1 Γεωργική Χημεία, φασματοφωτομετρία, Τμήμα Τεχνολόγων γεωπόνων, ΤΕΙ ΗΠΕΙΡΟΥ - Ανοιχτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα στο ΤΕΙ Ηπείρου Γεωργική Χημεία Ενότητα 10: φασματοφωτομετρία Γεώργιος Παπαδόπουλος Ελληνική Δημοκρατία Τεχνολογικό Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Ηπείρου

2 Γεωργική Χημεία, φασματοφωτομετρία, Τμήμα Τεχνολόγων γεωπόνων, ΤΕΙ ΗΠΕΙΡΟΥ - Ανοιχτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα στο ΤΕΙ Ηπείρου Τμήμα Τεχνολόγων Γεωπόνων Γεωργική Χημεία Ενότητα 10: φασματοφωτομετρία Γεώργιος Παπαδόπουλος Καθηγητής Άρτα, 2015 Ανοιχτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα στο ΤΕΙ Ηπείρου

3 Γεωργική Χημεία, φασματοφωτομετρία, Τμήμα Τεχνολόγων γεωπόνων, ΤΕΙ ΗΠΕΙΡΟΥ - Ανοιχτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα στο ΤΕΙ Ηπείρου Άδειες Χρήσης Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό υπόκειται σε άδειες χρήσης Creative Commons. Για εκπαιδευτικό υλικό, όπως εικόνες, που υπόκειται σε άλλου τύπου άδειας χρήσης, η άδεια χρήσης αναφέρεται ρητώς. 3

4 Γεωργική Χημεία, φασματοφωτομετρία, Τμήμα Τεχνολόγων γεωπόνων, ΤΕΙ ΗΠΕΙΡΟΥ - Ανοιχτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα στο ΤΕΙ Ηπείρου Χρηματοδότηση Το έργο υλοποιείται στο πλαίσιο του Επιχειρησιακού Προγράμματος «Εκπαίδευση και Δια Βίου Μάθηση» και συγχρηματοδοτείται από την Ευρωπαϊκή Ένωση (Ευρωπαϊκό Κοινωνικό Ταμείο) και από εθνικούς πόρους. Το έργο «Ανοικτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα στο TEI Ηπείρου» έχει χρηματοδοτήσει μόνο τη αναδιαμόρφωση του εκπαιδευτικού υλικού. Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό έχει αναπτυχθεί στα πλαίσια του εκπαιδευτικού έργου του διδάσκοντα.

5 Γεωργική Χημεία, φασματοφωτομετρία, Τμήμα Τεχνολόγων γεωπόνων, ΤΕΙ ΗΠΕΙΡΟΥ - Ανοιχτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα στο ΤΕΙ Ηπείρου Εισαγωγή Η θεωρία του φωτός και των χρωμάτων ήταν κάτι που αναπόφευκτα θα διήγειρε τη περιέργεια και τη φαντασία του ανθρώπου. Ο άνθρωπος έμαθε να παίζει με το φως και τα χρώματα πολύ πριν καταλάβει τη φύση τους, ένα εκπληκτικό σχόλιο για το πώς μπορεί να λειτουργήσει και κάτω από ελλιπέστατη πληροφόρηση το ανθρώπινο γένος. Έτσι, από νωρίς ο άνθρωπος πρόσεξε ότι διάφορα φυτά (σε ρίζες, καρπούς και φύλλα) είχαν έγχρωμες ουσίες (χρωστικές) οι οποίες μπορούσαν να εκχυλιστούν, με ζεστό ή κρύο νερό, ή κάποιο άλλο κοινό διαλύτη, και στη συνέχεια να χρησιμοποιηθούν για τη βαφή ρούχων. Στη Δυτική Ευρώπη και την Αμερική, η βιομηχανική παραγωγή χρωστικών ουσιών άρχισε από τα τέλη του 18 ου αιώνα και συνεχίζει μέχρι τις ημέρες μας. 5

6 Γεωργική Χημεία, φασματοφωτομετρία, Τμήμα Τεχνολόγων γεωπόνων, ΤΕΙ ΗΠΕΙΡΟΥ - Ανοιχτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα στο ΤΕΙ Ηπείρου Εισαγωγή πρέπει να κατανοήσουμε ότι το φως είναι κύμα και σωματίδιο. Εγκάρσιο κύμα με ταχύτητα στο κενό ίση με c = 3 x 10 8 m/s, και με τη σχέση c = λ ∙ ν όπου λ = μήκος κύματος, και ν =συχνότητα του κύματος. Σε ένα εγκάρσιο κύμα (όπου η κατεύθυνση διάδοσης είναι κάθετη προς τη κατεύθυνση ταλάντωσης, όπως π.χ. τα κύματα που παράγονται αν σε μια λίμνη πέσει κάθετα μια βαριά πέτρα), ορίζεται ως μήκος κύματος η απόσταση μεταξύ δύο διαδοχικών ανώτατων σημείων ανύψωσης (ορέων ή λόφων), και συχνότητα το πόσα μήκη κύματος διανύει το διαδιδόμενο κύμα σε διάστημα 1 s. Αντίστοιχα, κοιλάδα ορίζεται ως το κατώτατο σημείο ενός παλλόμενου εγκάρσιου κύματος. 6

7 Γεωργική Χημεία, φασματοφωτομετρία, Τμήμα Τεχνολόγων γεωπόνων, ΤΕΙ ΗΠΕΙΡΟΥ - Ανοιχτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα στο ΤΕΙ Ηπείρου Εγκάρσιο κύμα 7 Εικόνα 2. Α. Εγκάρσιο κύμα. Β. Πέντε εγκάρσια κύματα που έχουν την ίδια ταχύτητα. Όπου είναι μεγάλο το μήκος κύματος είναι μικρή η συχνότητα και αντίστροφα. Πηγή: Wikipedia, όροι κύμα, συχνότητα, πρόσβαση στις 25/03/2014.

8 Γεωργική Χημεία, φασματοφωτομετρία, Τμήμα Τεχνολόγων γεωπόνων, ΤΕΙ ΗΠΕΙΡΟΥ - Ανοιχτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα στο ΤΕΙ Ηπείρου Ηλεκτρομαγνητικό φάσμα Ηλεκτρομαγνητικό φάσμα, ονομάζεται το σύνολο των ακτινοβολιών (και κυμάτων) εκείνων που ταξιδεύουν στο κενό με ταχύτητα ίση με τη ταχύτητα του ορατού φωτός σε αυτό το μέσο. Αν μείνουμε στο μέρος του ηλεκτρομαγνητικό φάσματος που είναι κοντά στο ορατό φώς (δηλαδή την ακτινοβολία που αντιλαμβανόμαστε με τα μάτια μας), θα δούμε τις εξής ακτινοβολίες: 8 Το φάσμα της ορατής ακτινοβολίας, καθώς και οι πλησιέστερες στη ορατή ακτινοβολίες του ηλεκτρομαγνητικού φάσματος. Από

9 Γεωργική Χημεία, φασματοφωτομετρία, Τμήμα Τεχνολόγων γεωπόνων, ΤΕΙ ΗΠΕΙΡΟΥ - Ανοιχτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα στο ΤΕΙ Ηπείρου φάσμα απορρόφησης Ο Kirchoff παρατήρησε ότι κάθε καθαρή ουσία που είχε (κυρίως σε αέρια κατάσταση) είχε τη δυνατότητα να απορροφά ορατό φως σε κάποιο συγκεκριμένο μήκος κύματος, χαρακτηριστικό για την ουσία. Τη καταγραφή των μηκών κύματος απορρόφησης της ουσίας σε σχέση με το ορατό ηλεκτρομαγνητικό φάσμα, ο Kirchoff την ονόμασε φάσμα απορρόφησης, όρος που χρησιμοποιείται μέχρι και σήμερα. 9

1010 Γεωργική Χημεία, φασματοφωτομετρία, Τμήμα Τεχνολόγων γεωπόνων, ΤΕΙ ΗΠΕΙΡΟΥ - Ανοιχτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα στο ΤΕΙ Ηπείρου φάσμα απορρόφησης 10 Α. Β. Εικόνα 4. Φάσματα απορρόφησης διάφορων ουσιών. Α. Θειικού χαλκού σε θειικό οξύ (δέστε για σύγκριση την Εικόνα 6). Β. Χρωστικών πράσινων φύλλων (χλωροφύλλης a, χλωροφύλλης b, και καροτενοειδών) σε αιθανόλη. Πηγές: Α. Β.

1 Γεωργική Χημεία, φασματοφωτομετρία, Τμήμα Τεχνολόγων γεωπόνων, ΤΕΙ ΗΠΕΙΡΟΥ - Ανοιχτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα στο ΤΕΙ Ηπείρου Βιβλιογραφία 1.Λάλια-Καντούρη Μ., Παπαστεφάνου Σ. Γενική και Ανόργανη Χημεία: Αρχές και Εργαστηριακές Ασκήσεις, 2 η έκδοση, Εκδόσεις Ζήτη, Θεσασαλονίκη, Ξένου ΚΔ, Ξένου Ε. Γενική και Ανόργανη Χημεία, Μακεδονικές Εκδόσεις, Θεσασαλονίκη, Ν. Λυδάκης – Σημαντήρης, ΓΕΝΙΚΗ ΧΗΜΕΙΑ & ΕΝΟΡΓΑΝΗ ΑΝΑΛΥΣΗ: Θέματα & Εργαστηριακές Ασκήσεις, Δεύτερη έκδοση, Εκδόσεις ΤΖΙΟΛΑ, Θεσσαλονίκη, Clark JM, Jr., Switzer, RL. Πειραματική Βιοχημεία, 2 η έκδοση. 2 η ανατύπωση. Πανεπιστημιακές Εκδόσεις Κρήτης, Ηράκλειο, McMurry G. Οργανική Χημεία, Πανεπιστημιακές Εκδόσεις Κρήτης, Ηράκλειο, 2012 (ανατύπωση σε ενιαίο τόμο). 6.Berg J, Tymoczko J, Stryer L. Βιοχημεία, 7 η έκδοση, Πανεπιστημιακές Εκδόσεις Κρήτης, Ηράκλειο, Pauling, L. General Chemistry, Dover Publications, New York, Jones L. and Atkins P. Chemistry: Molecules, Matter, and Change, 4 th edition, WH Freeman, New York, Young, H, Freedman R. Πανεπιστημιακή Φυσική, με σύγχρονη φυσική. Εκδόσεις Παπαζήση. Αθήνα, 2012.

1212 Γεωργική Χημεία, φασματοφωτομετρία, Τμήμα Τεχνολόγων γεωπόνων, ΤΕΙ ΗΠΕΙΡΟΥ - Ανοιχτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα στο ΤΕΙ Ηπείρου 12 Διατήρηση Σημειωμάτων Οποιαδήποτε αναπαραγωγή ή διασκευή του υλικού θα πρέπει να συμπεριλαμβάνει: το Σημείωμα Αναφοράς το Σημείωμα Αδειοδότησης τη Δήλωση Διατήρησης Σημειωμάτων το Σημείωμα Χρήσης Έργων Τρίτων (εφόσον υπάρχει) μαζί με τους συνοδευόμενους υπερσυνδέσμους.

1313 Γεωργική Χημεία, φασματοφωτομετρία, Τμήμα Τεχνολόγων γεωπόνων, ΤΕΙ ΗΠΕΙΡΟΥ - Ανοιχτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα στο ΤΕΙ Ηπείρου 13 Σημείωμα Αναφοράς Παπαδόπουλος, Γ. Γεωργική Χημεία. Τεχνολογικό Ίδρυμα Ηπείρου. Διαθέσιμο από:

1414 Γεωργική Χημεία, φασματοφωτομετρία, Τμήμα Τεχνολόγων γεωπόνων, ΤΕΙ ΗΠΕΙΡΟΥ - Ανοιχτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα στο ΤΕΙ Ηπείρου Σημείωμα Αδειοδότησης Το παρόν υλικό διατίθεται με τους όρους της άδειας χρήσης Creative Commons Αναφορά Δημιουργού-Μη Εμπορική Χρήση-Όχι Παράγωγα Έργα 4.0 Διεθνές [1] ή μεταγενέστερη. Εξαιρούνται τα αυτοτελή έργα τρίτων π.χ. φωτογραφίες, Διαγράμματα κ.λ.π., τα οποία εμπεριέχονται σε αυτό και τα οποία αναφέρονται μαζί με τους όρους χρήσης τους στο «Σημείωμα Χρήσης Έργων Τρίτων». [1] Ο δικαιούχος μπορεί να παρέχει στον αδειοδόχο ξεχωριστή άδεια να χρησιμοποιεί το έργο για εμπορική χρήση, εφόσον αυτό του ζητηθεί.

1515 Γεωργική Χημεία, φασματοφωτομετρία, Τμήμα Τεχνολόγων γεωπόνων, ΤΕΙ ΗΠΕΙΡΟΥ - Ανοιχτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα στο ΤΕΙ Ηπείρου Τέλος Ενότητας Επεξεργασία: Αντώνιος Σακελλάριος Άρτα, 2015

1616 Γεωργική Χημεία, φασματοφωτομετρία, Τμήμα Τεχνολόγων γεωπόνων, ΤΕΙ ΗΠΕΙΡΟΥ - Ανοιχτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα στο ΤΕΙ Ηπείρου Τέλος Ενότητας φασματοφωτομετρία