Spettrofotometria: definizione e funzionamento

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Descrizione dettagliata di cosa è la spettrofotometria e su quali principi fisici si basa. Definizione e funzionamento dello spettrofotometro (3 pagine formato doc)

SPETTROFOTOMETRIA: DEFINIZIONE

Spettrofotometria IR. E' un metodo ottico di analisi basato sull'assorbimento delle radiazioni IR da parte di molecole (soprattutto organiche) usato per scopi qualitativi (riconoscimento di sostanze, accertamento del grado di purezza, identificazione di raggruppamenti atomici presenti sulla molecola) e più raramente quantitativi

Le molecole assorbono la radiazione infrarossa dando spettri di assorbimento molto complessi che rispecchiano e la struttura complessiva della molecola e la presenza dei cosiddetti gruppi funzionali.

Che cos'è la radiazione IR ? è la radiazione elettromagnetica la cui lunghezza d'onda è compresa fra 1000 nm (= 1) e 100.m.

Spettrofotometria: relazione di chimica

SPETTROFOTOMETRO: FUNZIONAMENTO

Spieghiamo perché le molecole assorbono radiazione IR:
L'energia di una molecola deriva dalla somma di contributi diversi
Il passaggio da uno stato energetico con n=1 a un altro con n=2 o più (che deriva dallo spostamento di un elettrone da un orbitale molecolare a un altro) corrisponde a una differenza di energia (E) dell'ordine di circa 10 eV che corrisponde a sua volta a una radiazione con  compresa fra 100 e 1000 nm, appartenente cioè al visibile o all'ultravioletto.
Una radiazione con lunghezza d'onda maggiore e quindi con minore energia,non permette il passaggio fra stati elettronici diversi ma può permettere il passaggio fra diversi stati vibrazionali (dello stesso stato elettronico).
Questi "distano" fra loro di circa 0,1 eV, di conseguenza la lunghezza d'onda della radiazione che può fornire tale energia è compresa fra2,5 e 25 m.

solito , al passaaggio (salto) vibrazionale corrisponde anche la possibiltà di passaggi fra stati rotazionali diversi, per cui non si avrà l'assorbimento di lunghezze d'onda ben definite ma di bande.

Spettri di emissione: esperimento

SPETTROFOTOMETRO: A COSA SERVE

In pratica, a temperatura ambiente, tutte le molecole sono nello stato vibrazionale più basso (fondamentale, con v=0); una radiazione di  adatta farà passare la molecola a uno stato vibrazionale più alto ma sempre dello stesso stato elettronico (eventualmente anche con variazione dello stato rotazionale).
E' da notare che l'energia dello stato vibrazionale è in relazione con la frequenza della vibrazione.

Ad esempio nel caso di una molecola biatomica
E = (v + 1/2)hf

con h = costante di Planck, f = frequenza della vibrazione, v = numero quantico vibrazionale

Quindi nel passaggio dallo stato fondamentale (v=0) allo stato successivo (v=1) occorre un'energia

E = E1 - E2 = (1+1/2)hf -(0+1/2)hf = hf

la radiazione occorrente perché il passaggio avvenga avrà allora E = hf = h da cui f =  cioè viene assorbita la radiazione che ha la stessa frequenza della vibrazione.

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