Appunti analisi 1

Analisi dei composti chimici

1) Se bicarbonati: il pH si aggira intorno agli 8/10

2) Cloruri, bromuri e ioduri: questo saggio viene svolto sfruttando l'AgNO3.

- In presenza dei cloruri, genero un precipitato bianco solubile in NH4OH

- In presenza di bromuri, genero un precipitato giallo poco solubile in NH4OH

- In presenza di ioduri, genero un precipitato giallo insolubile in NH4OH

Per poter distinguere se il nostro composto contiene bromuri o ioduri, è possibile comprenderlo molto facilmente andando a trattare con il diclorometano:

- In caso di presenza di bromuri, genera un precipitato giallo

- In caso di presenza degli ioduri, genera un precipitato fucsia

3) Solfati: vengono riconosciuti mediante il trattamento con bario cloruro. In presenza di solfati, si genera il bario solfato che precipita di colore bianco.

4) Tiosolfati: possono essere riconosciuti mediante il trattamento con l'acqua di iodio.

- In questo caso, il trattamento con l'acqua di iodio permette l'ossidazione dei tiosolfati.

CHE VANNO A DECOLORARE IL REAGENTE UTILIZZATO. POSSO SVOLGERE UN SAGGIO DI CONTROPROVA, AGGIUNGENDO HCl DILUITO, CHE PERMETTE L'EVAPORAZIONE DI SOLFOSSIDO, CHE GENERA UN ODORE SIMILE ALLO ZOLFANELLO.

5) FOSFATI, POSSONO ESSERE RICONOSCIUTI MEDIANTE IL TRATTAMENTO DEL COMPOSTO CON IL MOLIBDATO D'AMMONIO IN HNO3, CHE DOPO RISCALDAMENTO GENERA UN PRECIPITATO DI COLOR GIALLO IN SOLUZIONE ALCALINA.

TECNICHE SPETTROSCOPICHE

I METODI SPETTROSCOPICI, NON SONO NIENT'ALTRO CHE DEI METODI ANALITICI CHE SONO BASATI SULLA MISURA DI UN SEGNALE CHE PROVIENE DA UN CAMPIONE, CHE E' STATO OPPORTUNAMENTE TRATTATO CON UNA RADIAZIONE ELETTROMAGNETICA.

QUESTE TECNICHE VENGONO SUDDIVISE IN:

1. IR, o INFRAROSSA
2. UV-Vis, o UV-VISIBILE
3. A FLUORESCENZA
4. NMR, o RISONANZA NUCLEARE MAGNETICA

A LORO VOLTA, QUESTE TECNICHE VENGONO SUDDIVISE IN:

• TECNICHE DI ASSORBIMENTO (1,2,4) e TECNICHE DI EMISSIONE (3)

VIENE DEFINITA RADIAZIONE ELETTROMAGNETICA, LA COMBINAZIONE TRA UN CAMPO ELETTRICO e UN CAMPO MAGNETICO, CHE SI PROPAGA NELLO SPAZIO.

CAMPO MAGNETICO CHE TRA DI LORO PROPAGANO CON UN MOTO ONDULATORIO. ALL'ONDA VIENE ASSOCIATA UN'ENERGIA, CHE E' DEFINITA QUANTIZZATA, IN QUANTO VIENE SUDDIVISA IN PACCHETTI QUANTICI DETTI FOTONI. OGNI TIPO DI RADIAZIONE ELETTROMAGNETICA, COMPRESA LA LUCE, PUO' ESSERE RAPPRESENTATA SOTTO FORMA DI ONDA CON UNA FREQUENZA ASSOCIATA; COME NEL CASO DI UNA PARTICELLA (FOTONE) CON LA SUA ENERGIA ASSOCIATA ALLA FREQUENZA. LE MOLECOLE, SONO IN GRADO DI INTERAGIRE CON UNA RADIAZIONE ELETTROMAGNETICA, DATO CHE SONO IN GRADO DI: ASSORBIRE e CEDERE ENERGIA. SI DEFINISCE ASSORBIMENTO, QUEL PROCESSO CHE PERMETTE ALLA MOLECOLA DI PASSARE DA STATI DI ENERGIA MINORI A STATI DI ENERGIA MAGGIORE. VICEVERSA, VIENE DEFINITA EMISSIONE, QUEL PROCESSO CHE NELLA MOLECOLA INDUCE IL CEDIMENTO DI ENERGIA, IN MODO DA PASSARE DA STATI DI ENERGIA MAGGIORI A STATI DI ENERGIA MINORE. E' POSSIBILE RICAVARE INFORMAZIONI STRUTTURALI DELLA MOLECOLA DALL'ENERGIA CHE VIENE EMESSA O

ASSORBITALIVELLI DI ENERGIA MOLECOLARIL'ENERGIA DI UNA MOLECOLA VIENE DEFINITA QUANTIZZATA, DATO CHE NON ESISTONO LIVELLI DI ENERGIA TUTTI UGUALI, MA BENSI' ESISTONO SOLAMENTE LIVELLI DI ENERGIA DISCRETI CHE SONOCORRISPONDENTI AI DIVERSI STATI DELLA MOLECOLA.

L'ASSORBIMENTO E' QUEL PROCESSO CHE PERMETTE IL TRASFERIMENTO DI UN QUANTO DI ENERGIA DALLA RADIAZIONE ALLA MOLECOLA CON MODIFICA DEI SUOI LIVELLI QUANTICIROTAZIONALI, ELETTRONICI e VIBRAZIONALI.

UNA RADIAZIONE E' CARATTERIZZATA DA:

1. LA SUA ENERGIA, E, VIENE ESPRESSA INDIRETTAMENTE DA
2. LUNGHEZZA D'ONDA, λ, CHE INDICA LA DISTANZA PERCORSA TRA 2 PUNTI DI MAX o MIN
3. FREQUENZA, ν , O NUMERO DI OSCILLAZIONI CHE VENGONO COMPIUTE NELL'UNITA' DI TEMPO
4. NUMERO D'ONDA, CHE INDICA IL NUMERO DI ONDE CHE SI PROPAGANO IN 1cm DI SPAZIO LINEARE; E' IL RECIPROCO DELLA LUNGHEZZA D'ONDA

DAGLI STUDI DI MECCANICA QUANTISTICA DI EINSTEIN, SI E' DEDOTTO CHE LA LORO

RELAZIONE È DATA DA:
E = h x ν
DOVE h INDICA LA COSTANTE DI PLANK e ν LA FREQUENZA
ALLO STESSO TEMPO, PERÒ, TUTTI I PARAMETRI CHE COSTITUISCONO L'ENERGIA SONO LEGATI ALL'ENERGIA DELLA RADIAZIONE:
E = h x c / λ 41
C'È ANCHE DA RICORDARE, PERÒ, CHE L'ENERGIA È ANCHE VALUTATA COME LA SOMMA DI TUTTI I VALORI DI ENERGIA CHE SONO PRESENTI IN UNA MOLECOLA:
E tot = E trasl + E vibr + E rot + E e int + E e val + E nucleo
SPETTRO ELETTROMAGNETICO
SULLA BASE DEL TIPO DI RADIAZIONE CHE VIENE UTILIZZATA SI PUÒ COMPRENDERE CHE TIPO DI TECNICA ELETTROSCOPICA È MEGLIO UTILIZZARE PER RICONOSCERE LA NOSTRA MOLECOLA.
UNA MOLECOLA GENERICA, È IN GRADO DI ASSORBIRE O EMETTERE FOTONI DI ENERGIA CORRISPONDENTI ALLA DIFFERENZA TRA LIVELLO INIZIALE E FINALE DI ENERGIA.
EMISSIONE o ASSORBIMENTO, SONO REGISTRATI DAGLI STRUMENTI COME UNA BANDA DI ASSORBIMENTO o EMISSIONE, APPUNTO.
NELLO SPETTRO SU ASSE Y PRESENTANO

L'ENERGIA ASSORBITA e SULL'ASSE X LA FREQUENZA SPETTROSCOPIA INFRAROSSA (IR)
LO STUDIO DI UNO SPETTRO IR CI PERMETTE DI DETERMINARE LA PRESENZA DI SPECIFICI GRUPPI
FUNZIONALI CARATTERISTICI, IN MODO DA RIUSCIRE AD IDENTIFICARE CORRETTAMENTE DI CHE
MOLECOLA SI TRATTA, GRAZIE ALLE SUE CARATTERISTICHE CHIMICHE.
SOLO IL CONSULTO CON SPETTRI DI SOSTANZE NOTE, PUO' RENDERE POSSIBILE
L'IDENTIFICAZIONE DELLE SOSTANZE.

MOVIMENTI VIBRAZIONALI
1) STRECHING, CAUSA IL MOVIMENTO DI ATOMI LUNGO L'ASSE DI LEGAME CON LA
VARIAZIONE DELLA LUNGHEZZA DEL LEGAME
- SIMMETRICO, I DUE LEGAMI VIBRANO IN COPPIA NELLO STESSO SENSO
- ASIMMETRICO, I DUE LEGAMI VIBRANO IN COPPIA IN SENSO OPPOSTO
2) BENDING, E' LA VARIAZIONE NEGLI ANGOLI DI LEGAMI FRA I LEGAMI SU UN ATOMO
COMUNE
UNA MOLECOLA E' IN GRADO DI ASSORBIRE UNA RADIAZIONE IR, SE IL LEGAME CHE UNISCE I DUE
ATOMI OSCILLANTI E' POLARE 42
IL MOVIMENTO DI VIBRAZIONE CAUSA UNA VARIAZIONE DELLA DISTANZA INTERNUCLEARE

DEL MOMENTO DIPOLARE. STRUMENTAZIONE

LO SPETTOFOTOMETRO IR È COSTITUITO DA:

• LUCE
• PORTA CAMPIONE (CELLA)
• PRISMA (SEPARA LUCE)
• RIVELATORE
• PC

PREPARAZIONE DEL CAMPIONE

PER QUANTO RIGUARDA L'IR VENGONO UTILIZZATE CELLE TRASPARENTI.

IL CAMPIONE LIQUIDO:

1. PUÒ ESSERE POSTO SOTTO FORMA DI FILM TRA 2 DISCHETTI DI NaCl SENZA MANIPOLAZIONE E VIENE DENOMINATO POLIMORFO
2. OPPURE, PUÒ ESSERE POSTO IN NUJOL, OSSIA OLIO DI PARAFFINA IN MODO DA FORMARE UNA PASTA SPALMABILE FRA I 2 DISCHETTI DI NaCl. IN QUESTO CASO, ABBIAMO UN'EMULSIONE CHE È STABILE E IL NUJOL È IN GRADO DI ASSORBIRE A LUNGHEZZE D'ONDA PARI A 3000/1400/1500 cm

IL CAMPIONE SOLIDO:

1. PUÒ ESSERE DISPERSO NEL NUJOL.
2. OPPURE, POSSIAMO TROVARLO INTERPOSTO IN UN FILM SOLIDO, RIPOSTO SU UNA PASTICCA DI NaCl. IN QUESTO CASO, POSSIAMO OTTENERLO PER VIA DI UN'EVAPORAZIONE DEL SOLVENTE. DEVE ESSERE ASSOLUTAMENTE AMORFO O MICROCRISTALLINO

PUO' ANCHE ESSERE DISPONIBILE COME UNA POLVERE CHE PUO' ESSERE MESCOLATA INSIEME AL KBr. LA MISCELA VIENE RIPOSTA IN UNO STAMPO e POI COMPRESSO PER OTTENERE UN DISCO. REGISTRAZIONE DELLO SPETTRO IR

LO SPETTRO IR, GENERALMENTE, VIENE REGISTRATO SU COMPOSTI DI BUONA PUREZZA SUPERIORI AL 98% e POSSONO ESSERE SIA LIQUIDI, SOLIDI o GAS.

MA QUALE SEGNALE ANDIAMO A MISURARE CON L'IR? LA TRASMITTANZA, E' CIO' CHE CI INTERESSA MAGGIORMENTE ED E' QUELLO CHE VIENE RILEVATO MEDIANTE LO SPETTRO IR.

SE UNA RADIAZIONE DI INTENSITA I, ATTRAVERSA UN CAMPIONE DI SPESSORE b E NE EMERGE CON UN'INTENSITA' ATTENUATA DI LIVELLO I; QUESTO RAPPORTO VIENE DEFINITO TRASMITTANZA (T).

T=I/I₀

LA TRASMITTANZA, PUO' INOLTRE ANCHE ESSERE ESPRESSA COME PERCENTUALE

T % = I/I x 1000

LO SPETTRO IR DI UN COMPOSTO E' UN GRAFICO IN CUI TROVIAMO SULL'ASSE DELLE Y LA TRASMITTANZA % CHE E' RIPORTATA IN FUNZIONE DELLA LUNGHEZZA D'ONDA (cm^-1)

DELLA RADIAZIONE CHE ATTRAVERSA IL CAMPIONE CHE E' POSTO SUL CAMMINO DELLA RADIAZIONE STESSA.

IN BASE AL VALORE DI TRASMITTANZA CHE VIENE PRODOTTO DAL NOSTRO REGISTRATORE IR, POSSIAMO ANDARE A VALUTARE DIVERSI ASPETTI.

CI SONO 2 REGIONI MOLTO IMPORTANTI CHE VANNO RICORDATE:

- SE λ = 4000/1500 cm-1 ALLORA POSSIAMO ANDARE A RICAVARE DIVERSI TIPI DI GRUPPI FUNZIONALI

- SE λ = 1500/500 cm-1, ALLORA, QUESTO MI MOSTRA LA SUA IMPRONTA DIGITALE VERA E PROPRIA.

SI TRATTA DI UNA ZONA SPECIFICA DELLO SPETTRO CHE POSSO ANDARE A CONFRONTARE CON DETERMINATI STANDARD e MI MOSTRANO CHE LA PORZIONE E' IDENTICA. QUESTA PARTE COMPONE LO SCHELETRO DELLA NOSTRA MOLECOLA IN ANALISI.

LA LEGGE CHE MI PERMETTE DI PREVEDERE LA FREQUENZA ALLA QUALE UN GRUPPO FUNZIONALE XY PRESENTE IN UNA MOLECOLA ASSORBE E' LA LEGGE DI HOOK.

DOVE:

- v= LUNGHEZZA D'ONDA ESPRESSA IN NUMERI D'ONDA

- c= VELOCITA' DELLA LUCE

- k= COSTANTE DI FORZA DEL LEGAME

- m= MASSA RIDOTTA DEGLI ATOMI

COINVOLTI (mAmB/(mA+Mb)MAGGIORE E' IL VALORE DI k e MAGGIORE SARA' LA FREQUENZA DI ASSORBIMENTO

MAGGIORE E' LA m e MINORE SARA' LA FREQUENZA DI ASSORBIMENTO

FATTORI CHE SONO IN GRADO DI INFLUENZARE LA FREQUENZA DI ASSORBIMENTO

LA FREQUENZA DI ASSORBIMENTO DIPENDE DALLA FORZA DEL LEGAME E DALLA MASSA DEGLI ATOMI

LEGAMI SEMPLICI: LA FREQUENZA CRESCE PASSANDO DA LEGAMI SEMPLICI A DOPPI O TRIPLI; MA A PARITA' DI LEGAMI SI RIDUCE ANDANDO AD AUMENTARE LA MASSA

ALL'AUMENTARE DELL'ELETTRONEGATIVITA' DELL'ATOMO, VA A RIDURSI LA LUNGHEZZA DEL LEGAME E AUMENTARE LA FREQUENZA

LEGAMI MULTIPLI: IN QUESTO CASO, LA FREQUENZA VIENE INFLUENZATA SIA DALL'EFFETTO INDUTTIVO CHE DA QUELLO MESOMERICO CHE SONO DOVUTI AD ATOMI O GRUPPI VICINI AL LEGAME IN QUESTIONE.

SE L'EFFETTO COMPLESSIVO E' DI RIDUZIONE DELLA LUNGHEZZA DEL LEGAME, AUMENTA LA FREQUENZA. VICEVERSA, SE IL LEGAME SI ALLUNGA SI RIDUCE.

EFFETTO INDUTTIVO E MESOMERICO RISPETTO AL

• EFFETTI ELETTRONICI e DI MASSA DEI SOSTITUENTI
• CONIUGAZIONE

• L'EFFETTO INDUTTIVO E' IN GRADO DI RIDURRE LA LUNGHEZZA DEL LEGAME C=O, ANDANDO AD AUMENTARE LA K DI FORZA e LA FREQUENZA DI ASSORBIMENTO
• L'EFFETTO DI RISONANZA AUMENTA LA LUNGHEZZA DEL LEGAME C=O e RIDUCE LA FREQUENZA
• LA CONIUGAZIONE (O=C-C=C-) PRODUCE UNA DELOCALIZZAZIONE DEGLI ELETTRONI π