Metodologie Chimiche I: Spettroscopia Ambientale Corso di Laurea Specialistica Scienze e Tecnologie per l’Ambiente e il Territorio Metodologie Chimiche I: Spettroscopia Ambientale A.A. 2006-2007

La spettroscopia studia le interazioni tra: onde elettromagnetiche e materia (fotoni) atomi, molecole, sistemi più complessi (ad. Es. soluzioni), .... solidi, liquidi o gassosi Luce visibile radiazione ULTRAVIOLETTA - UV radiazione INFRAROSSA - IR onde radio microonde raggi X raggi gamma

Nessun effetto 2 EFFETTI naftalene luce visibile né sulla molecola né sulla radiazione radiaz. ultravioletta 2 EFFETTI la intensità della radiazione diminuisce la molecola è in uno stato energetico differente da quello iniziale

Radiazione elettromagnetica (onda elettromagnetica) Campo elettrico E Campo magnetico B oscillanti in modo sinusoidale a frequenza n perpendicolari tra loro e perpendicolari alla direzione di propagazione della radiazione nel vuoto si propaga alla velocità c  300.000 Km / s  3 ·108 m/s

lunghezza d’onda l frequenza n pulsazione w fase  periodo T numero d’onda Relazioni fondamentali ln = velocità di propagazione dell’onda = c nel vuoto n = 1 / T = 1 / l w = 2 p n

Radiazione elettromagnetica (onda elettromagnetica) Descrizione corpuscolare La radiazione ha caratteristica di particella. Le particelle sono i fotoni ( quanti di radiazione elettromagnetica) I fotoni si spostano alla velocità c (nel vuoto) c = 3 · 108 m/s Ogni fotone trasporta una quantità di energia E E = h n h = costante di Planck = 6.626 ·10-34 J·s

Transizione indotta dalla radiazione elettromagnetica (fotoni) naftalene in uno stato eccitato ad energia E2 naftalene nello stato fondamentale ad energia E1 E1 E2 E1 E2 h L’assorbimento viene indotto dalla radiazione ultravioletta (fotoni ultravioletti) solo se hn = DE = E2-E1

E1 E2 h E3 E1 E2 E3 Le molecole possono trovarsi solamente in certi stati aventi energia E1 ,E2 ,E3, ....... Le energie sono quantizzate (ciò si spiega con la meccanica quantistica) I valori possibili dell’energia E1 ,E2 ,E3, ....... sono determinati dalla STRUTTURA della molecola

Contenuti del corso Struttura atomi molecole Moto dei nuclei Spettroscopia vibrazionale Moto degli elettroni Spettroscopia elettronica di assorbimento Spettroscopia elettronica di emissione Spin dei nuclei e degli elettroni Spettroscopia NMR (Nuclear Magnetic Resonance) Spettroscopia EPR (Electron Paramagnetic Resonance)

Libri di testo di riferimento: P. W. Atkins Elementi di Chimica Fisica Zanichelli Chimica Fisica Zanichelli (terza edizione) ATKINS -  DE PAULA     CHIMICA FISICA     quarta edizione   ATKINS - DE PAULA Physical Chemistry (in inglese)

Perché le foglie sono verdi? Le foglie contengono clorofilla

Assorbimento di luce visibile da parte della clorofilla in metanolo luce BIANCA luce VERDE Recipiente trasparente alle lunghezze d’onda visibili (ad es. una cuvetta di vetro) contenente una soluzione di clorofilla in metanolo la luce verde non viene assorbita

Spettro di assorbimento della clorofilla in metanolo la luce verde non viene assorbita 1^ Domanda Perchè le foglie sono verdi? 2^ Domanda Perchè la clorofilla assorbe a 400 nm e a 650 nm? Per la struttura della molecola.

Una parte dello spettro della radiazione emessa da atomi di Fe eccitati. Consiste di una serie di righe a lunghezze d’onda discrete