Raman spektroskopiyasi

6-ma’ruza Raman (kombinatsion sochilish) spektroskopiyasi

O`zR SSV Toshkent farmatsevtika instituti
 Farmatsevtik kimyo kafedrasi

Reja

• Raman spektroskopiya usulining nazariy asoslari.
• Raman sochilish va IQ spektroskopiyani taqqoslash
• Raman spektrometrining tuzilishi.
• Raman spektroskopiyasining qo’llanish sohalari.

Raman (kombinatsion sochilish) spektroskopiyasi yorug'likning modda bilan o'zaro ta'siriga asoslangan molekulyar spektroskopiya usulidir. U moddaning tuzilishi yoki uning xususiyatlari haqida ma’lumot beradi va bu jihatdan IQ spektroskopiyaga o'xshaydi. Raman spektroskopiyasi sochilgan yorug'likni o'rganishga, IQ spektroskopiyasi esa yorug'likning yutilishiga asoslangan. Raman spektroskopiyasi molekulyar va molekulalararo tebranishlar haqida ma'lumot beradi va reaktsiya haqida to'liqroq tasavvurga ega bo'lishga yordam beradi. Raman ham, IQ spektroskopiya ham molekulyar tebranishlarning spektral xususiyatini (“molekulyar barmoq izi”) beradi va moddalarni aniqlash uchun ishlatiladi. Bunday holda, Raman spektroskopiyasi kristall panjara va molekulyar strukturaning xususiyatlarini ko'rsatadigan past chastotali rejimlar va tebranishlar haqida qo'shimcha ma'lumot berishi mumkin.
Raman spektroskopiyasining printsipi
Yorug'lik gaz, suyuqlik yoki qattiq moddadagi molekulalar bilan o'zaro ta'sirlashganda fotonlarning katta qismi tushayotgan fotonlar bilan bir xil energiyada tarqaladi. Bu jarayon elastik yoki Reley tarqalishi deb ataladi. Ba'zi fotonlar - taxminan 10 milliondan biri - sochilganidan so'ng dastlabki foton chastotasidan farq qiladigan chastotaga ega bo'ladi. Bu jarayon noelastik sochilish yoki Raman effekti deb ataladi, uni kashf etgan va 1930 yilda fizika bo'yicha Nobel mukofotiga sazovor bo'lgan hind olimi Raman nomi bilan atalgan. O'shandan beri Raman effekti turli sohalarda - tibbiyotdagi diagnostikadan tortib materialshunoslik va reaktsion tahliligacha keng qo'llanildi. Raman effekti molekulaning tebranish xususiyatlarini aniqlashga imkon beradi, bu uning qanday ishlashi va boshqa molekulalar bilan o'zaro ta'siri haqida tasavvur beradi.
Kvant mexanikasi nuqtai nazaridan, Raman sochilish jarayoni shundan iboratki, fotonlar molekula bilan o'zaro ta'sirlashganda yuqori energiyaga ega virtual holatga o'tishi mumkin. Molekulaning bu holatdan chiqishi uchun bir nechta mumkin bo'lgan holatlar mavjud. Ulardan birida molekula boshqa energiyaga ega bo'lgan fotonni chiqargan holda, boshlang'ich darajadan farq qiladigan tebranish energiya darajasiga ega bo'lgan holatga o'tishi mumkin. Tushgan foton energiyasi bilan tarqoq foton energiyasi o'rtasidagi farq Raman siljishi deb ataladi.
Agar sochilgan yorug'lik energiyasi kamaysa, bunday sochilish Stokes deb ataladi. Ba'zi molekulalar dastlab qo'zg'algan tebranish holatida bo'ladi, so'ngra yuqori energiyaga ega virtual holatga o'tgandan so'ng, ular dastlabki qo'zg'alish holatidan pastroq energiya bilan yakuniy holatga o'tishlari mumkin. Bunday sochilish antistoks sochilish deyiladi.
Dipol momentlarining o'zgarishini ko'rsatuvchi FTIR spektroskopiyasidan farqli o'laroq, RS si molekulyar bog'larning qutblanish qobiliyatidagi o'zgarishlarni ko'rsatadi. Yorug'likning molekula bilan o'zaro ta'siri uning elektron bulutini deformatsiya qilishi mumkin. Bu deformatsiya qutblanish o'zgarishi deb ataladi. Molekulyar bog'lar qutblanish qobiliyatining o'zgarishi bilan birga keladigan ma'lum energiya o'tishlarida faol Raman rejimlari paydo bo'ladi. Masalan, fotonlar bilan o'zaro ta'sirlashganda qutblanish qobiliyatining o'zgarishi –C-C-, -S-S-, -N-N- kabi gomoyadroli molekulalarda sodir bo'ladi. Bu bog‘larning barchasi Raman spektrida faol chiziqlarni keltirib chiqaradi, lekin ular IQ spektrda ko'rinmaydi yoki kuchsiz ko'rinadi.
Raman effekti kuchsiz bo'lgani uchun, Raman spektrometrining optik komponentlari maxsus optimallashtirilgan va yaxshi moslashtirilgan bo'lishi kerak. Bundan tashqari, organik molekulalar qisqa to'lqin uzunlikdagi nurlar ta'sirida flouresensiyaga moyil bo'lganligi sababli, odatda 785 nm yorug'lik chiqaradigan qattiq holatdagi diodli lazerlar kabi monoxromatik uzun to'lqin uzunlikdagi manbalar qo'llaniladi.