4/26/2014
Spektroskopik Yöntemler
•Spektrofotometri (UV-Visible, IR)
ÖLÇÜLEN ÖZELLİK
•Kolorimetri
IR (İNFRARED)
Absorpsiyon Spektroskopisi
•Atomik Absorbsiyon Spektroskopisi
•NMR Spektroskopisi
IŞININ
ABSORPLANMASI
•ESR (Elektron Spin Rezonans)
Spektroskopisi
•(Kütle Spektrometrisi)
•Emisyon Spektroskopisi
•Atomik Emisyon Spektroskopisi
•Fluoresans Spektroskopisi
IŞININ
YAYILMASI
(EMİSYON)
•Radyokimyasal Yöntemler
Elektromanyetik ışıma, uzayda çok büyük hızla hareket eden bir
enerji türüdür. Elektromanyetik ışımanın en çok karşılaşılan türleri,
gözle algıladığımız görünür ışık ve ısı şeklinde algıladığımız infrared
ışınlarıdır.
Doğrudan alınan güneşışığı %47 kızılötesi, %46 görünür ışık ve
%7 morötesi ışınımdan oluşur.
TEMEL BİLGİLER
Bir atomun ve bir molekülün enerji durumu nelerden
kaynaklanır?
Atomun enerji durumları,
1- Elektronik yapıdaki değişikliklerden kaynaklanır.
Moleküler enerji durumları,
1. Molekülün bir bütün olarak dönmesinden,
2. Atomların birbirine göre titreşimlerinden,
3. Elektronik yapıdaki değişikliklerden kaynaklanır.
Spektroskopik yöntemler, Atomik Spektroskopi ve Moleküler
Spektroskopi olmak üzere iki gruba ayrılır. Atomik spektroskopi,
sadece elektronun bir enerji düzeyinden diğer bir enerji düzeyine
geçişini (elektronik geçiş) incelerken, moleküler spektroskopi
elektronik geçişlere ek olarak dönme ve titreşim enerji
düzeyleri arasındaki geçişi de incelemektedir. Bu nedenle çok
atomlu moleküllerin spektrumları atom spektrumlarına göre daha
karmaşıktır. Çünkü; bu atomların enerji düzeylerinin sayıları tek
atomlulara göre daha fazladır. Ayrıca; atomik geçişlere ilişkin
spektrumlar çizgi (hat) şeklindeyken, moleküler geçişlere
ilişkin spektrumlar bant şeklindedir. Elektromanyetik ışınımla
etkileşen bir molekülün toplam enerjisi:
E = Eelektronik + Etitreşim + Edönme
Burada Eelektronik, bağ yapan elektronlara ait enerji düzeyinden
kaynaklanan elektronik enerjiyi, Etitreşim atomlararası titreşim
toplam enerjisini ve Edönme ise molekül içinde dönme
hallerinden oluşan toplam enerjiyi ifade etmektedir.
1
4/26/2014
Atom ve Moleküllerde Hareket
• Moleküldeki atom çekirdeklerin dönmesi
Düşük frekans: ~109 - 1010 cycles per second.
Bir molekülün enerji düzeylerinin mertebesi nedir ve
tayfın hangi bölgesindeki ışınımlardır?
• Dönme Durumları (10-3 eV), Bu durumlar arasındaki
geçişlerden kaynaklanan tayflar mikrodalga bölgesindedir.
• Titreşim Durumları (0.1 eV), Tayfları (IR) kızılötesi
bölgededir.
• Moleküldeki atom çekirdeklerin titreşimi
Orta frekans: ~1011 - 1013 cycles per second
• Elektronik Durumları (1-2 eV) tayflar görünen ve (UV) mor
ötesi bölge
E
• Moleküldeki elektronların uyarılması
Yüksek frekans: ~1014 - 1017 cycles per second
Dönme
Titreşim
Elektronik
• Bir molekülün dönme ve titreşim enerjileri, molekülün
hemen hemen tüm kütlesini içeren atom çekirdeklerinin
hareketlerinden ötürüdür.
• Molekülün elektronları da, taban duruma karşılık gelen
enerji düzeylerinden daha yüksek düzeylere uyarılabilirler.
Fakat bu düzeylerin aralıkları, dönme veya titreşim
düzeylerinin aralıklarına göre çok büyüktür.
• Elektronik geçişler, tayfın görünür veya morötesi
bölgelerindeki ışınımları içerir. Her geçiş bant adı verilen bir
dizi, birbirine yakın çizgi olarak görünür. Çünkü her
elektronik durumun farklı dönme ve titreşim durumları vardır.
Elektronik
Geçişler
UV
Uyarılmış
elektronik
durum
Temel durum
Dönme
Geçişleri
Mikrodalga
Titreşim
Geçişleri
IR, İnfrared
PY3P05
TİTREŞİM ENERJİSİ DÜZEYLERİ
Yeterince uyarıldığında bir molekül
dönmekten başka titreşebilirde.
(F = -kx)
U = 1/2
1/ 2
0 
1 k 
 
2  m' 
Harmonik
salınıcı
m' 
kx2
m1m2
m1  m2
Et  (t  1 / 2)h0 t = 0, 1, 2, …
t : titreşim kuantum sayısı
• En düşük titreşim durumunun (t=0) enerjisi klasik fizikte
olduğu gibi 0 değil, sıfır noktası enerjisi olan E  1 h
t
0
2
dır.
• Bu sonuç belirsizlik ilkesi ile uyum içindedir, çünkü
titreşen parçacık eğer dursaydı, konumundaki belirsizlik
x=0
olacaktı.
Dolayısıyla
momentumundaki
belirsizliğin sonsuz olması gerekirdi. Halbuki E=0 olan
bir parçacığın momentumundaki belirsizlik sonsuz
olamaz.
Titreşim enerji düzeyleri
Et  (t  1 / 2)
k
m'
2
4/26/2014
TİTREŞİM TAYFI
TİTREŞİM-DÖNME TAYFLARI
Seçme kuralı t = ±1
0 frekansı ile salınım yapan
bir dipol sadece aynı
frekansta emd radyasyon
soğurabilir veya
yayımlayabilir.
t=4
Et  (t  1 / 2)h0
t=3
t=2
t=1
* Saf titreşim tayfları sadece komşu moleküller arasındaki
etkileşmelerin dönmeye engel olduğu sıvılarda gözlenir.
Molekül dönmeleri ile ilgili uyarma enerjileri titreşimle ilgili
olanlara göre çok düşük olduğundan bir gaz veya buhardaki,
serbestçe hareket eden moleküller, titreşim durumları ne
olursa olsun, her zaman dönme hareketi yaparlar.
t=0
* Böyle moleküllerin tayfları, her titreşim geçişine karşılık tek
tek çizgiler göstermek yerine, bir titreşim düzeyine ait çeşitli
dönme durumlarından, bir diğer titreşim düzeyine ait dönme
durumlarına geçişlerden doğan, çok sayıda, birbirine yakın
çizgiler verirler. Yeterli ayırabilirliği sahip olmayan bir tayf ölçer
kullanılarak elde edilen tayflarda, çizgiler, titreşim-dönme
bandı diye anılan geniş bir şerit olarak görünürler.
J=4
TİTREŞİM-DÖNME TAYLARI
Titreşim enerji düzeyleri
Dönme Enerji düzeyleri
Et  (t  1 / 2)
EJ 
J=3
İki atomlu bir moleküldeki
t=0 t=1 titreşim
geçişlerinin dönme yapısı.
= 0 da (Q dalı) J = ±1
seçme kuralından dolayı
çizgi yoktur.
k
m'
J ( J  1) 2
2I
J=2
J=1
J=0
=1
J=4
İki atomlu molekül için
dönme + titreşim
 1  k J ( J  1)
Et , J   t  

2I
 2  m'
J=3
2
J= -1
P dalı
• IR bölgesine karşılık gelen elektromanyetik ışının enerjisi,
bileşiklerin atomları arasında bağ uzunluklarının ve
konumlarının
değişmelerine
(titreşim)
ve
olası
dönmelere neden olmaktadır.
IR bölgesi,
• 0,80 μm - 2,50 μm; Yakın infrared (IR) bölgesi,
• 2,50 μm - 25 μm; Orta infrared (IR) bölgesi
• 25 μm - 1000 μm; Uzak infrared (IR) bölgesi
olmak üzere üç bölgeye ayrılır.
• Bu bölgelerden, en çok infrared bölgesine (Orta infrared
bölgesi) karşılık gelen 4000 cm-1 ile 400 cm-1 dalga
sayısı
(  , cm-1) aralığı bölgesi kullanılır. Uzak infrared bölgesi
de koordinasyon bileşikleri ile ilgili yapılarının
aydınlatılması için kullanılır.
=0
J=2
J=1
J=0
0
Q dalı
J= +1
R dalı
IR Bölgesinde Absorpsiyonun Temelleri
• IR bölgesindeki ışının enerjisi ile bileşikteki bağların
titreşim veya dönme hareketi yapabilmesi için, bileşikteki
bağların dipol momentinde bir değişme meydana
gelmesi gerekmektedir. Diğer bir deyişle, bileşiklerin
infrared bölgesinde aktif olabilmesi için polar bağlara
sahip olmaları gerekir. Bileşiği oluşturan atomların
kütlelerinin farklılığı, bağların gücü ve bileşiğin
geometrisi bağların polar olmasına, yani dipol
momentinin farklı olmasına neden olan etkilerdir.
• Polar bağlara sahip bileşikler genellikle infrared
bölgesinde aktiftirler.
• Apolar bağlara sahip bileşikler genellikle infrared
bölgesinde ya çok az aktiftir ya da inaktiftirler.
3
4/26/2014
Gerilme Titreşiminin Ölçülmesi
Harmonik
Salınıcı (F = -kx)
0 
1
2
k
m'
0 
1
k
2c m'
m' 
m1m2
m1  m2
Kuvvet sabiti (k),
atomun büyüklüğüne,
kütlesine,
elektronegativitesine,
hibritleşmesine, bağın
uzunluğuna ve
enerjisine bağlı olarak
değişir.
• Moleküldeki titreşim hareketi, bağ etrafındaki atomların
kütlelerine bağlı olarak farklılık gösterir, fakat benzer
çevreye sahip aynı atom çiftleri için yaklaşık aynıdır.
• Bunun anlamı, infrared bölgesi için aynı atom çiftlerinin
(fonksiyonel grupların) uyarılma enerjilerinin de yaklaşık
aynı olmasıdır.
• Bu özellik, fonksiyonlu grupların infrared bölgesinde
titreşim frekans tablolarının hazırlanabilmesine olanak
sağlar.
ÖRNEK : C=O gerilme titreşimi nedeniyle
meydana gelen temel
absorpsiyon pikinin yaklaşık dalga sayısı ve dalga boyunu
hesaplayınız.
Karbon atomunun kg cinsinden kütlesi
m1= 12 . 10-3 kg/mol X 1 atom = 2.10-26 kg
6,02.1023 atom/mol
1
k
Benzer şekilde oksijen için
0 
2c m'
m2 = 16 . 10-3 kg/mol = 2,7. 10-26 kg
6,02.1023 atom/mol
ve indirgenmiş kütle
 = 2,0 .10-26 X 2,7. 10-26 = 1,1.10-26 kg
(2,0 + 2,7) .10-26 kg
Tipik bir çift bağ için kuvvet sabiti yaklaşık 1.103 N/m civarındadır.
 = 5,3 X 10-12 x [ 1.103
] ½ =1,6 .103 cm-1
1,1.10-26
bulunur. Karbonil grubunun gerilme pikinin deneysel olarak 1600 -1800
cm-1 bölgesinde (6,3 - 5,6 m) olduğu bulunmuştur.
IR Bölgesinde Titreşim Türleri
• Moleküldeki bağ elektronlarının titreşme ve dönme enerji
seviyelerinin enerji absorplayarak uyarılması sonucu 2 tür
moleküler titreşim hareketi yapar.
1. Gerilme titreşimi
2. Eğilme titreşimi
• Gerilme ve eğilme titreşim hareketleri aslında molekülün
yapısındaki bağ uzunluklarının (gerilme titreşimi) ve
molekülün yapısındaki bağ açılarının değişmesidir (eğilme
titreşimi). Gerilme titreşimi, iki atom arasındaki bağ ekseni
boyunca atomlar arasındaki uzaklığın sürekli değişmesi
hareketidir. Eğilme titreşimleri ise iki bağ arasındaki açının
sürekli değişmesi hareketidir.
Moleküller iki tür titreşim yapar
Gerilme – Bağ boyunca titreşim
H
H
C
C
H
H
Simetrik
Asimetrik
Eğilme – düzlem boyunca titreşim
H
H
C
H
C
H
H
Makaslama
sallanma
Düzlem içi
H
C
H
burkulma
Düzlem dışı
C
H
salınma
Gerilme titreşimi; simetrik gerilme ve asimetrik gerilme (bağ
boyunca),
Eğilme titreşimi de düzlem içi (Makaslama ve sallanma) ve
düzlem dışı Burkulma ve Salınma
4
4/26/2014
Suyun titreşimleri
İnfrared Absorpsiyon Bölgeleri
Genel olarak bağın yapısı ile bağ enerjisi ve titreşim
frekansı arasındaki ilişki basit olarak C (karbon) bağları için
açıklanabilir
Infrared absorpsiyon bölgelerinin, bağı oluşturan atomların
yapısına göre değişik enerji aralıklarında absorplama
yaparlar.
ÖRNEK IR SPEKTRUMU
ÖRNEK IR SPEKTRUMU
5
4/26/2014
Değişik bağların IR spektrumundaki yerleri
IR Bölgesinde Absorpsiyonu Etkileyen
Faktörler
1. Molekül içi etkiler
a)
b)
c)
d)
e)
f)
Hidrojen bağı etkileşimi
Bant yarılması
Fonksiyonlu grupların etkileşimi
İndüktif ve mezomerik etkiler
Konjugasyon etkisi
Halka büyüklüğünün etkisi
2. Molekül dışı etkiler
İNFRARED SPEKTROSKOPİSİNİN
UYGULAMA ALANLARI
 IR bölgesi için aynı atom çiftlerinin (fonksiyonel
grupların) uyarılma enerjileride yaklaşık aynıdır. Bunun
anlamı; fonksiyonlu grupların infrared bölgesinde farklı
bileşiklerde yaklaşık aynı olmasıdır. Bu durumda IR
spektroskopisinde çok belirgin ve ayırt edici pikler görülür.
 İnfrared bölgesinde hiçbir molekülün spektrumu
başka bir molekülün spektrumu ile kesinlikle aynı olmaz.
Sadece bir molekülün optik izomerlerinin spektrumları
birbirinin aynısıdır. Bu özellik, IR spektrumunun yapıların
aydınlatılmasında en yaygın olarak kullanıldığı alandır.
İNFRARED SPEKTROMETRE CİHAZI
Spektrometre cihazlarının çift ışınlı
ve daha gelişmiş olan Fourier
Transform Infrared Spectroscopy
(FTIR) türleri vardır. Matematiksel
Fourier Dönüşümü metodu ile bir
dizi frekansdan oluşan IR sinyalini
frekanslarına ayıran ve her birini
şiddeti ile gösteren işlemdir.
Cihazın genel
bileşenleri
1) Işık kaynağı,
2) Monokromatör,
3) Dedektör
4) Kaydedicidir.
1) Kalitatif Analiz (Yapı analizi)
i. Bilinmeyen maddelerin IR spektrumları, şüphelenilen maddelerin
aynı koşullarda çekilen spektrumları ile veya kataloglarda
bulunan spektrumlarla karşılaştırılır. Spektrumların özellikle
parmak izi bölgesi kataloglardaki spektrumlar ile uyuşmalıdır.
ii. Moleküldeki fonksiyonel grupların belirlenmesi daha önceden bu
gruplara ait infrared bantlarının hangi dalga boyu aralıklarında
gözlenebileceğini gösteren ve korelasyon tablosu adı verilen
tablolar incelenerek tanımlanmalıdır ve ancak şüphelenilen
moleküllerin spektrumları için kataloglara başvurulmalıdır.
2) Kantitatif Analiz
IR spektroskopisi daha çok kalitatif analize uygun olmakla beraber
bazen kantitatif analizde de kullanılır. Bu bölgede de LambertBeer eşitliği geçerlidir. Karışımların analizinde ise bileşenlerin
birbiri ile örtüşmeyen piklerinden yararlanılır. Yakın IR
spektroskopisi IR spektroskopisinin aksine daha çok kantitatif
analiz amacıyla kullanılır. Bu yöntemle hidrojen bağı yapabilen C
ve N bileşiklerinin kantitatif analizi mümkündür.
6
4/26/2014
KIZILÖTESİ IŞININ UYGULAMA ALANLARI
Kızılötesi ışının altbantları
• Yakın kızılötesi (NIR, IR-A DIN): 0.75-1.4 µm dalgaboyları
arasındadır. Düşük kayıp miktarı yüzünden genellikle fiberoptik
iletişimde kullanılmaktadır. Gece görüş ekipmanları da genellikle
bu dalgaboyunu kullanır.
• Orta dalga kızılötesi (MWIR, IR-C DIN): 3-8 µm. Güdümlü füze
teknolojisinde kullanılmaktadır.
• Uzun dalga kızılötesi (LWIR, IR-C DIN): 8–15 µm. Dışarıdan bir
ışınım kaynağına gerek duymadan sadece nesnelerin yaydığı
ısıyla çalışan termal görüntüleme cihazları bu bandı kullanır.
• Uzak kızılötesi (FIR): 15-1,000 µm
Astronomide ise kızılötesi tayf aşağıdaki gibi ayırılır:
• Yakın: (0.7-1) to 5 µm
• Orta: 5 to (25-40) µm
• Uzun: (25-40) to (200-350) µm
• 2- Kızılötesi filtreler; Kızılötesi filtreler birçok farkli malzemeden
üretilebilir. Bunlardan bir tanesi görünür ışığın %99'unu kesebilen
polysulphone isimli plastiktir. İnfrared filtreler asker gece görüş
dürbünlerinde sahneyi kızılötesi ışıkla aydınlatırken, görünür ışığı
keserek, dürbünün kullanıcısının dışarıdan görülmesini engeller.
• 3- Gece görüş sistemleri; Kızılötesi, görünür ışığın yeterli
olmadığı durumlarda gece görüş sistemlerinde kullanılmaktadır.
Gece görüş sistemleri ortamdaki az sayıda fotonun elektronlara
çevirilerek, kimyasal ve elektriksel bir süreçle yükseltilmesi
esasıyla çalışır.
• 4- Takip sistemleri; Kızılötesi takip sistemleri (kızılötesi güdüm
sistemleri olarak da bilinir) hedefin yaydığı kızılötesi ışınımı, hedefi
takip etmek için kullanır. Kızılötesi takip sistemi kullanan füzeler,
sıcak cisimler kızılötesi ışık yaydığından "ısı güdümlü füze" olarak
da bilinir. İnsanlar, araç motorları ve uçaklar gibi birçok nesne ısı
ürettiğinden kızılötesi dalgaboylarında arka plandan kolayca ayırt
edilebilir.
• 1- Spektroskopi; Kızılötesi spektroskopi atomlar arasındaki
bağları analiz ederek molekülleri tanımlamaya yarayan bir
tekniktir. Her kimyasal bağ kendine has bir frekansta titreşir. Bir
moleküldeki bir grup atom (mesela CH2) bağların esneme ve
bükülme hareketlerinden dolayı birden fazla titreşim moduna
sahip olabilir. Eğer bir titreşim molekülün dipol momentinde
değişime yol açarsa molekül aynı frekansa sahip bir foton
soğurur. Çoğu molekülün titreşim frekansları, kızılötesi ışığın
frekanslarına denk düşer. Genellikle bu teknik 4000-400 cm-1
lik orta-kızılötesi ışınım kullanarak organik bileşikleri analiz
etmekte kullanılır. Örneğin soğurduğu tüm frenkanslar
kaydedilir. Bu tayf kullanılarak örneğin içeriği ve saflığı
hakkında bilgi edinilebilir.
• 5- Termografi (termal
görüntüleme);
• Kızılötesi
ışınım
cisimlerin
sıcaklığını uzaktan belirlemeye
yarar. Termografi genelde askeri ve
sanayi amaçlarla kullanılsa da
üretim maliyetlerinin düşmesiyle
kızılötesi kameralar olarak tüketici
pazarına da girmiş bulunmaktadır.
Kızılötesi ışınım her sıcaklıktaki
cisim tarafından yayınlandığından
termografi sayesinde hiç ışık
olmaksızın bütün ortamı görmek
mümkündür. Bir cismin yaydığı
kızılötesi ışınım miktarı sıcaklıkla
birlikte
arttığından,
termografi
sıcaklık farklarını da görmeyi
sağlar.
Bir köpeğin termografik
görüntüsü
Fare yiyen bir yılanın
termografik görüntüsü.
• 6- Isıtma; Kızılötesi ışınım bir ısı kaynağı olarak kullanılabilir.
• 7- İletişim; IR veri iletişimi bilgisayar cihazları arasında kısa mesafe
Kızılötesi sauna ve bazı elektrikli sobalarda ısınma amacıyla, uçak
kanatlarında ise oluşan buzu eritmek amacıyla kullanılırlar.
Kızılötesi ışınım aynı zamanda bir sağlık ve fizyoterapi alanında da
kullanılmaktadır. Kızılötesi ışınım etraflarındaki havayı ısıtmadan
sadece ışık geçirmeyen cisimleri ısıttığından yemek pişirme için de
kullanılabilir. Kızılötesi ısıtma sanayide boya kurutma, plastik
üretimi, tavlama, plastik kaynaklama gibi alanlarda da popüler
olmaya başlamıştır. Bu tip uygulamalarda kızılötesi ısıtma yavaş
yavaş geleneksel fırın ve ısıtma elemanlarının yerini almaktadır.
Malzemenin karakteristiğine uygun kızılötesi frekans seçimi enerji
verimliliğini de arttırmaktadır.
iletişimde kullanılmaktadır. Bu tip aygıtlar genellikle IrDA protokülüne
uygun üretilmektedir. Uzaktan kumandalar ve IrDA cihazlar, plastik bir
mercek tarafından odaklanıp, dar bir ışın haline getirilen, kızılötesi
LED ışığı kullanmaktadır. Bu LEDi kapatıp açarak (modüle ederek)
bilgi kodlanır ve karşı tarafa aktarılır. Alıcı bir silikon fotodiyot
kullanarak kızılötesi ışığı yeniden elektrik akımına çevirir. Fotodiyot
sadece verici tarafından üretilen hızla titreşen sinyala tepki gösterir, bu
şekilde ortamdaki yavaş değişen ışığı filtrelemiş olur. Kızılötesi ışık
duvarları geçemediğinden başka odalardaki cihazları etkilemez, bu
yüzden yoğun yerleşim alanlarında kullanılmaya uygundur.
• Kızılötesi iletişim aynı zamanda uzaktan kumanda aletlerinde en sık
tercih edilen iletişim metodudur.
• Kızılötesi lazer kullanan açık hava optik iletişim cihazları şehirlerde
noktadan noktaya yüksek hızlı iletişim sağlamanın, fiber optik kablo
çekmenin masrafıyla karşılaştırıldığında ucuz bir yoludur.
• Kızılötesi lazerler aynı zamanda fiberoptik iletişim sistemlerinde de
kullanılır. 1.330nm (en az saçılım) ve 1.550nm (en iyi iletim)
frekanslarındaki ışık fiberoptik iletişimde tercih edilir.
İki insanın orta infrared
(ısıl) ışıkla çekilmiş
fotoğrafı
7
4/26/2014
• 8- Meteoroloji; Meteoroloji uyduları termal ve kızılötesi fotoğraflar
çekebilen radyometrelerle donatılmıştır. Bu fotoğrafları kullanarak
eğitimli analistler bulutların yüksekliklerini ve tiplerini belirleyebilir, kara
ve deniz sıcaklıklarını ölçebilir ve okyanus yüzey olaylarını görebilirler.
Tarama genellikle 10,3-12,5 µm frekanslarında yapılır. Sirrus ve
Kümülonimbüs gibi yüksek buz bulutları parlak beyaz, Stratus ve
Stratokümülüs gibi daha alçak ve sıcak bulutlar ise gri olarak güzükür.
Sıcak yüzey şekilleri koyu gri veya siyah olarak görülür. Kızılötesi
görüntülemenin bir dezavantajı stratus veya sis gibi alçak bulutların
sıcaklığının yüzey sıcaklığına yakın olması sebebiyle bazen yer ve
deniz yüzeyinin görüntülenememesidir. Avantajı ise gece de kızılötesi
fotoğraf çekmenin mümkün olması sayesinde hava durumunun sürekli
izlenebilmesidir. Bu tip kızılötesi görüntüler nakliye endüstrisi için çok
önemli olan Gulf Stream gibi okyanus akıntılarının ve anaforların
görüntülenmesini sağlar. Balıkçılar ve çiftçiler hasatı donmaya karşı
korumak ve çıkarılan deniz mahsulü miktarını arttırmak için kara ve
deniz sıcaklıklarını öğrenmek ister. El Niño gibi fenomenler de bu
şekilde görüntülenebilir. Bilgisayarlı renklendirme teknikleri kullanılarak,
normalde siyah-beyaz olan termal resimler, ilgilenilen bilginin daha
kolay göze çarpması için renklendirilebilir.
• 10-
İklimbilim; Dünya ile atmosfer arasındaki enerji
alışverişindeki trendleri izlemek amacıyla atmosferik kızılötesi
ışınım takip edilir. Bu trendler dünyanın iklimindeki uzun dönem
değişiklikler hakkında bilgi verir. Küresel ısınma araştırmalarında
güneş radyasyonu ile birlikte takip edilen en önemli iki
parametreden biridir.
• 11- Sanat tarihi; Sanat tarihçilerinin verdiği isimle kızılötesi
reflektogramlar resimlerin alt katmanlarında gizli çizimleri gün
ışığına çıkartabilir. Karbon siyahı resmin tüm arkaplanını boyamak
için kullanılmadığı sürece reflektogramda iyi görüntü verir. Sanat
tarihçileri, sanatçının resim üzerinde daha sonradan yaptıkları
düzeltmeleri (pentimento) bu metodla görebilirler. Bu bilgi bir
resmin orijinali olup olmadığını anlamakta faydalıdır. Genellikle bir
resimde ne kadar pentimento varsa orijinal olma olasılığı o derece
fazladır. Bu metod aynı zamanda sanatçının çalışma yöntemine
dair de ipuçları verir. Bu tarz bir kullanım diğer tarihçiler arasında
da, özellikle çok eski yazılı eserlerin incelenmesinde
kullanılmaktadır. Mürekkebin içinde kullanılan karbon oldukça iyi
görüntü verir.
ÖDEV
Soru 1. IR (kırmızı ötesi) bölgesinin elektromanyetik
spektrumdaki yerinin enerji olarak değerleri E, kcalmol-1 ve
kjmol-1 kaçtır. Araştırınız ve sonuçları karşılaştırınız.
Soru 2. Kırmızı ötesi bölgesinde enerji ile (E, kcalmol-1 ve
kjmol-1 ) dalga sayısı (  , cm-1) arasındaki ilişkiyi matematiksel
olarak nasıl ifade ederiz. Açıklayınız
Soru 3. Apolar bileşikler kırmızı ötesi bölgesinde soğurma
yaparlar mı? Açıklayınız.
Soru 4. C-H bağının titreşim frekansını (cm-1) hesaplayınız.
k = 5x105 dynes.cm-1. C-H bağının deneysel olarak ölçülen
titreşim frekansı 3000 cm-1 ’dir. Hesapladığınız sonucu deneysel
sonuç ile karşılaştırınız.
Soru 5Atom ağırlığı ve bağ uzunluğu ile titreşim frekansı (  ,
cm-1) arasında nasıl bir ilişki vardır. Açıklayınız.
Soru 6 Kırmızı ötesi bölgesinde neden en uygun çözücüler,
polar olmayan ve hidrojen içermeyen çözücülerdir. Açıklayınız.
• 9- Gökbilim; Gökbilimciler elektromanyetik tayfın kızılötesi bölümüne
düşen cisimleri, aynalar, mercekler gibi optik elemanlarla gözler. Bu yüzden
de kızılötesi gökbilim, optik gökbilim altında sınıflandırılmıştır. Bir resim
oluşturabilmesi için kızılötesi teleskobun parçaları ısı kaynaklarından
dikkatlice yalıtılmış olmalıdır. Bu yüzden algılayıcılar sıvı helyum
kullanılarak soğutulur. Dünyadaki kızılötesi teleskopların duyarlılığı
atmosferdeki su buharının kızılötesi tayfın önemli bir bölümü
soğurmasından dolayı oldukça sınırlıdır. Bu sınırlamadan teleskopu yüksek
bir yere yerleştirerek veya teleskobu bir sıcak hava balonu ve uçağın
üzerine monte ederek kısmen kurtulmak mümkündür. Uzaydaki teleskoplar
bundan etkilenmez, bu yüzden de kızılötesi gökbilim en iyi uzayda yapılır.
Gökbilimciler için tayfın kızılötesi kısmının birçok önemi vardır.
Galaksimizdeki soğuk, karanlık gaz ve tozdan oluşan moleküler bulutlar
yıldızlar tarafından ısıtıldıklarından kızılötesi ışınım yayarlar. Kızılötesi aynı
zamanda henüz görünür ışık vermemeye başlamamış olan önyıldızların da
görülmesini sağlar. Yıldızlar yaydıkları enerjinin sadece küçük bir kısmını
kızılötesi olarak verirler, bu yüzden kızılötesi gözlem gezegenler gibi soğuk
nesneler daha kolay ayırt edilebilmesini sağlar. Görünür ışıkta yıldızın
yaydığı parlaklık, gezegenden yansıyan az miktarda ışığı boğar. Kızılötesi
ışık aynı zamanda aktif gökadalerin gaz ve tozla sarılı çekirdeklerini
incelemekte de yardımcı olur. Uzaktaki galaksiler de kırmızıya kayma
sebebiyle en iyi kızılötesi teleskoplarla görülür.
• 12- Biyolojik sistemler; Çıngıraklı yılanların kafasında bir çift
kızılötesi algılayıcı çukuru bulunur. Bu biyolojik algılama sisteminin
ısıya duyarlılığı konusu belirsizdir. Isıl algılayıcıları bulunan başka
organizmalar arasında pitonlar, boa yılanlarının bazıları, vampir
yarasalar, bazı böcekler, koyu renk pigmentli kelebekler ve büyük
ihtimalle kan emici böcekler bulunmaktadır.
• 13- Fotobiyomodülasyon; Yakın kızılötesi ışık kemoterapi
neticesinde oluşan ağıziçi ülserin tedavisinde ve yaraların
iyileşmesine yardımcı olarak kullanılmaktadır. Herpes tedavisinde
kullanımına ilişkin bir takım çalışmalar da vardır. Aynı zamanda
merkezi sinir sistemi tedavisinde kullanımı konusunda da
araştırmalar yapılmaktadır.
Sağlık riskleri ; Bazı yüksek ısılı sanayi ortamlarında kullanılan
kuvvetli kızılötesi ışınım gözlere ve görme duyusuna zarar
verebilir. Görünmez olması riski arttırmaktadır. Bu yüzden bu tür
yerlerde kızılötesi koruyucu gözlük takılması zorunludur.
1- Aşağıdaki ifadelerden hangisi yanlıştır?
a. Elektromanyetik spektrumda değişik dalga boyuna ya da
enerjiye sahip ışının maddede ile etkileşimi sonunda maddede
değişikliklere neden olur.
b. Elektromanyetik spektrum’da IR bölgesi, görünür bölge ile
mikrodalga bölgesi arasında yer alır.
c. İnfrared spektroskopisi, kırmızı ötesi ve IR spektroskopi olarak ta
adlandırılır.
d.IR spektroskopisinde soğurma, temel enerji seviyesindeki (Eo) bir
elektronun enerji alarak bir üst enerji seviyesine (E1) geçmesidir.
e. En çok IR bölgesine karşılık gelen 4000 cm-1 ile 400 cm-1 aralığı
bölgesi kullanılır.
2- Aşağıdaki ifadelerden hangisi yanlıştır?
a. 0,80 μm-2,50 μm; Yakın infrared (IR) bölgesidir.
b. 2,50 μm-25 μm; İnfrared (IR) bölgesidir.
c. 25 μm-1000 μm; Uzak infrared (IR) bölgesidir.
d. 4000 cm-1 ile 400 cm-1; en çok kullanılan infrared bölgesidir.
e. 25-2500 cm-1 Orta infrared (IR) bölgesi
8
4/26/2014
3- Aşağıdaki ifadelerden hangisi doğrudur?
a. IR bölgesinde soğurma sadece dönme enerji seviyelerinde
gerçekleşir.
b. IR bölgesi, moleküler titreşim veya titreşme spektroskopisi olarak
da adlandırılır.
c. IR bölgesinde uyarma sadece temel haldeki titreşme enerji
seviyelerinde uyarılmış haldeki titreşme enerji seviyelerinde
gerçekleşir.
d. IR bölgesinde uyarma sadece temel haldeki dönme enerji
seviyelerinde uyarılmış haldeki dönme enerji seviyelerinde
gerçekleşir
e. IR bölgesinde uyarma bir çift elektronun temel enerji
seviyesinden bir üst enerji seviyesine olur.
4- IR bölgesinde soğurma nasıl gerçekleşir?
a. IR bölgesinde uyarma ile molekül titreşme ve dönme hareketi
yapmasıdır.
b. IR bölgesinde uyarma ile ,  ve n bağını oluşturan elektronların
temel enerji seviyesinden bir üst enerji seviyesine geçmesidir.
c. IR bölgesinde uyarma ile  ve  bağını oluşturan elektronların
temel enerji seviyesinden bir üst enerji seviyesine geçmesidir.
d. IR bölgesinde uyarma ile  bağını oluşturan elektronların temel
enerji seviyesinden bir üst enerji seviyesine geçmesidir.
e. IR bölgesinde uyarma ile n bağını oluşturan elektronları temel
enerji seviyesinden bir üst enerji seviyesine geçmesidir.
5- IR bölgesinde aşağıdaki titreme türlerinden hangisi olası değildir?
a. Simetrik gerilme titreşmesi
b. Asimetrik gerilme titreşmesi
c. Makaslama eğilme titreşmesi
d. Sallanma eğilme titreşmesi
e. Daralma eğilme titreşmesi
6- Aşağıdakilerden hangisi infrared bölge spektrometre
cihazının bileşenlerinden değildir?
a. Işıma kaynağı
b. Monokromatör
c. Dedektör
d. Döner ayna
e. Elektron
7- Aşağıdakilerden hangisi yanlıştır?
a. Bağ kuvveti arttıkça titreşim frekansı da artar.
b. Atom ağırlığı arttıkça titreşim frekansı azalır.
c. Atom ağırlığı azaldıkça titreşim frekansı artar
d. Bağ kuvveti arttıkça titreşim frekansı azalır.
e. Bağ kuvveti azaldıkça titreşim frekansı artar.
9
Download

misafirperverlik