Spettroscopia NMR, Spettrometria di massa

CHIMICA ORGANICA III

SPETTROSCOPIA NMR

SPETTROSCOPIA: Studio di interazioni tra luce e materia.

LUCE: Radiazione elettromagnetica = perturbazione che viaggia alla velocità della luce, in cui campo elettrico e magnetico oscillano.

Essa è caratterizzata da:

• FREQUENZA = quante volte al secondo oscilla (Hz)
• LUNGHEZZA D'ONDA = separazione tra i massimi delle onde

= ^C/_V

Luce in grado di trasferire energia alla nostra materia.

|Δ = ℎ| EQUAZIONE DI PLANCK

Quindi a seconda di e avremo interazioni diverse con le materie:

• ^E ↑ ↓ RAGGI /RAGGI X = ELETTRONI INTERNI AL GUSCIO, NUCLEO
• UV/VIS = ELETTRONI DI LEGAME (ELETTRONI DI VALENZA)
• IR = LEGAME DI LUNGHEZZA, ANGOLO, VIBRAZIONI TORSIONALI
• NMR = SPIN NUCLEARE Il quantitativo di energia minimo

Il nostro interesse è il NUCLEO

CHIMICA ORGANICA III

SPETTROSCOPIA NMR

SPETTROSCOPIA: Studio di interazioni tra luce e materia.

Luce: Radiazione elettromagnetica = Perburazione che viaggia alla velocita' della luce, in cui campo elettrico e magnetico oscillano. Essa e' caratterizzata da:

• Frequenza = quante volte al secondo oscilla (Hz)
• Lunghezza d'onda = separazione tra i massimi delle onde

Sono in grado di trasferire energia alla materia.

_ΔE = h_ν (equazione di Planck)

Quindi a seconda di λ e ν avvengono interazioni diverse con la materia:

• E ↑ λ ↓
• Raggi γ / Raggi X = Elettroni interni al guscio, nucleo
• UV / VIS = Elettroni di legame (elettroni di valenza)
• IR = Legame di lunghezza, angolo, vibrazioni torsionali
• NMR = Spin nucleare

Requisiti di energia minima

Il nostro interesse è il nucleo

PROPRIETA' DEI NUCLEI

• MASSA: misurata in m.u.a.
• CARICA ELETTRICA: positiva. Atomi e molecole sono legati insieme da forti interazioni elettrostatiche.
• MAGNETISMO: implica che il nucleo può interagire con i campi magnetici. Ma questa interazione è debole e ha piccole conseguenze per la struttura atomica o molecolare.
• SPIN.

L'opinione interna delle particelle elementari è relevante a una nuova obiettice e il concetto quantistico di spin.

MOMENTO ANGOLARE

Fisica classica

_{VETTOREil verso èdeterinatodalla regoladella mano destra}

quantomeccanico

L_tot = [ J (J+1) ]^1/2 ħ

L tot determina quanto velocemente mutano le molecole e gli stati di rotazione sono associati al numero j e come se ci fossero stati permessi di rotazione. Se la rotazione avviene in presenza di campo magnetico, ogni rotazione de

Un secondo numero quantico M_J ci dice qualcosa sulla direzione delle rotazione. Esso prende uno dei valori interi di 2J + 1:

M_J = -J, -J+1, ... +J

In assenza di campo magnetico esterno tutti gli stati sono degeneri (hanno la stessa energia), l'applicazione di B rompe la degenerazione (splitting di Zeeman).

Da questo si evinco gli orbitali: l'orbitale è la risoluzione di queste equazioni quando un elettrone gira intorno al nucleo.

Lo spin è anche una forma di movimento angolare. Tuttavia non è prodotto dalla rotazione della particella ma è una proprietà intrinseca ad essa. Il movimento angolare totale di particelle con spin prende valori della forma

[^√(s(s+1)]^1/2 ℏ

Bosoni: particelle con valori interi di S (0, 1, 2). Non hanno masse e intervengono a definire le forze tra la materia delle particelle.

Fermioni: hanno tutto valore intero di S (¹/₂, ³/₂, ⁵/₂...). Essi costituiscono la materia dell'universo.

E particelle fondamentali

• Leptoni: sono state identificate sei varietà. Una di loro è l'elettrone con carica -e e spin ¹/₂.
• Quarks: Appaiono in sei "sapori", ognuno dei quali ha spin ¹/₂.

3 hanno carica elettrica +2e e 3 hanno -_e/³

- PARTICELLE DI FORZA: Il più importante è il fotone che non ha massa e ha spin=1. Altri tipi sono i gluoni ei bosoni vettoriali.

COMBINAZIONE DI MOMENTI ANGOLARI

Se ho due molecole che ruotano, una con J₁ e una con J₂, quale sarà il momento angolare totale J₃ =?

                                                                     | J₁ - J₂