Date post: | 07-Oct-2015 |
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Esempio:un analisi elementare mostra che un composto contiene atomi di carbonio e atomi di idrogeno in egual numero. La formula bruta : CHSe da altre misure troviamo che nel composto gli atomi di carbonio sono 6, la formula molecolare diventa C6H6
http://webbook.nist.gov/chemistry/form-ser.html
moti energetici di una molecola biatomica
vibrazione
rotazione
traslazione
moti energetici diuna molecola poliatomica
Per i moti interni (vibrazioni e rotazioni) la situazione molto pi complicata
Livelli energetici delle molecole:
elettronici vibrazionali rotazionali
assorbimentodi un fotoneemissionedi un fotone
(luce visibile) (luce infrarossa) (micro-onde)
Rstati vibrazionaliR
In un oscillatore armonico (forza proporzionale alla distanza) i livelli sono equidistanziati in energia e la spaziatura funzione della costante di forza delloscillatore
Stretching simmetrico
Stretching asimmetrico
Bending simmetrico
etc.
Requisiti perch un fotone possa provocare una eccitazione da un livello inferiore ad un altro superiore:
Transizione elettronica: la simmetria dellorbitale elettronico deve cambiare ( = 1).
Lenergia del fotone deve essere in risonanza.
Transizione vibrazionale e/o rotazionale: la molecola deve essere polare.
stati rotazionaliR
01
2
3
4
5
6
7
eteronucleare
0
2
4
6
omonucleare(bose)
1
3
5
7
omonucleare(fermi)
INFRAROSSO:
range di lunghezza donda: = 0.78 1000 m
numero donda: = -1 (di solito in cm-1)
range di numero donda: 12800 10 cm-1
Sorgenti di luce IR:
Nernst glower: un cilindro (di solito con diametro di 1-2 mm, e lungo 20 mm) di ossidi di terre rare. Una corrente elettrica passa attraverso il cilindro che pu arrivare alla temperatura di 2200 K.
Sorgente globare: una barra di carburo di silicio (di solito con un diametro di 5 mm e lunga 50 mm) scaldata elettricamente a circa 1500 K.
Sorgente a filamento incandescente: una spirale di filo al nichel-cromo, scaldata elettricamente a circa 1100 K.
Rivelatori di luce IR:
Termocoppie:consistono in una coppia di giunzioni di metalli diversi: la differenza di potenziale cambia a seconda della differenza di temperatura tra le giunzioni.
Elementi piroelettrici:Sono componenti che cambiano la capacit con i cambiamenti di temperatura (breve tempo di risposta).
Elementi fotoelettrici:Sono componenti che cambiano la loro resistenza elettrica con i cambi di temperatura (tempo di risposta molto breve, pi breve dei piroelettrici).
Bond Frequency (cm-1) Intensity
OH 3200-3500 strong and broad
NH 3100-3500 medium
CH 2850-3100 medium to strong
C=O 1630-1800 strong
C=C 1600-1680 weak
CO 1050-1250 strong
Vibration Frequency (cm-1) Intensity
Alkane
C-H stretching 2850-3000 strong
CH2 bending 1450 medium
CH3 bending 1375 and 1450 weak to medium
Alkene
C-H stretching 3000-3100 weak to medium
C=C stretching 1600-1680 weak to medium
AromaticC-H stretching 3030 medium to weak
C-H bending 690-900 strong
C=C stretching 1475 and 1600 strong to medium
Metanolo H C O H
H
H
OHstretching
CHstretching
CH3bending
Benzene
CHstretching
C=Cstretching
CHbending
Benzene
Fenolo -O-H
OHstretching
IR fingerprints
Tra le seguenti molecole, a quale si riferisce lo spettro IR qui sotto?
- CH3-CH2-CH3
- CH3-CH2-CH2-OH
- CH3-CH2-CH2-Cl
OHstretching
CHstretching
CH3bending
Livelli energetici delle molecole:
elettronici vibrazionali rotazionali(luce visibilee UV)
(luce infrarossa) (micro-onde)
Spettro di assorbimento dellacqua
500 1000 1500 2000 2500
300
600
900
1200
1500
1800
2100
Lunghezza donda (nm)
Irrad
ianz
a so
lare
(W m
-2
m-1
)Spettro della luce solare
al di sopra dellatmosfera
a livello del mare
O3
O3
H2O
H2O
H2O H2O
O2 H2O e CO2 H2O e CO2 H2O e CO2
Nelle ere primordiali la vita non si poteva sviluppare sulle terre emerse, ma solo nel mare, perch le radiazioni ultraviolette impedivano la sintesi di molecole complesse.
La sintesi clorofilliana ha portato allaccumulo di ossigeno nellaria e quindi alla formazione di una fascia di ozono nella stratosfera.
Formazione dellozono stratosferico
O + O2 + M O3 + M
O3 + luce (
Radicale ossidrileOH + O3 HO2 + O2HO2 + O OH + O2---------------------------O + O3 2 O2
Atomi di cloro o di bromo:Cl + O3 ClO + O2ClO + O Cl + O2---------------------------O + O3 2 O2
Ossido nitricoNO + O3 NO2 + O2NO2 + O NO + O2---------------------------O + O3 2 O2
Cicli catalitici per la distruzione dellozono stratosferico
~6000 K
~300 K
7500
15000
0,025
0,050
0 1,00,5 1,5 2,0 3,0 9,0 15,0 21,0 27,0
Lunghezza donda (m)
Inte
nsit
rela
tiva
UV visibile IR
SOLE (~6000 K) TERRA (~288 K)
Radiazione solare che raggiunge latmosfera terrestre: 342 W/m2
EFFETTO SERRA
considerando la radiazione che verrebbe riemessa si ottiene, applicando la legge di Stefan-Boltzmann, una temperatura di 255 K cio -18C
Latmosfera terrestre contiene alcuni gas non trasparenti alle radiazioni infrarosse. Questo impedisce la dispersione delle radiazioni infrarosse nello spazio e la terra non si raffredda troppo.
H2O, CO2, N2O, etc.
temperatura media del pianeta negli ultimi mille anni
concentrazione media di CO2 nellatmosfera
Lo scioglimento dei ghiacciai
proprio colpa della CO2?
Sembra proprio di si.
Giga Tonnellate di CO2