Oggi: disponiamo di tecniche di analisi strumentale, molte delle quali utilizzano radiazione elettromagnetica
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- Biaggio Clemente
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1 Come si riconosce un composto chimico? In passato: in base al punto di ebollizione o fusione, alla solubilità in un dato solvente, a parametri organolettici, alla reattività con altri composti Oggi: disponiamo di tecniche di analisi strumentale, molte delle quali utilizzano radiazione elettromagnetica
2 Assorbimento della radiazione visibile La luce bianca è formata da componenti di diverso colore, che si separano quando la luce passa attraverso un prisma. Queste componenti hanno diverse lunghezze d onda. lunghezza d onda (nanometri)
3 Assorbimento della radiazione visibile una clorofilla (la clorofilla a) un carotenoide (il licopene)
4 Assorbimento della radiazione visibile La misura strumentale produce uno spettro di assorbimento della molecola a Quantità di luce assorbita Lunghezza d onda della luce
5 Un esempio di separazione cromatografica dei composti chimici: i pigmenti naturali dagli spinaci dal greco chroma colore e graphein scrivere estrazione con solvente carotenoidi xantofille clorofilla a clorofilla b
6 Cromatografia su colonna La stessa separazione può essere fatta su una colonna riempita di un opportuno materiale, ad es. silice.
7 Cromatografia liquida ad alta prestazione (HPLC) Una separazione più efficiente si può realizzare usando una colonna molto sottile (25 cm x 4.6 mm) attraverso la quale la soluzione dei composti da separare è forzata per mezzo di una pompa. Il tracciato che si ottiene si chiama cromatogramma
8 Microscopia elettronica Inviando sul campione un fascio di elettroni finemente focalizzato, anziché un fascio di luce come nel microscopio ottico, si possono ottenere immagini a risoluzione molto più alta, cioè si possono distinguere dettagli molto più vicini tra loro. Microscopio elettronico a scansione (SEM) Cristalli di ematite (ingrandimento x200)
9 Diffrazione della luce I due fori devono avere dimensioni molto piccole, confrontabili con la lunghezza d onda della luce Immagine su uno schermo
10 Diffrazione di raggi X Quindi un cristallo può dare diffrazione dei raggi X La distanza tra gli atomi disposti ordinatamente nel reticolo di un cristallo è confrontabile con la lunghezza d onda dei raggi X
11 Diffrazione di raggi X Per la misura strumentale, oggi non si usa una lastra fotografica, ma un dispositivo elettronico che produce un grafico. diffrattogramma di raggi X
12 Il diffrattogramma di raggi X permette di riconoscere un composto e la sua forma cristallina. anatasio rutilo rutilo TiO 2 microparticelle brookite anatasio rutilo brookite Ma un solido amorfo non dà picchi di diffrazione: nanoparticelle Ma un solido amorfo non dà picchi di diffrazione: SiO 2 SiO 2 Queste tre diverse Queste forme cristalline tre diverse del forme biossido anatasio cristalline di titanio del TiO 2 biossido hanno diffrattogrammi microparticelle di titanio TiO 2 hanno di raggi diffrattogrammi X diversi di raggi X diversi nanoparticelle struttura cristallina ordinata struttura vetrosa (amorfa) disordinata
13 Spettroscopia Raman Sul campione si manda luce laser, ossia di un solo colore. I colori che compongono la luce diffusa dal campione permettono di riconoscere i composti chimici che esso contiene. Perché? La radiazione elettromagnetica può essere vista anche come insieme di pacchetti di energia, o particelle dette fotoni. Quando un fotone di luce visibile incontra una molecola, la molecola può diffonderlo senza variarne l energia. Oppure, la molecola può trattenere una piccola parte di tale energia e attivare dei moti di vibrazione. Il fotone allora è diffuso con un energia minore, cioè con un colore diverso.
14 Ad es. gli spettri Raman delle varie forme cristalline di TiO 2 sono diversi. Spettro Raman del rutilo Spettro Raman dell anatasio
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