Chimica Fisica III

Definizione di spettroscopia

La spettroscopia è lo studio dell’interazione di una radiazione elettromagnetica con la materia. Tale studio viene effettuato per mezzo di un grafico detto spettro, che plotta le intensità dei segnali (righe spettrali) in funzione della frequenza o della lunghezza d’onda. La tecnica può essere di tipo qualitativo e quantitativo e si basa sul principio secondo cui le molecole, consistenti in nuclei carichi, possano interagire energicamente con il campo magnetico e elettrico della radiazione elettromagnetica. Questo tipo di interazione avviene secondo il principio della quantizzazione dell’energia, dal momento che non tutte le radiazioni incidenti vengono assorbite ma solo quelle dotate di un’energia in grado di promuovere il “salto”, da parte della molecola, da un livello energetico ad un altro. La spettroscopia può essere, pertanto, di assorbimento o di emissione: nel primo caso, avremo il passaggio da un livello energetico più basso ad uno più alto, viceversa nel secondo caso. Lo stato energetico totale di una molecola è dato dalla somma delle seguenti energie:

1. _tot = _trasl + _rot + _vib + _eletr.

Nella spettroscopia ad emissione, la dissipazione dell’energia può avvenire sotto forma buia (ovvero mediante le collisioni) o radiativa, ed è proprio quest’ultima che ha valenza spettroscopica.

In base alla frequenza della radiazione incidente, e quindi alla sua energia, possiamo identificare vari tipi di spettroscopia, ognuno legato ad un particolare interazione tra la molecola e la radiazione elettromagnetica:

• Spettroscopia MicroWave (MW): si hanno frequenze tra 10^10 e 10^12 Hz e si ha la variazione dello stato rotazionale della molecola.
• Spettroscopia InfraRed (IR): si hanno frequenze tra 10^12 e 10^14 Hz e si ha la variazione dello stato vibrazionale della molecola.
• Spettroscopia Nuclear Magnetic Resonance (NMR): si hanno frequenze tra 10^6 e 10^8 Hz e si ha la variazione dello stato di spin della molecola.
• Spettroscopia Electron Spin Resonance (ESR): si hanno frequenze tra 10^8 e 10^10 Hz e si ha la variazione dello stato di spin degli elettroni.
• Spettroscopia Visible UltraViolet (VUV): si hanno frequenze tra 10^14 e 10^16 Hz e determina il passaggio elettronico da un guscio energetico ed uno esterno.
• Spettroscopia a raggi X: si hanno frequenze tra 10^16 e 10^18 e determina la transizione elettronica tra i livelli interni dei gusci energetici del sistema.

Per mezzo della spettroscopia possiamo ottenere molte informazioni sulla natura delle molecole come, ad esempio, le distanze di legame e la costante di forza dello stesso (Micrononde, Infrarosso lontano, Infrarosso, Raman, Visible-UltraVioletto) oppure circa l’energia di dissociazione dei legami molecolari.

Definizione di spettroscopia

La spettroscopia è lo studio dell'interazione di una radiazione elettromagnetica con la materia. Tale studio viene effettuato per mezzo di un grafico detto spettro, che plotta le intensità dei segnali (righe spettrali) in funzione della frequenza o della lunghezza d'onda. La tecnica può essere di tipo qualitativo e quantitativo e si basa sul principio secondo cui le molecole, consistenti in nuclei carichi, possano interagire energicamente con il campo magnetico o elettrico della radiazione elettromagnetica. Questo tipo di interazione avviene secondo il principio della quantizzazione dell'energia, dal momento che non tutte le radiazioni incidenti vengono assorbite ma solo quelle dotate di un'energia in grado di promuovere il “salto”, da parte della molecola, da un livello energetico ad un altro. La spettroscopia può essere, pertanto, di assorbimento o di emissione: nel primo caso, avremo il passaggio da un livello energetico più basso ad uno più alto, viceversa nel secondo caso. Lo stato energetico totale di una molecola è dato dalla somma delle seguenti energie:

1. E_tot = E_elettr + E_rot + E_vib + E_ulab + E_cintr

Nella spettroscopia ad emissione, la dissipazione dell'energia può avvenire sotto forma buia (ovvero mediante le collisioni) o radiativa, ed è proprio quest'ultima che ha valenza spettroscopica.

In base alla frequenza della radiazione incidente, e quindi alla sua energia, possiamo identificare vari tipi di spettroscopia, ognuno legato ad una particolare interazione tra la molecola e la radiazione elettromagnetica:

• Spettroscopia MicroWave (MW): si hanno frequenze tra 10^10 e 10^12 Hz e si ha la variazione dello stato rotazionale della molecola.
• Spettroscopia InfraRed (IR): si hanno frequenze tra 10^12 e 10^14 Hz e si ha la variazione dello stato vibrazionale della molecola.
• Spettroscopia Nuclear Magnetic Resonance (NMR): si hanno frequenze tra 10^6 e 10^8 Hz e si ha la variazione dello stato di spin della molecola.
• Spettroscopia Electron Spin Resonance (ESR): si hanno frequenze tra 10^8 e 10^10 Hz e si ha la variazione dello stato di spin degli elettr