Interazione tra Luce e Oggetti
La spettroscopia molecolare studia le transizioni tra diversi stati di un sistema a seguito dell’interazione con una radiazione elettromagnetica. La luce visibile costituisce solo una piccola parte di questa radiazione. Quando la luce colpisce un oggetto, può comportarsi in modi differenti. Può subire una riflessione speculare o diffusa, oppure l’oggetto può assorbirla completamente.
All’interno di un materiale, la luce genera processi complessi come la riflessione interna o la diffusione. In alcuni casi, il materiale emette luce sotto forma di fluorescenza. La luce che attraversa interamente l’oggetto prende invece il nome di luce trasmessa. Comprendere questi fenomeni è fondamentale per analizzare la composizione chimica delle sostanze.
Differenze tra Spettri Atomici e Molecolari
Esiste una distinzione netta tra gli spettri degli atomi e quelli delle molecole. Gli spettri atomici mostrano transizioni elettroniche tra livelli energetici ben definiti. Al contrario, gli spettri molecolari sono molto più ricchi di informazioni. Oltre alle transizioni elettroniche, le molecole manifestano transizioni vibrazionali e rotazionali.
Questi moti interni creano una struttura complessa di livelli energetici. Per questo motivo, gli spettri molecolari appaiono spesso come bande larghe invece di singole righe sottili. Ogni molecola possiede un’impronta digitale unica che dipende dalla sua struttura e dai legami chimici presenti.
Transizioni e Regole di Selezione
Non tutte le transizioni tra stati energetici sono possibili. La meccanica quantistica impone delle restrizioni chiamate regole di selezione. Queste regole distinguono le transizioni permesse da quelle proibite. Una transizione avviene solo se si conserva il momento angolare durante l’assorbimento o l’emissione di un fotone.
Per calcolare la probabilità di una transizione, gli scienziati utilizzano l’operatore di dipolo elettrico. Questo operatore analizza lo spostamento della carica lungo i tre assi spaziali. Una transizione risulta più intensa quando il valore del momento di transizione è elevato. Se questo valore è nullo, la transizione non può avvenire. Affinché una molecola interagisca con il campo elettromagnetico, deve presentare una variazione del momento di dipolo durante il suo moto.
Questo è solo un breve riassunto di ogni argomento, definizione e dimostrazione presente nel file sottostante. Tutti gli argomenti trattati sono appunti delle lezioni di Chimica – fisica II (A.A. 2023/2024). Per la stesura di questi appunti è stato utilizzato anche il libro “Chimica fisica di G. K. Vemulapalli”, “Chimica Fisica un approccio molecolare di D. McQuarrie e J. D. Simon” e “Chimica fisica P. Atkins”.
