotovoltaika

R10 F Y Z I K A M I K R O S V Ě T A. R10.1 Fotovoltaika Fyzika pro střední školy II 84 R10 F Y Z I K A M I K R O S V Ě T A R10.1 Fotovoltaika Sluneční záření je spojeno s přenosem značné energie na povrch Země. Její velikost je dána sluneční neboli solární

Více

Diskutujte, jak široký bude pás spojený s fosforescencí versus fluorescencí. Udělejte odhad v cm -1.

Diskutujte, jak široký bude pás spojený s fosforescencí versus fluorescencí. Udělejte odhad v cm -1. S použitím modelu volného elektronu (=částice v krabici) spočtěte vlnovou délku a vlnočet nejdlouhovlnějšího elektronového přechodu u molekuly dekapentaenu a oktatetraenu. Diskutujte polohu absorpčního

Více

Barevné principy absorpce a fluorescence

Barevné principy absorpce a fluorescence Barevné principy absorpce a fluorescence Pokročilé biofyzikální metody v experimentální biologii Ctirad Hofr Světlo je elektromagnetické vlnění Skládá se z elektrické složky a magnetické složky, které

Více

Atomové jádro Elektronový obal elektron (e) záporně proton (p) kladně neutron (n) elektroneutrální

Atomové jádro Elektronový obal elektron (e) záporně proton (p) kladně neutron (n) elektroneutrální STAVBA ATOMU Výukový materiál pro základní školy (prezentace). Zpracováno v rámci projektu Snížení rizik ohrožení zdraví člověka a životního prostředí podporou výuky chemie na ZŠ. Číslo projektu: CZ.1.07/1.1.16/02.0018

Více

Molekuly 1 12/4/2011. Molekula definice IUPAC. Molekuly. Proč existují molekuly? Kosselův model. Představy o molekulách

Molekuly 1 12/4/2011. Molekula definice IUPAC. Molekuly. Proč existují molekuly? Kosselův model. Představy o molekulách 1/4/011 Molekuly 1 Molekula definice IUPC elektricky neutrální entita sestávající z více nežli jednoho atomu. Přesně, molekula, v níž je počet atomů větší nežli jedna, musí odpovídat snížení na ploše potenciální

Více

ELEKTROMAGNETICKÉ ZÁŘENÍ

ELEKTROMAGNETICKÉ ZÁŘENÍ VY_32_INOVACE_FY.16 ELEKTROMAGNETICKÉ ZÁŘENÍ Autorem materiálu a všech jeho částí, není-li uvedeno jinak, je Jiří Kalous Základní a mateřská škola Bělá nad Radbuzou, 2011 Elektromagnetické záření Jakýkoli

Více

Základy spektroskopie a její využití v astronomii

Základy spektroskopie a její využití v astronomii Ing. Libor Lenža, Hvězdárna Valašské Meziříčí, p. o. Základy spektroskopie a její využití v astronomii Hvězdárna Valašské Meziříčí, p. o. Krajská hvezdáreň v Žiline Světlo x záření Jak vypadá spektrum?

Více

ZÁŘENÍ V ASTROFYZICE

ZÁŘENÍ V ASTROFYZICE ZÁŘENÍ V ASTROFYZICE Plazmový vesmír Uvádí se, že 99 % veškeré hmoty ve vesmíru je v plazmovém skupenství (hvězdy, mlhoviny, ) I na Zemi se vyskytuje plazma, např. v podobě blesků, polárních září Ve sluneční

Více

Počátky kvantové mechaniky. Petr Beneš ÚTEF

Počátky kvantové mechaniky. Petr Beneš ÚTEF Počátky kvantové mechaniky Petr Beneš ÚTEF Úvod Stav fyziky k 1. 1. 1900 Hypotéza atomu velmi rozšířená, ne vždy však přijatá. Atomy bodové, není jasné, jak se liší atomy jednotlivých prvků. Elektron byl

Více

37 MOLEKULY. Molekuly s iontovou vazbou Molekuly s kovalentní vazbou Molekulová spektra

37 MOLEKULY. Molekuly s iontovou vazbou Molekuly s kovalentní vazbou Molekulová spektra 445 37 MOLEKULY Molekuly s iontovou vazbou Molekuly s kovalentní vazbou Molekulová spektra Soustava stabilně vázaných atomů tvoří molekulu. Podle počtu atomů hovoříme o dvoj-, troj- a více atomových molekulách.

Více

λ, (20.1) 3.10-6 infračervené záření ultrafialové γ a kosmické mikrovlny

λ, (20.1) 3.10-6 infračervené záření ultrafialové γ a kosmické mikrovlny Elektromagnetické vlny Optika, část fyziky zabývající se světlem, patří spolu s mechanikou k nejstarším fyzikálním oborům. Podle jedné ze starověkých teorií je světlo vyzařováno z oka a oko si jím ohmatává

Více

Vybrané spektroskopické metody

Vybrané spektroskopické metody Vybrané spektroskopické metody a jejich porovnání s Ramanovou spektroskopií Předmět: Kapitoly o nanostrukturách (2012/2013) Autor: Bc. Michal Martinek Školitel: Ing. Ivan Gregora, CSc. Obsah přednášky

Více

Světlo jako elektromagnetické záření

Světlo jako elektromagnetické záření Světlo jako elektromagnetické záření Základní pojmy: Homogenní prostředí prostředí, jehož dané vlastnosti jsou ve všech místech v prostředí stejné. Izotropní prostředí prostředí, jehož dané vlastnosti

Více

Spektroskopické metody. převážně ve viditelné, ultrafialové a blízké infračervené oblasti

Spektroskopické metody. převážně ve viditelné, ultrafialové a blízké infračervené oblasti Spektroskopické metody převážně ve viditelné, ultrafialové a blízké infračervené oblasti Elektromagnetické záření Elektromagnetické záření je postupné vlnění elektromagnetického pole složeného z kombinace

Více

Struktura elektronového obalu

Struktura elektronového obalu Projekt: Inovace oboru Mechatronik pro Zlínský kraj Registrační číslo: CZ.1.07/1.1.08/03.0009 Struktura elektronového obalu Představy o modelu atomu se vyvíjely tak, jak se zdokonalovaly možnosti vědy

Více

6.2.8 Vlnová funkce. ψ nemá (zatím?) žádný fyzikální smysl, fyzikální smysl má funkce. Předpoklady: 060207

6.2.8 Vlnová funkce. ψ nemá (zatím?) žádný fyzikální smysl, fyzikální smysl má funkce. Předpoklady: 060207 6..8 Vlnová funkce ředpoklady: 06007 edagogická poznámka: Tato hodina není příliš středoškolská. Zařadil jsem ji kvůli tomu, aby žáci měli alespoň přibližnou představu o tom, jak se v kvantové fyzice pracuje.

Více

FYZIKA 4. ROČNÍK. Kvantová fyzika. Fotoelektrický jev (FJ)

FYZIKA 4. ROČNÍK. Kvantová fyzika. Fotoelektrický jev (FJ) Stěny černého tělesa mohou vysílat záření jen po energetických kvantech (M.Planck-1900). Velikost kvanta energie je E = h f f - frekvence záření, h - konstanta Fotoelektrický jev (FJ) - dopadající záření

Více

Látkové množství. 6,022 10 23 atomů C. Přípravný kurz Chemie 07. n = N. Doporučená literatura. Látkové množství n. Avogadrova konstanta N A

Látkové množství. 6,022 10 23 atomů C. Přípravný kurz Chemie 07. n = N. Doporučená literatura. Látkové množství n. Avogadrova konstanta N A Doporučená literatura Přípravný kurz Chemie 2006/07 07 RNDr. Josef Tomandl, Ph.D. Mailto: tomandl@med.muni.cz Předmět: Přípravný kurz chemie J. Vacík a kol.: Přehled středoškolské chemie. SPN, Praha 1990,

Více

Praktikum III - Optika

Praktikum III - Optika Oddělení fyzikálních praktik při Kabinetu výuky obecné fyziky MFF UK Praktikum III - Optika Úloha č. 13 Název: Vlastnosti rentgenového záření Pracoval: Matyáš Řehák stud.sk.: 13 dne: 3. 4. 2008 Odevzdal

Více

Jaký obraz vytvoří rovinné zrcadlo? Zdánlivý, vzpřímený, stejně velký. Jaký obraz vytvoří vypuklé zrcadlo? Zdánlivý, vzpřímený, zmenšený

Jaký obraz vytvoří rovinné zrcadlo? Zdánlivý, vzpřímený, stejně velký. Jaký obraz vytvoří vypuklé zrcadlo? Zdánlivý, vzpřímený, zmenšený Jan Olbrecht Jaký obraz vytvoří rovinné zrcadlo? Zdánlivý, vzpřímený, stejně velký Jaký obraz vytvoří vypuklé zrcadlo? Zdánlivý, vzpřímený, zmenšený Jaký typ lomu nastane při průchodu světla z opticky

Více

Učební texty z fyziky 2. A OPTIKA. Obor zabývající se poznatky o a zákonitostmi světelných jevů. V posledních letech rozvoj optiky vynález a využití

Učební texty z fyziky 2. A OPTIKA. Obor zabývající se poznatky o a zákonitostmi světelných jevů. V posledních letech rozvoj optiky vynález a využití OPTIKA Obor zabývající se poznatky o a zákonitostmi světelných jevů Světlo je vlnění V posledních letech rozvoj optiky vynález a využití Podstata světla Světlo je elektromagnetické vlnění Zdrojem světla

Více

Molekuly 1 21.09.13. Molekula definice IUPAC. Proč existují molekuly? Molekuly. Kosselův model. Představy o molekulách. mezi atomy vzniká vazba

Molekuly 1 21.09.13. Molekula definice IUPAC. Proč existují molekuly? Molekuly. Kosselův model. Představy o molekulách. mezi atomy vzniká vazba C e l k o v á e n e r g i e 1.09.13 Molekuly 1 Molekula definice IUPAC l elektricky neutrální entita sestávající z více nežli jednoho atomu. Přesně, molekula, v níž je počet atomů větší nežli jedna, musí

Více

Atomové jádro, elektronový obal

Atomové jádro, elektronový obal Atomové jádro, elektronový obal 1 / 9 Atomové jádro Atomové jádro je tvořeno protony a neutrony Prvek je látka skládající se z atomů se stejným počtem protonů Nuklid je systém tvořený prvky se stejným

Více

Vybrané podivnosti kvantové mechaniky

Vybrané podivnosti kvantové mechaniky Vybrané podivnosti kvantové mechaniky Pole působnosti kvantové mechaniky Středem zájmu KM jsou mikroskopické objekty Typické rozměry 10 10 až 10 16 m Typické energie 10 22 až 10 12 J Studované objekty:

Více

[KVANTOVÁ FYZIKA] K katoda. A anoda. M mřížka

[KVANTOVÁ FYZIKA] K katoda. A anoda. M mřížka 10 KVANTOVÁ FYZIKA Vznik kvantové fyziky zapříčinilo několik základních jevů, které nelze vysvětlit pomocí klasické fyziky. Z tohoto důvodu musela vzniknout nová teorie, která by je přijatelně vysvětlila.

Více

Absorpční fotometrie

Absorpční fotometrie Absorpční fotometrie - v ultrafialové (UV) a viditelné (VIS) oblasti přechody mezi elektronovými stavy +... - v infračervené (IČ) oblasti přechody mezi vibračními stavy +... - v mikrovlnné oblasti přechody

Více

Jméno a příjmení. Ročník. Měřeno dne. 8.4.2013 Příprava Opravy Učitel Hodnocení. Fotoelektrický jev a Planckova konstanta

Jméno a příjmení. Ročník. Měřeno dne. 8.4.2013 Příprava Opravy Učitel Hodnocení. Fotoelektrický jev a Planckova konstanta FYZIKÁLNÍ PRAKTIKUM Ústav fyziky FEKT VUT BRNO Jméno a příjmení Petr Švaňa Ročník 1 Předmět IFY Kroužek Spolupracoval Měřeno dne Odevzdáno dne Ladislav Šulák 25. 3. 2013 8.4.2013 Příprava Opravy Učitel

Více

Rentgenová spektrální analýza Elektromagnetické záření s vlnovou délkou 10-2 až 10 nm

Rentgenová spektrální analýza Elektromagnetické záření s vlnovou délkou 10-2 až 10 nm Rtg. záření: Rentgenová spektrální analýza Elektromagnetické záření s vlnovou délkou 10-2 až 10 nm Vznik rtg. záření: 1. Rtg. záření se spojitým spektrem vzniká při prudkém zabrzdění urychlených elektronů.

Více

PSK1-14. Optické zdroje a detektory. Bohrův model atomu. Vyšší odborná škola a Střední průmyslová škola, Božetěchova 3 Ing. Marek Nožka.

PSK1-14. Optické zdroje a detektory. Bohrův model atomu. Vyšší odborná škola a Střední průmyslová škola, Božetěchova 3 Ing. Marek Nožka. PSK1-14 Název školy: Autor: Anotace: Vyšší odborná škola a Střední průmyslová škola, Božetěchova 3 Ing. Marek Nožka Optické zdroje a detektory Vzdělávací oblast: Informační a komunikační technologie Předmět:

Více

Kapitoly z fyzikální chemie KFC/KFCH. VII. Spektroskopie a fotochemie

Kapitoly z fyzikální chemie KFC/KFCH. VII. Spektroskopie a fotochemie Kapitoly z fyzikální chemie KFC/KFCH VII. Spektroskopie a fotochemie Karel Berka Univerzita Palackého v Olomouci Katedra Fyzikální chemie karel.berka@upol.cz Spektroskopie Analýza světla Excitované Absorbované

Více

Přednáška IX: Elektronová spektroskopie II.

Přednáška IX: Elektronová spektroskopie II. Přednáška IX: Elektronová spektroskopie II. 1 Försterův resonanční přenos energie Pravděpodobnost (rychlost) přenosu je určená jako: k ret 1 = τ 0 D R r 0 6 0 τ D R 0 r Doba života donoru v excitovaném

Více

Vnitřní energie. Teplo. Tepelná výměna.

Vnitřní energie. Teplo. Tepelná výměna. Vnitřní energie. Teplo. Tepelná výměna. A) Výklad: Vnitřní energie vnitřní energie označuje součet celkové kinetické energie částic (tj. rotační + vibrační + translační energie) a celkové polohové energie

Více

Fyzika, maturitní okruhy (profilová část), školní rok 2014/2015 Gymnázium INTEGRA BRNO

Fyzika, maturitní okruhy (profilová část), školní rok 2014/2015 Gymnázium INTEGRA BRNO 1. Jednotky a veličiny soustava SI odvozené jednotky násobky a díly jednotek skalární a vektorové fyzikální veličiny rozměrová analýza 2. Kinematika hmotného bodu základní pojmy kinematiky hmotného bodu

Více

Vznik a šíření elektromagnetických vln

Vznik a šíření elektromagnetických vln Vznik a šíření elektromagnetických vln Hlavní body Rozšířený Coulombův zákon lektromagnetická vlna ve vakuu Zdroje elektromagnetických vln Přehled elektromagnetických vln Foton vlna nebo částice Fermatův

Více

Domácí úlohy ke kolokviu z předmětu Panorama fyziky II Tomáš Krajča, , Jaro 2008

Domácí úlohy ke kolokviu z předmětu Panorama fyziky II Tomáš Krajča, , Jaro 2008 Domácí úlohy ke kolokviu z předmětu Panorama fyziky II Tomáš Krajča, 255676, Jaro 2008 Úloha 1: Jaká je vzdálenost sousedních atomů v hexagonální struktuře grafenové roviny? Kolik atomů je v jedné rovině

Více

FYZIKA MIKROSVĚTA. Mgr. Jan Ptáčník - GJVJ - Fyzika - Fyzika mikrosvěta - 3. ročník

FYZIKA MIKROSVĚTA. Mgr. Jan Ptáčník - GJVJ - Fyzika - Fyzika mikrosvěta - 3. ročník FYZIKA MIKROSVĚTA Mgr. Jan Ptáčník - GJVJ - Fyzika - Fyzika mikrosvěta - 3. ročník Mikrosvět Svět o rozměrech 10-9 až 10-18 m. Mikrosvět není zmenšeným makrosvětem! Chování v mikrosvětě popisuje kvantová

Více

10. Energie a její transformace

10. Energie a její transformace 10. Energie a její transformace Energie je nejdůležitější vlastností hmoty a záření. Je obsažena v každém kousku hmoty i ve světelném paprsku. Je ve vesmíru a všude kolem nás. S energií se setkáváme na

Více

Zdroje optického záření

Zdroje optického záření Metody optické spektroskopie v biofyzice Zdroje optického záření / 1 Zdroje optického záření tepelné výbojky polovodičové lasery synchrotronové záření Obvykle se charakterizují zářivostí (zářivý výkon

Více

Otázka: Stavba atomu. Předmět: Chemie. Přidal(a): Kuba Kubikula

Otázka: Stavba atomu. Předmět: Chemie. Přidal(a): Kuba Kubikula Otázka: Stavba atomu Předmět: Chemie Přidal(a): Kuba Kubikula Atom = základní stavební částice všech látek Atomisté: Leukippos zakladatelem atomismu 5 st. př. n. l. Demokritos charakterizoval, že hmota

Více

Viková, M. : ZÁŘENÍ II. Martina Viková. LCAM DTM FT TU Liberec, (hranol, mřížka) štěrbina. Přednášky z : Textilní fyzika

Viková, M. : ZÁŘENÍ II. Martina Viková. LCAM DTM FT TU Liberec, (hranol, mřížka) štěrbina. Přednášky z : Textilní fyzika Záření II Martina Viková LCAM DTM FT TU Liberec, martina.vikova@vslib.cz kolimátor dalekohled štěrbina (hranol, mřížka) SPEKTRA LÁTEK L I Zářící zdroje vysílají záření závislé na jejich chemickém složení

Více

Moravské gymnázium Brno s.r.o. RNDr. Miroslav Štefan

Moravské gymnázium Brno s.r.o. RNDr. Miroslav Štefan Číslo projektu Název školy Autor Tematická oblast Ročník CZ.1.07/1.5.00/34.0743 Moravské gymnázium Brno s.r.o. RNDr. Miroslav Štefan Chemie ATOM 1. ročník Datum tvorby 11.10.2013 Anotace a) určeno pro

Více

Fyzikální praktikum pro nefyzikální obory Proč vidíme viditelné světlo? (doplňkový materiál)

Fyzikální praktikum pro nefyzikální obory Proč vidíme viditelné světlo? (doplňkový materiál) Úloha č. 7 Fyzikální praktikum pro nefyzikální obory Proč vidíme viditelné světlo? (doplňkový materiál) Co je světlo? Již od sedmdesátých let 19. století víme, že světlo je elektromagnetické vlnění, respektive

Více

The acquisition of science competencies using ICT real time experiments COMBLAB. Krásný skleník. K čemu je dobrá spektroskopie?

The acquisition of science competencies using ICT real time experiments COMBLAB. Krásný skleník. K čemu je dobrá spektroskopie? Krásný skleník K čemu je dobrá spektroskopie? V časopise Zahrádkář se v dopisech čtenářů objevil tento problém: Pan Sklenička se rozhodl postavit na zahradě nový skleník. Bylo to na popud jeho manželky,

Více

Fyzikální sekce přírodovědecké fakulty Masarykovy univerzity v Brně FYZIKÁLNÍ PRAKTIKUM. Praktikum z pevných látek (F6390)

Fyzikální sekce přírodovědecké fakulty Masarykovy univerzity v Brně FYZIKÁLNÍ PRAKTIKUM. Praktikum z pevných látek (F6390) Fyzikální sekce přírodovědecké fakulty Masarykovy univerzity v Brně FYZIKÁLNÍ PRAKTIKUM Praktikum z pevných látek (F6390) Zpracoval: Michal Truhlář Naměřeno: 6. března 2007 Obor: Fyzika Ročník: III Semestr:

Více

Hranolový spektrometr

Hranolový spektrometr Hranolový spektrometr a vodíkové spektrum Ú k o l y 1. Okalibrujte hranolový spektro.. Určente vlnové délky spektrálních čar vodíkové výbojky. 3. Určente kvantové elektronové přechody v atomu vodíku. 4.

Více

POZOROVÁNÍ SLUNCE VE SPEKTRÁLNÍCH ČARÁCH. Libor Lenža Hvězdárna Valašské Meziříčí, p. o.

POZOROVÁNÍ SLUNCE VE SPEKTRÁLNÍCH ČARÁCH. Libor Lenža Hvězdárna Valašské Meziříčí, p. o. POZOROVÁNÍ SLUNCE VE SPEKTRÁLNÍCH ČARÁCH Libor Lenža Hvězdárna Valašské Meziříčí, p. o. Obsah 1. Co jsou to spektrální čáry? 2. Historie a současnost (přístroje, družice aj.) 3. Význam pro sluneční fyziku

Více

Kmity a rotace molekul

Kmity a rotace molekul Kmity a rotace moleul Svět moleul je neustále v pohybu l eletrony se pohybují oolo jader l jádra mitají olem rovnovážných poloh l moleuly rotují a přesouvají se Ion H + podrobněji Kmity vibrace moleul

Více

SBÍRKA ŘEŠENÝCH FYZIKÁLNÍCH ÚLOH

SBÍRKA ŘEŠENÝCH FYZIKÁLNÍCH ÚLOH SBÍRKA ŘEŠENÝCH FYZIKÁLNÍCH ÚLOH MECHANIKA MOLEKULOVÁ FYZIKA A TERMIKA ELEKTŘINA A MAGNETISMUS KMITÁNÍ A VLNĚNÍ OPTIKA FYZIKA MIKROSVĚTA ATOM, ELEKTRONOVÝ OBAL 1) Sestavte tabulku: a) Do prvního sloupce

Více

Radioterapie. X31LET Lékařská technika Jan Havlík Katedra teorie obvodů xhavlikj@fel.cvut.cz

Radioterapie. X31LET Lékařská technika Jan Havlík Katedra teorie obvodů xhavlikj@fel.cvut.cz Radioterapie X31LET Lékařská technika Jan Havlík Katedra teorie obvodů xhavlikj@fel.cvut.cz Radioterapie je klinický obor využívající účinků ionizujícího záření v léčbě jak zhoubných, tak nezhoubných nádorů

Více

Úvod do moderní fyziky. lekce 3 stavba a struktura atomu

Úvod do moderní fyziky. lekce 3 stavba a struktura atomu Úvod do moderní fyziky lekce 3 stavba a struktura atomu Vývoj představ o stavbě atomu 1904 J. J. Thomson pudinkový model atomu 1909 H. Geiger, E. Marsden experiment s ozařováním zlaté fólie alfa částicemi

Více

SPEKTROMETRIE. aneb co jsem se dozvěděla. autor: Zdeňka Baxová

SPEKTROMETRIE. aneb co jsem se dozvěděla. autor: Zdeňka Baxová SPEKTROMETRIE aneb co jsem se dozvěděla autor: Zdeňka Baxová FTIR spektrometrie analytická metoda identifikace látek (organických i anorganických) všech skupenství měříme pohlcení IČ záření (o různé vlnové

Více

Termodynamika (td.) se obecně zabývá vzájemnými vztahy a přeměnami různých druhů

Termodynamika (td.) se obecně zabývá vzájemnými vztahy a přeměnami různých druhů Termodynamika (td.) se obecně zabývá vzájemnými vztahy a přeměnami různých druhů energií (mechanické, tepelné, elektrické, magnetické, chemické a jaderné) při td. dějích. Na rozdíl od td. cyklických dějů

Více

Vlnění, optika mechanické kmitání a vlnění zvukové vlnění elmag. vlny, světlo a jeho šíření zrcadla a čočky, oko druhy elmag. záření, rentgenové z.

Vlnění, optika mechanické kmitání a vlnění zvukové vlnění elmag. vlny, světlo a jeho šíření zrcadla a čočky, oko druhy elmag. záření, rentgenové z. Vlnění, optika mechanické kmitání a vlnění zvukové vlnění elmag. vlny, světlo a jeho šíření zrcadla a čočky, oko druhy elmag. záření, rentgenové z. Mechanické vlnění představte si závaží na pružině, které

Více

Otázka: Základní chemické pojmy. Předmět: Chemie. Přidal(a): berushka. Základní chemické pojmy

Otázka: Základní chemické pojmy. Předmět: Chemie. Přidal(a): berushka. Základní chemické pojmy Otázka: Základní chemické pojmy Předmět: Chemie Přidal(a): berushka Základní chemické pojmy ATOM nejmenší částice běžné hmoty částice, kterou nemůžeme chemickými prostředky dále dělit (fyzickými ale ano

Více

Inovace výuky prostřednictvím šablon pro SŠ

Inovace výuky prostřednictvím šablon pro SŠ Název projektu Číslo projektu Název školy Autor Název šablony Název DUMu Stupeň a typ vzdělávání Vzdělávací oblast Vzdělávací obor Tematický okruh Inovace výuky prostřednictvím šablon pro SŠ CZ.1.07/1.5.00/34.0748

Více

ATOM. Autor: Mgr. Stanislava Bubíková. Datum (období) tvorby: 25. 7. 2012. Ročník: osmý

ATOM. Autor: Mgr. Stanislava Bubíková. Datum (období) tvorby: 25. 7. 2012. Ročník: osmý ATOM Autor: Mgr. Stanislava Bubíková Datum (období) tvorby: 25. 7. 2012 Ročník: osmý Vzdělávací oblast: Člověk a příroda / Chemie / Částicové složení látek a chemické prvky 1 Anotace: Žáci se seznámí se

Více

STŘEDNÍ ODBORNÁ ŠKOLA a STŘEDNÍ ODBORNÉ UČILIŠTĚ, Česká Lípa, 28. října 2707, příspěvková organizace

STŘEDNÍ ODBORNÁ ŠKOLA a STŘEDNÍ ODBORNÉ UČILIŠTĚ, Česká Lípa, 28. října 2707, příspěvková organizace Název školy: Číslo a název projektu: Číslo a název šablony klíčové aktivity: Označení materiálu: Typ materiálu: STŘEDNÍ ODBORNÁ ŠKOLA a STŘEDNÍ ODBORNÉ UČILIŠTĚ, Česká Lípa, 28. října 2707, příspěvková

Více

Opakování: shrnutí základních poznatků o struktuře atomu

Opakování: shrnutí základních poznatků o struktuře atomu 11. Polovodiče Polovodiče jsou krystalické nebo amorfní látky, jejichž elektrická vodivost leží mezi elektrickou vodivostí kovů a izolantů a závisí na teplotě nebo dopadajícím optickém záření. Elektrické

Více

Chemické složení vesmíru

Chemické složení vesmíru Společně pro výzkum, rozvoj a inovace - CZ/FMP.17A/0436 Chemické složení vesmíru Jak sledujeme chemické složení ve vesmíru? Libor Lenža, Hvězdárna Valašské Meziříčí, p. o. Mendelova univerzita v Brně,

Více

Název a číslo materiálu VY_32_INOVACE_ICT_FYZIKA_OPTIKA

Název a číslo materiálu VY_32_INOVACE_ICT_FYZIKA_OPTIKA Název a číslo materiálu VY_32_INOVACE_ICT_FYZIKA_OPTIKA OPTIKA ZÁKLADNÍ POJMY Optika a její dělení Světlo jako elektromagnetické vlnění Šíření světla Odraz a lom světla Disperze (rozklad) světla OPTIKA

Více

POKUSY VEDOUCÍ KE KVANTOVÉ MECHANICE III

POKUSY VEDOUCÍ KE KVANTOVÉ MECHANICE III POKUSY VEDOUCÍ KE KVANTOVÉ MECHANICE III FOTOELEKTRICKÝ JEV OBJEV ATOMOVÉHO JÁDRA 1911 Rutherford některé radioaktivní prvky vyzařují částice α, jde o kladné částice s nábojem 2e a hmotností 4 vodíkových

Více

Zeemanův jev. 1 Úvod (1)

Zeemanův jev. 1 Úvod (1) Zeemanův jev Tereza Gerguri (Gymnázium Slovanské náměstí, Brno) Stanislav Marek (Gymnázium Slovanské náměstí, Brno) Michal Schulz (Gymnázium Komenského, Havířov) Abstrakt Cílem našeho experimentu je dokázat

Více

OPTIKA Fotoelektrický jev TENTO PROJEKT JE SPOLUFINANCOVÁN EVROPSKÝM SOCIÁLNÍM FONDEM A STÁTNÍM ROZPOČTEM ČESKÉ REPUBLIKY.

OPTIKA Fotoelektrický jev TENTO PROJEKT JE SPOLUFINANCOVÁN EVROPSKÝM SOCIÁLNÍM FONDEM A STÁTNÍM ROZPOČTEM ČESKÉ REPUBLIKY. OPTIKA Fotoelektrický jev TENTO PROJEKT JE SPOLUFINANCOVÁN EVROPSKÝM SOCIÁLNÍM FONDEM A STÁTNÍM ROZPOČTEM ČESKÉ REPUBLIKY. Světlo jako částice Kvantová optika se zabývá kvantovými vlastnostmi optického

Více

ZÁKLADY SPEKTROSKOPIE

ZÁKLADY SPEKTROSKOPIE VĚDOU A TECHNIKOU KE SPOLEČNÉMU ROZVOJI DODATEK PŘESHRANIČNÍ LETNÍ ŠKOLA VĚDY A TECHNIKY ZÁKLADY SPEKTROSKOPIE EURÓPSKA ÚNIA EURÓPSKY FOND REGIONÁLNEHO ROZVOJA SPOLOČNE BEZ HRANÍC FOND MIKROPROJEKTŮ 1.

Více

Projekt: Inovace oboru Mechatronik pro Zlínský kraj Registrační číslo: CZ.1.07/1.1.08/ Vlnění

Projekt: Inovace oboru Mechatronik pro Zlínský kraj Registrační číslo: CZ.1.07/1.1.08/ Vlnění Projekt: Inovace oboru Mechatronik pro Zlínský kraj Registrační číslo: CZ.1.07/1.1.08/03.0009 Vlnění Vhodíme-li na klidnou vodní hladinu kámen, hladina se jeho dopadem rozkmitá a z místa rozruchu se začnou

Více

MĚŘENÍ ABSOLUTNÍ VLHKOSTI VZDUCHU NA ZÁKLADĚ SPEKTRÁLNÍ ANALÝZY Measurement of Absolute Humidity on the Basis of Spectral Analysis

MĚŘENÍ ABSOLUTNÍ VLHKOSTI VZDUCHU NA ZÁKLADĚ SPEKTRÁLNÍ ANALÝZY Measurement of Absolute Humidity on the Basis of Spectral Analysis MĚŘENÍ ABSOLUTNÍ VLHKOSTI VZDUCHU NA ZÁKLADĚ SPEKTRÁLNÍ ANALÝZY Measurement of Absolute Humidity on the Basis of Spectral Analysis Ivana Krestýnová, Josef Zicha Abstrakt: Absolutní vlhkost je hmotnost

Více

1. Kvantové jámy. Tabulka 1: Efektivní hmotnosti nosičů v krystalech GaAs, AlAs, v jednotkách hmotnosti volného elektronu m o.

1. Kvantové jámy. Tabulka 1: Efektivní hmotnosti nosičů v krystalech GaAs, AlAs, v jednotkách hmotnosti volného elektronu m o. . Kvantové jámy Pokročilé metody růstu krystalů po jednotlivých vrstvách (jako MBE) dovolují vytvořit si v krystalu libovolný potenciál. Jeden z hojně používaných materiálů je: GaAs, AlAs a jejich ternární

Více

Orbitaly, VSEPR 1 / 18

Orbitaly, VSEPR 1 / 18 rbitaly, VSEPR Rezonanční struktury, atomové a molekulové orbitaly, hybridizace, určování tvaru molekuly pomocí teorie VSEPR, úvod do symetrie molekul, dipólový moment 1 / 18 Formální náboj Rozdíl mezi

Více

FLUORESCENČNÍ MIKROSKOP

FLUORESCENČNÍ MIKROSKOP FLUORESCENČNÍ MIKROSKOP na gymnáziu Pierra de Coubertina v Táboře Pavla Trčková, kabinet Biologie, GPdC Tábor Co je fluorescence Fluorescence je jev spočívající v tom, že některé látky (fluorofory) po

Více

FLUORIMETRICKÉ STANOVENÍ FLUORESCEINU

FLUORIMETRICKÉ STANOVENÍ FLUORESCEINU FLUORIMETRICKÉ STANOVENÍ FLUORESCEINU návod vznikl jako součást bakalářské práce Martiny Vidrmanové Fluorimetrie s využitím spektrofotometru SpectroVis Plus firmy Vernier (http://is.muni.cz/th/268973/prif_b/bakalarska_prace.pdf)

Více

Pozorování Slunce s vysokým rozlišením. Michal Sobotka Astronomický ústav AV ČR, Ondřejov

Pozorování Slunce s vysokým rozlišením. Michal Sobotka Astronomický ústav AV ČR, Ondřejov Pozorování Slunce s vysokým rozlišením Michal Sobotka Astronomický ústav AV ČR, Ondřejov Úvod Na Slunci se důležité děje odehrávají na malých prostorových škálách (desítky až stovky km). Granule mají typickou

Více

POKUSY VEDOUCÍ KE KVANTOVÉ MECHANICE II

POKUSY VEDOUCÍ KE KVANTOVÉ MECHANICE II POKUSY VEDOUCÍ KE KVANTOVÉ MECHANICE II FOTOELEKTRICKÝ JEV VNĚJŠÍ FOTOELEKTRICKÝ JEV na intenzitě záření závisí jen množství uvolněných elektronů, ale nikoliv energie jednotlivých elektronů energie elektronů

Více

Infračervená spektroskopie

Infračervená spektroskopie Infračervená spektroskopie 1 Teoretické základy Podstatou infračervené spektroskopie je interakce infračerveného záření se studovanou hmotou, kdy v případě pohlcení fotonu studovanou hmotou mluvíme o absorpční

Více

ATOMOVÉ JÁDRO. Nucleus Složení: Proton. Neutron 1 0 n částice bez náboje Proton + neutron = NUKLEON PROTONOVÉ číslo: celkový počet nukleonů v jádře

ATOMOVÉ JÁDRO. Nucleus Složení: Proton. Neutron 1 0 n částice bez náboje Proton + neutron = NUKLEON PROTONOVÉ číslo: celkový počet nukleonů v jádře ATOM 1 ATOM Hmotná částice Dělit lze: Fyzikálně ANO Chemicky Je z nich složena každá látka Složení: Atomové jádro (protony, neutrony) Elektronový obal (elektrony) NE Elektroneutrální částice: počet protonů

Více

2. Atomové jádro a jeho stabilita

2. Atomové jádro a jeho stabilita 2. Atomové jádro a jeho stabilita Atom je nejmenší hmotnou a chemicky nedělitelnou částicí. Je tvořen jádrem, které obsahuje protony a neutrony, a elektronovým obalem. Elementární částice proton neutron

Více

ODRAZ A LOM SVĚTLA. Mgr. Jan Ptáčník - GJVJ - Septima - Fyzika - Optika

ODRAZ A LOM SVĚTLA. Mgr. Jan Ptáčník - GJVJ - Septima - Fyzika - Optika ODRAZ A LOM SVĚTLA Mgr. Jan Ptáčník - GJVJ - Septima - Fyzika - Optika Odraz světla Vychází z Huygensova principu Zákon odrazu: Úhel odrazu vlnění je roven úhlu dopadu. Obvykle provádíme konstrukci pomocí

Více

Gymnázium, Milevsko, Masarykova 183 Školní vzdělávací program (ŠVP) pro vyšší stupeň osmiletého studia a čtyřleté studium 4.

Gymnázium, Milevsko, Masarykova 183 Školní vzdělávací program (ŠVP) pro vyšší stupeň osmiletého studia a čtyřleté studium 4. Vyučovací předmět - Chemie Vzdělávací obor - Člověk a příroda Gymnázium, Milevsko, Masarykova 183 Školní vzdělávací program (ŠVP) pro vyšší stupeň osmiletého studia a čtyřleté studium 4. ročník - seminář

Více

Relativistická dynamika

Relativistická dynamika Relativistická dynamika 1. Jaké napětí urychlí elektron na rychlost světla podle klasické fyziky? Jakou rychlost získá při tomto napětí elektron ve skutečnosti? [256 kv, 2,236.10 8 m.s -1 ] 2. Vypočtěte

Více

Lasery. Biofyzikální ústav LF MU. Projekt FRVŠ 911/2013

Lasery. Biofyzikální ústav LF MU. Projekt FRVŠ 911/2013 Lasery Biofyzikální ústav LF MU Elektromagnetické spektrum http://cs.wikipedia.org/wiki/soubor:elmgspektrum.png http://cs.wikipedia.org/wiki/ Soubor:Spectre.svg Bezkontaktní termografie 2 Součásti laseru

Více

- Rayleighův rozptyl turbidimetrie, nefelometrie - Ramanův rozptyl. - fluorescence - fosforescence

- Rayleighův rozptyl turbidimetrie, nefelometrie - Ramanův rozptyl. - fluorescence - fosforescence ROZPTYLOVÉ a EMISNÍ metody - Rayleighův rozptyl turbidimetrie, nefelometrie - Ramanův rozptyl - fluorescence - fosforescence Ramanova spektroskopie Každá čára Ramanova spektra je svými vlastnostmi závislá

Více

Dualismus vln a částic

Dualismus vln a částic Dualismus vln a částic Filip Horák 1, Jan Pecina 2, Jiří Bárdoš 3 1 Mendelovo gymnázium, Opava, Horaksro@seznam.cz 2 Gymnázium Jeseník, pecinajan.jes@mail.com 3 Gymnázium Teplice, jiri.bardos@post.gymtce.cz

Více

Proč studovat hvězdy? 9. 1 Úvod 11 1.1 Energetické úvahy 11 1.2 Zjednodušení použitá při konstrukci sférických modelů... 13 1.3 Model našeho Slunce 15

Proč studovat hvězdy? 9. 1 Úvod 11 1.1 Energetické úvahy 11 1.2 Zjednodušení použitá při konstrukci sférických modelů... 13 1.3 Model našeho Slunce 15 Proč studovat hvězdy? 9 1 Úvod 11 1.1 Energetické úvahy 11 1.2 Zjednodušení použitá při konstrukci sférických modelů.... 13 1.3 Model našeho Slunce 15 2 Záření a spektrum 21 2.1 Elektromagnetické záření

Více

Gymnázium Jiřího Ortena, Kutná Hora

Gymnázium Jiřího Ortena, Kutná Hora Předmět: Seminář chemie (SCH) Náplň: Obecná chemie, anorganická chemie, chemické výpočty, základy analytické chemie Třída: 3. ročník a septima Počet hodin: 2 hodiny týdně Pomůcky: Vybavení odborné učebny,

Více

Využití UV/VIS a IR spektrometrie v analýze potravin

Využití UV/VIS a IR spektrometrie v analýze potravin Využití UV/VIS a IR spektrometrie v analýze potravin Chemické laboratorní metody v analýze potravin MVDr. Zuzana Procházková, Ph.D. MVDr. Michaela Králová, Ph.D. Spektrometrie: základy Interakce záření

Více