Chimica fisica - spettroscopia

SPETTROSCOPIA: INTERAZIONE TRA ONDE ELETTROMAGNETICHE E MATERIA

ONDE ELETTROMAGNETICHE CAUSATE DALL'OSCILLAZIONE DI CAMPO MAGNETICO CAMPO ELETTRICO

STUDIARE UNA PROPRIETÀ DELLA MATERIA GRAZIE AI MOVIMENTI OSCILLATORI

• NECESSARI
  • UNA SORGENTE
  • UN CAMPIONE
  • UN RIVELATORE
• SPETTROSCOPIA - ANALISI QUALI + QUANTITATIVA

• SPETTRO
  • GRAFICO CHE RI-PORTA SU ASSE X LA LUNGHEZZA D'ONDA DELLA SORGENTE CHE HA INTERAGITO CON IL MIO MATERIALE E SULL'ASSE Y L'INTENSITÀ DEL FENOMENO

_{QUANTITATIVO(y) QUALITATIVO(x)}

• METODI SPETTROSCOPICI PERMETTONO L’ANALISI DI UN CAMPIONE ANCHE SENZA UN PROCESSO DI SEPARAZIONE

  • LA SEPARAZIONE O PURIFICAZIONE DI UNA SOSTANZA PERMETTE LA SUA IDENTIFICAZIONE MA PUÒ COMPROMETTERE LA SUA STRUTTURA ORIGINALE
  • METODI SPETTROSCOPICI PERMETTONO L’ANALISI DIRETTA DI UN CAMPIONE SENZA INTACCARE LA SUA STRUTTURA

LE ONDE

y=A·sen

φ(radianti)

• FENOMENO PERIODICO (OSCILLAZIONE)
• MOTO IN FUNZIONE DI _φ

MOTO DEL PUNTO P CON VELOCITÀ UNIFORME

DOPO _2π SECONDI P TORNA IN O’ COMPLETANDO UN CICLO

È POSSIBILE ESPRIMERE LA FREQUENZA _{= ω 2π} COME IL NUMERO DI CICLI PER SECONDO

y=A·sen _ωt=A·sen_2πv_t

SPETTROSCOPIA: INTERAZIONE TRA ONDE ELETTROMAGNETICHE E MATERIA

ONDE ELETTROMAGNETICHE: CAUSATE DALL'OSCILLAZIONE DI CAMPO MAGNETICOCAMPO ELETTRICO

STUDIARE UNA PROPRIETÀ DELLA MATERIA GRAZIE AI MOVIMENTI OSCILLATORI

• NECESSARI
  • UNA SORGENTE
  • UN CAMPIONE
  • UN RIVELATORE

• SPETTROSCOPIA - ANALISI QUALI-QUANTITATIVA
• SPETTRO: GRAFICO CHE RIPORTA SU ASSE X LA LUNGHEZZA D'ONDA DELLA SORGENTECHE HA INTERAGITO CON IL MIO MATERIALE E SULL'ASSE YL'INTENSITÀ DEL FENOMENO

QUANTITATIVO (y)

QUALITATIVO (x)

• METODI SPETTROSCOPICI PERMETTONO L'ANALISI DI UN CAMPIONE ANCHE SENZA UN PROCESSODI SEPARAZIONE
  • LA SEPARAZIONE O PURIFICAZIONE DI UNA SOSTANZA PERMETTE LASUA IDENTIFICAZIONE MA PUÒ COMPROMETTERE LA SUA STRUTTURAORIGINALE
  • METODI SPETTROSCOPICI PERMETTONO L'ANALISI DIRETTA DI UNCAMPIONE SENZA INTACCARE LA SUA STRUTTURA

LE ONDE

y

T

A

2π

Ψ (radianti)

y = A . sen Ψ

• FENOMENO PERIODICO (OSCILLAZIONE)
• MOTO IN FUNZIONE DI Ψ

ω

P

Ψ/2

0

y

π/ω

2π/ω

MOTO DEL PUNTO P CON VELOCITÀ UNIFORME

DOPO 2πωSECONDI P TORNA IN O' COMPLETANDO UN CICLO

È POSSIBILEESPRIMERE LA FREQUENZA ν = ω/2π COME IL NUMERODI CICLI PER SECONDO

y = A . sen ωt = A . sen 2πνt

Distanza - Tempo

x = c · t

y = A · sen 2πνt = A · sen 2πνx/c

λ:

• Lunghezza d'onda
• Distanza percorsa durante un ciclo

Velocità

c = [cm/s]

Frequenza

ν = [cicli/s] → ribattezzata in Hertz (Hz)

v · λ = c

λ = c/ν

y = A · sen 2πx/λ

Microonde

• IR μ → 1μ = 10^-6m = 10^-4cm
• UV Å (Angstrom) → 1Å = 10^-8cm = 10^-4μ

ν̄ = 1/λ cm^-1 (Numero d'onda)

y = A · sen 2πν̄x

• In un secondo la radiazione percorre c cm e contiene ν cicli
• Ogni centimetro contiene ν/c onde

ν/c = 1/λ = ν̄ cm^-1

LA MATERIA

• MATERIA - ASSORBE E RIMETTE IN MANIERA SPECIFICA
• NEL SISTEMA SUBATOMICO —> ENERGIA QUANTIZZATA
• ATOMI IDROGENOIDI

ATOMI O IONI DOTATI DI UN SOLO ELETTRONE (H, He⁺, Li²⁺...)

• SCARICA ELETTRICA —> H₂ —> H ECCITATI
• EMISSIONE

PRIMO APPROCCIO SPETTROSCOPIA VISIBILE - BALMER (1885)

• OSSERVA DELLE RIGHE E, POSIZIONANDOLE SULLO SPETTRO, NOTA CHE QUESTE SONO “REGOLARI” OVVERO SINTETIZZABILI IN UN MODELLO MATEMATICO

ν̄ = R_H ( 1/2² - 1/m² ) ———> m = NUMERO QUANTICO = 2, 3, 4, 5...

• (COSTANTE) ATOMI IDROGENOIDI ( \`\` di RYDBERG)
• LYMAN RIPETE ESPERIENZA IN UV
• PASCHEN RIPETE ESPERIENZA IN IR

RYDBERG (1850)

ν̄ = R_H ( 1/m₁² - 1/m₂² )

R_H 109677 cm^-1 (COSTANTE DI RYDBERG)

m₁ = 1, 2, 3

m₂ = m₁ + 1, m₁