Spettroscopia infrarossa

Question 1

Quali sono le applicazioni della spettroscopia infrarossa?

Answer 1

• Informazioni sulla natura chimica di un composto e sulla sua struttura molecolare
• Analisi di composti organici, inorganici e organometallici
• Studio di biomolecole o tessuti
• Studio dell’interfaccia solido-gas: si possono valutare le proprietà di superficie dei solidi

Question 2

Quali sono le zone del IR utilizzate?

Answer 2

• IR vicino (NIR): 0.8-2.5 µm, 13000-4000 cm-1
• IR medio (MIR): 2.5-59 µm, 4000-200 cm-1, è quello più usato per le biomolecole
• IR lontano (FIR): 50-1000 µm, 200-10 cm-1

Question 3

Come si costruisce un grafico di spettroscopia IR?

Answer 3

Si misura la frequenza delle radiazioni che vengono assorbite e quelle che vengono trasmesse.

In ordinata si trova la % di trasmittanza (T%) cioè la % di radiazione incidente che passa attraverso il campione senza essere assorbita (ovvero la % di radiazione trasmessa).

Dalla trasmittanza ottengo poi l’assorbanza che uso per quantificare il campione

Question 4

Quali sono i modi vibrazionali che può avere una molecola?

Answer 4

• Stretching simmetrico: bastano due atomi, ha la frequenza maggiore
• Stretching asimmetrico: servono almeno 3 atomi, ha una frequenza intermedia rispetto allo stretching simmetrico e ai modi di bending
• Modi di bending: servono almeno 3 atomi, ha frequenza più bassa
  o Cambia il piano di legame:
   Wagging
   Twisting
   Rocking
  o Cambia l’angolo di legame
   Scissoring: è tipico dell’acqua

Question 5

Come posso ottenere il numero di modi vibrazionali di una molecola?

Answer 5

Se la molecola è lineare, il numero di modi vibrazionali sono 3n-5
N.B: di molecole non biatomiche lineari ce ne sono poche.
Se la molecola non è lineare, il numero di modi vibrazionali sono 3n-6

(n = numero di atomi)

Question 6

Che cosa sono le regole di selezione?

Answer 6

Sono delle condizioni necessarie per l’assorbimento:
- l’assorbimento di energia deve corrispondere ad un salto di livello vibrazionale
- la radiazione deve causare un cambiamento di dipolo elettrico molecolare

Question 7

che cos’è un dipolo elettrico molecolare?

Answer 7

Quando una radiazione colpisce una molecola come HCl, dato che c’è una grande differenza di elettronegatività, la radiazione causa lo spostamento della carica su uno dei due atomi (distribuzione di carica non omogenea). A livello istantaneo posso vedere HCl come due cariche diverse separate da una distanza d (distanza di legame).
L’entità del momento di dipolo dipende dalla carica in gioco e dalla distanza tra le due cariche.

Se lo stretching è asimmetrico, si crea periodicamente un dipolo elettrico di segno alterno (la somma dei due momenti di dipolo non è più nulla), per cui si ha un modo vibrazionale visibile all’IR.

Question 8

Come si interpreta uno spettro IR?

Answer 8

Lo spettro IR può essere diviso in tre zone:
- Zona dei gruppi funzionali: è quella a più alte frequenze (3000-1000 cm^-1).
È la regione dove cadono i segnali degli stretching e dei bending dei principali gruppi funzionali (amminico, ossidrilico, carbonilico, …)
- Zona delle impronte digitali: zona a frequenze più basse (sotto i 1000 cm^-1), è una zona che dipende dalla molecola nella sua interezza, i segnali sono dati dallo scheletro della molecola.
- Zona del lontano IR: segnali dati dagli stretching di atomi pesanti (es. qui cade il segnale di stretching del legame C-Cl)