Fondamenti della Spettroscopia e Radiazione Elettromagnetica
La spettroscopia UV-vis studia l interazione tra la radiazione elettromagnetica e la materia organica. La radiazione viene interpretata secondo il dualismo onda-particella: come onda, definita da lunghezza d onda (lambda) e frequenza (v), e come pacchetti discreti di energia denominati fotoni. L energia di un fotone risulta inversamente proporzionale alla sua lunghezza d onda: radiazioni nel campo dell ultravioletto (UV) possiedono un energia superiore rispetto a quelle nel campo del visibile.
Meccanismo delle Transizioni Elettroniche
L assorbimento di un fotone provoca la promozione di un elettrone da un orbitale occupato allo stato fondamentale (HOMO) a un orbitale non occupato a energia superiore (LUMO). Tali transizioni variano in base alla natura dei legami chimici:
- Transizioni sigma a sigma star: tipiche dei legami singoli saturi, richiedono apporti energetici elevati.
- Transizioni pi a pi star: caratteristiche dei sistemi insaturi e aromatici; l energia necessaria diminuisce proporzionalmente all estensione della coniugazione molecolare.
- Transizioni n a pi star: coinvolgono coppie di elettroni non condivise (lone pairs) presenti su eteroatomi come ossigeno o azoto.
Analisi Quantitativa e Legge di Lambert-Beer
Il fenomeno dell assorbimento e regolato dalla Legge di Lambert-Beer, equazione fondamentale per l analisi chimica quantitativa. Essa correla l Assorbanza (A) alla concentrazione molare della specie in esame (c), al cammino ottico della cella (l) e al coefficiente di estinzione molare (epsilon). L assorbanza esprime la frazione di luce che non riesce ad attraversare il campione a causa dell interazione con le molecole del soluto.
Il Coefficiente di Estinzione Molare (epsilon)
Il parametro epsilon rappresenta la capacita intrinseca di una molecola di assorbire radiazione a una specifica lunghezza d onda. Un valore elevato di epsilon (superiore a 10.000) e indice di transizioni permesse dalla simmetria orbitale, come le pi a pi star nei sistemi altamente coniugati. Al contrario, valori inferiori a 1.000 sono associati a transizioni meno probabili o proibite. La struttura molecolare, inclusa la stereochimica cis-trans e la presenza di sostituenti auxocromi, influenza significativamente la posizione del massimo di assorbimento (lambda max).
Strumentazione e Protocollo di Misura
La determinazione spettrofotometrica avviene tramite uno spettrofotometro UV-vis. Il campione liquido e alloggiato in una cuvetta, preferibilmente in quarzo qualora si operi nel campo dell ultravioletto (sotto i 340 nm), poiche il vetro interferirebbe con la misura assorbendo la radiazione stessa. Lo strumento confronta l intensita della luce trasmessa attraverso il campione con quella di un riferimento neutro, operazione fondamentale per garantire l accuratezza del dato analitico.
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 Organica II (A.A. 2023/2024). Per la stesura di questi appunti è stato utilizzato anche il libro “Chimica Organica di Brown, Iverson, Anslyn e Foote”, “Chimica Fisica un approccio molecolare di D. McQuarrie e J. D. Simon” e “Chimica Analitica Strumentale di Skoog, Holler e Crouch”.
