Relazione Esperienza energia del legame a idrogeno

II Relazione Chimica Fisica II Arianna Venneri

ESPERIENZA II: LEGAME A IDROGENO

Scopo

Ricavare e confrontare le energie del legame a idrogeno fra l'acetone e 3 diversi solventi aventi polarità diversa (acqua,

metanolo, esano).

Principio del metodo

Il legame a idrogeno è un particolare tipo di interazione dipolo-dipolo che si viene a formare in qualsiasi sistema

contenente un gruppo donatore di protoni (X-H) e un gruppo accettore Y. Sia X che Y sono elementi elettronegativi, e Y

possiede un doppietto elettronico non condiviso: H Y

X

→

Gruppi donatori X carbossili, ossidrili, ammine, ammidi

→

Gruppi accettori Y ossigeno, azoto, alogeni.

Il legame a idrogeno modifica la costante di forza k di entrambi i gruppi, perciò vengono alterate le frequenze di

vibrazione:

Si osserva uno spostamento dello stretching del X-H a frequenze più basse, dovuto ad un indebolimento del legame,

cosa che porta a bande più intense ed allargate.

I campioni avranno perciò λ differenti, saranno maggiori per solventi meno polari (n-esano) e minori per solventi più

max

polari (acqua); il discorso contrario vale per l’energia in quanto:

L'esperienza consiste nello studiare l’effetto sulla transizione n → π* dell’acetone, dal passaggio da un solvente “inerte”

come il n-esano ad un solvente (acqua) in grado di formare legami a idrogeno.

La formazione del legame a idrogeno stabilizza (e quindi abbassa l'energia dell'orbitale molecolare coinvolto) l'orbitale

π* perché la transizione elettronica è assai più veloce del riarrangimento delle molecole di

n in misura più ampia del

La transizione n → π* (proibita per ragioni

solvente. di simmetria e quindi di debole intensità) genera una banda di as-

inoltre, questa banda, risente fortemente dell’effetto solvente, e al crescere della polarità

sorbimento a circa 270-280nm

di quest’ultimo essa subisce uno slittamento verso λ più basse (effetto ipsocromico): questo effetto è la conseguenza

dell’instaurarsi del legame a idrogeno che abbassa l’energia dell’orbitale π*.

L’energia del legame a idrogeno si aggira generalmente tra 3,5 e 7,5 kcal/mol, più bassa rispetto all'energia del legame

covalente che di decine di kcal/mol.

Strumenti Materiali

• Spettrofotometro UV-vis • metanolo;

(UV-1601)

• cuvetta in quarzo; • n-esano;

• pipetta Pasteur; • acetone;

• becker; • acqua;

• phon 1

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Procedimento

• Riempire la cuvetta con il solvente n-esano utilizzando la pipetta Pasteur. Mettere la cuvetta nello

spettrofotometro e impostare la baseline.

• Porre una goccia di acetone nella cuvetta contenente n-esano. Fare la lettura nello spettrofotometro da

200 a 320nm con 120nm/min.

• Svuotare il contenuto della cuvetta nel becker. Lavare la cuvetta per poi asciugarla con il phon.

• Ripetere il procedimento anche con i solventi metanolo e acqua.

Elaborazione dei dati

Spettro acetone con n-esano

λ = 279,2nm

max

ABS = 0,888 2

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Spettro acetone con metanolo

λ = 271,2nm

max

ABS = 0,951

Spettro acetone con acqua

λ = 265,2nm

max

ABS = 1,118 3