מעבדה מתקדמת בכימיה פיזיקלית - ניסוי 2
(Time Correlated Single Photon Counting (TCSPC
מדידת זמני דעיכה של פלואורסצנציה בפאזה מעובה באמצעות ספירת פוטונים
הקדמה:
בניסוי זה אנו רואים שינוי משמעותי בתכונות כימיות באמצעות עירור מולקולה ממצב יסוד אלקטרוני למצב מעורר. השינוי שאנו רואים הינו שינוי בערך ה- pKa, כלומר שינוי במידת חומציות המולקולה. מולקולות בהם מתרחש אפקט שכזה נקראות פוטו-חומצות. בניסוי זה אנו נלמד על העקרונות של ספקטרוסקופיה אופטית, בדגש על ספקטרום בליעה אופטית ופלורסנציה. נלמד למדוד זמני דעיכה פלורסנטיים בשיטת Time-correlated single photon counting (TCSPC) . בניסיון אנו מקשרים את תוצאות המדידה בטכניקת TCSPC ובספקטרום הפלורסנציה לשינוי בערך ה- pKa של המולקולה 8-Hydroxypyrene-1,3,6-trisulfonic acid, שהיא פוטו חומצה נפוצה.
חומר קריאה למפגש ראשון (קבצים מצורפים):
- יסודות הספקטרוסקופיה האופטית
M. Sauer, J. Hofkens, and J. Enderlein:
Handbook of Fluorescence Spectroscopy and Imaging.
Basic Principles of Fluorescence Spectroscopy – p.1-p.
- כימיה של פוטו-חומצות
. F. Ireland and P. A. H. Wyatt:
Acid-Base Properties of' Electronically Excited States of Organic Molecules- p.131- p.159
- אופטיקה ומכשור ניסיוני
Ocean Optics – USB2000 Fiber Optic Spectrometer,
Deuterium Tungsten-Halogen Calibration Light Source.
מונחים שצריך להכיר לקראת הניסוי:
העברת יחידות אנרגיה eV, Joule, wavenumber
Vibronic states
- The Born-Oppenhimer approximation
- Transition moments
- Oscillator strength
- The Franck-Condon principle
- Absorption spectra
- Vibrationall relaxation
Fluorescence
- Fluorescence spectrum
- The mirror symmetry relation
- The radiative lifetime
Radiationless transitions
- Singlet-singlet internal conversion
- Intersystem crossing
- Triplet states
- Energy gap
חומר קריאה נוסף:
Spectroscopy in general
- Birks, “Photophysics of Aromatic Molecules”.
- P. Atkins, “Physical Chemistry” CH 13-14: "Molecular spectroscopy 1,2"
- (Schulman, “Fluorescence and Phosphorescence Spectroscopy”, pp 1-60 (library position: 541.224 Sch.
- (J.M. Hollas, “Modern Spectroscopy”, John Willey and Sons (1998.
- Beer-Lambert Law
Single photon counting technique
- Shaver and Love, in “Progress in Analytical Chemistry”, Vol. 8, p.249.
- (Love and Shaver, in “Analytical Chemistry”, Vol. 48, pp 364 A (1976.
ניסיון א' – ספקטרום בליעה של HPTS כפונקציה של pH
מטרת הניסוי:
מציאת ערך ה- pKa של HPTS בעזרת ספקטרומטר בליעה, לפי יחסי פסי הבליעה של החומצה והבסיס המצומד.
רקע קצר:
אנו עוסקים בהליך שיווי המשקל של פוטו-חומצה בשם8-Hydroxypyrene-1,3,6-trisulfonic acid (HPTS) ובהליך הפוטו-פרוטוליטי של פוטו-חומצות: