La presentazione è in caricamento. Aspetta per favore

La presentazione è in caricamento. Aspetta per favore

Spettroscopia IR Classe VA Chimica Prof.ssa A.Percolla.

Presentazioni simili


Presentazione sul tema: "Spettroscopia IR Classe VA Chimica Prof.ssa A.Percolla."— Transcript della presentazione:

1 Spettroscopia IR Classe VA Chimica Prof.ssa A.Percolla

2 Eccitazione dei nuclei Transizione degli e- interni Transizion e degli e- esterni Vibazioni. Molecolari Risonanza magnetica nucleare. Processo: Lo SPETTRO della LUCE

3 Onde elettromagnetiche e loro caratteristiche Unità di misura e grandezze della radiazione Interazione delle onde elettromagnetiche con la materia atomi e molecole Modi normali e vibrazioni delle molecole Oscillatore armonico Momento di dipolo Interferenza Diffrazione Spettri di assorbimento Natura della radiazione Unità didattica Spettroscopia Infrarossa Prerequisiti Struttura molecolare delle molecole organiche Conducibilità elettrica nei metalli

4 Correlare le bande dello spettro con i gruppi funzionali presenti nel composto Identificare i tipi di vibrazioni Saper dare informazioni sulla struttura del composto analizzato e sulle analisi successive. Unità didattica Spettroscopia Infrarossa Obiettivi

5 Lo spettrofotometro IR Una sorgente di luce IR emette una radiazione, la cui intensità, nel passaggio attraverso il campione, viene attenuata alle frequenze corrispondenti all'eccitazione di stati vibrazionali della molecola. La radiazione residua è registrata da un rilevatore e trasformata in uno spettro.

6 La Spettroscopia Infrarossa Non tutti i modi normali di vibrazione sono attivi allIR: perché una vibrazione sia attiva (cioè ci sia trasferimento di energia dalla radiazione alla molecola) deve variare il momento di dipolo della molecola nel corso della vibrazione Studia lassorbimento delle radiazioni elettromagnetiche da parte delle molecole Lassorbimento di energia provoca vibrazioni delle molecole (allungamento e accorciamento di legami, variazione degli angoli di legame, rotazioni degli atomi)

7 Modi Normali Ci interessano solo i modi normali di vibrazione di una molecola Non tutti i modi normali di vibrazione sono attivi allIR: affinché una vibrazione sia attiva (ci sia trasferimento di energia dalla radiazione alla molecola) deve variare il momento di dipolo della molecola nel corso della vibrazione

8 La vibrazione 2 della CO 2 non è attiva allIR perché non comporta variazione del momento di dipolo Ad ogni vibrazione è associata una precisa frequenza La intensità di un assorbimento IR dipende dalla variazione del momento dipolare provocata dalla vibrazione. (grande variazione del momento dipolare > intensità maggiore)

9 Monocromatore Rivelatori: TermocoppiaTermocoppia Rivelatore piroelettricoRivelatore piroelettrico Strumentazione IR Sorgente: Filamento di NerstFilamento di Nerst Fili di nichel cromoFili di nichel cromo Filamento di ceramicaFilamento di ceramica SORGENTE CAMPIONE monocromatore RIVELATORE ELABORAZIONE DATI

10 Sorgente Filamento di NerstFilamento di Nerst GlobarGlobar Sorgenti a filo incandescenteSorgenti a filo incandescente Sorgente a più bassa intensità >durata (molto utilizzata) Spirale di Ni cromo riscaldata a 1100K Cilindro1-2mm di diametro ossido di zirconio con l'aggiunta di ossidi di terre rare riscaldati a 1500 °- 1700°C Candela al carburo di silicio (6-8mm di diametro) riscaldata elettricamente 1500°K richiede unelevata potenza di alimentazione.

11 Rivelatori infrarossi Il rilevatore ha il compito di raccogliere la radiazione incidente e di convertire il segnale da ottico in elettrico TermicoTermico PiroelettricoPiroelettrico Termocoppie (coppia di giunzioni Bi Sb) Materiale piroelettrico che ha la proprietà di manifestare una tensione elettrica fra due facce opposte quando vengono riscaldate (Solfato di triglicina)

12 Questi strumenti lavorano per lo più nella configurazione a doppio raggio: un dispositivo (chopper) ripartisce la radiazione continua emessa dalla sorgente in due fasci di uguale intensità. Uno dei fasci viene fatto passare attraverso il campione, l'altro serve come riferimento ed attraversa di solito l'aria e, nel caso di soluzioni, una cella contenente il solvente puro. Dopo l'azzeramento ottico, i due fasci sono nuovamente riuniti. Il monocromatore (prisma o reticolo) scompone la radiazione risultante nelle sue componenti spettrali. Queste possono quindi essere analizzate, secondo le varie lunghezze d'onda, dal rilevatore, nel quale è registrata istante per istante la radiazione monocromatica (scansione). Dopo amplificazione i segnali sono espressi, mediante un registratore, sotto forma di spettro. La registrazione di uno spettro richiede mediamente circa 10 minuti. IR classico a dispersione

13 Monocromatore Solo i treni donda i fase danno interferenza costruttiva Quelli non in fase danno interferenza distruttiva Consente la scansione delle lunghezze donda in successione.

14 Facendo spettri IR di molti composti noti e guardando dove assorbono, sappiamo le frequenze di assorbimento di questi diversi gruppi. Quindi sono state redatte delle tabelle di questi valori così da permettere a tutti noi di interpretare gli spettri che facciamo. Come ricavare le frequenze caratteristiche Come ricavare le frequenze caratteristiche

15 vibrazionerange di frequenza (cm -1 ) carbonile (C=O) stretch Alcooli O-H stretch C-OH stretch C-OH bend nel piano C-OH wag Alcani C-H stretch CH 2 wag CH 2 rock CH 3 wag CH 3 twist Alcheni =CH 2 stretch =CH 2 wag C=C stretch (isomero cis) C=C stretch (isomero trans) Ammine N-H stretch NH 2 wag C-N stretch C-N-C scissor Esteri C-O-C stretch asimmetrico O-C-O scissors Nitro composti NO 2 stretch simmetrico NO 2 stretch asimmetrico NO 2 scissors NO 2 rock Solfoni SO 2 stretch simmetrico SO 2 stretch asimmetrico SO 2 scissors

16 /2800 cm -1 stiramenti dei legami X-H X=C,O,N cm -1 stiramenti dei legami tripli cm -1 stiramenti del doppio legame cm -1 stiramenti C-O al di sotto di 1500 cm -1 zone delle impronte digitali Frequenza di stretching

17 Frequenza e intensità di un assorbimento IR

18 IR: preparazione del campione Solidi: In soluzione: come per i liquidi Dispersi in olio vasellina(nujol) Film solido su pasticca di NaCl. Si ottiene per evaporazione del solvente o fusione e solidificazione; deve essere amorfo o microcristallino. Pasticca di KBr: il campione è miscelato con KBr in polvere, e inserito tra due dischi di metallo allinterno di una pressa.Successivamente vengono sottoposti ad una pressione di circa 100 atm e diventa un disco trasparente Liquidi: Puri: tra due pastiglie cilindriche di NaCl Celle trasparenti allIR: NaCl, KBr, AgCl.

19 Alcani Es: CH 3 -CH 2 -CH 2 -CH 2 -CH 2 -CH 2 -CH 2 -CH 2 -CH 2 -CH 3 decano C-H stretching C-H bending CH 2 CH 3 CH 2 CH 3

20 Stretching C-H: cm -1 (comunque <3000 cm -1 ) Bending C-H: d s CH cm -1 d as CH cm -1 d s CH cm -1 r CH cm -1 Stretching C-C cm -1 (deboli, non diagnostiche) Bending C-C<500 cm -1 (fuori dalla regione esaminata) Alcani

21 Alcoli Es: CH 3 -CH 2 -CH 2 -CH 2 -CH 2 -CH 2 -OH 1-esanolo C-H stretching CH 2 CH 3 Stretching O-H Stretching C-O

22 Stretching O-H: cm -1 (OH libero, banda stretta) cm -1 (con legami H, banda allargata) Stretching C-O cm -1 (più intenso di un C-C) la frequenza aumenta con la sostituzione e con la simmetria diminuisce con insaturazioni e ramificazioni in a Bending O-H cm -1 (poco diagnostiche) Alcoli C-H stretching

23 Idrocarburi aromatici C-H stretching aromatico (CH 3 ) C=C stretching aromatico C-H bending aromatico TOLUENE

24 Idrocarburi aromatici Ricorda gli alcheni in: Stretching C=C cm cm -1 Stretching C-H:>3000 cm -1 Le bande più diagnostiche sono: Bending C-H fuori dal piano: cm -1 Queste ultime sono bande intense, il loro numero e posizione dipende dal pattern di sostituzione del nucleo aromatico.

25 Grazie per lattenzione!


Scaricare ppt "Spettroscopia IR Classe VA Chimica Prof.ssa A.Percolla."

Presentazioni simili


Annunci Google