QUÍMICA 2 BATXILLERAT - xtec. rdavila/quimica/unitat11-tecniques... · s'aprofiten en l'anàlisi estructural…

  • Published on
    19-Sep-2018

  • View
    213

  • Download
    0

Embed Size (px)

Transcript

  • QUMICA 2 BATXILLERAT

    INTRODUCCI ALS MTODES ESPECTROSCPICS PER A

    LANLISI DE SUBSTNCIES

  • Radiaci electromagntica

    http://enebro.pntic.mec.es/~fmag0006/op_applet_30.htm

    http://enebro.pntic.mec.es/~fmag0006/op_applet_30.htm

  • Radiaci electromagntica

    La llum visible, infraroja, ultraviolada, les microones i les ones de rdio sn exemples de radiaci electromagntica. Totes aquestes radiacions es mouen a la velocitat de la llum (c = 3x108 m/s), ja que sn llum, per es diferencien en la seva freqncia i en la seva longitud d'ona.

    Els camps elctric i magntic originats per una crrega accelerada sn perpendiculars entre sii perpendiculars a la direcci en qu es propaguen.

    Radiaci electromagntica: propagaci en forma dones transversals dun camp elctric i dun camp magntic.

    longitud d'ona (, lambda) : distncia entre dos pics (o dues valls) consecutius (es mesura en metres).

    Freqncia (, nu): nombre de cicles oscillatoris que passen per un punt fix en un segon (es mesura en Hz o s-1).

  • Radiaci electromagntica

    Nombre d'ona (n) : nombre d'ones que s'encabeixen en 1 cm (es mesura en cm-1).

    n = 1/

  • Radiaci electromagntica

    = 1/T

  • Radiaci electromagntica

    PresenterPresentation NotesUna crrega elctrica en reps crea un camp elctric i origina al seu voltant un camp magntic.Si les crregues elctriques tenen un moviment accelerat, emeten energia en totes les direccions en forma dones transversals, energia radiant.La freqncia fa referncia al nombre de cicles per segon. Variant la freqncia, varien les caracterstiques de les radiacions.

  • Radiaci electromagntica

    Dualitat ona partcula:

    La llum pot considerar-se com una ona que es propaga o com un conjunt de fotons que es desplacen a la velocitat c.

    En funci de les circumstncies la radiaci electromagntica es comportar comuna ona o com una partcula (fot).

    En forma d'una ona, la radiaci electromagntica es caracteritza per unavelocitat (la de la llum), una longitud d'ona i una freqncia.

    En forma de partcules, la radiaci electromagntica (els fotons) es caracteritzaper l'energia de cada partcula relacionada amb la freqncia de l'ona donada perl'equaci de Planck:

    E = hon E s l'energia d'un fot, h = 6,626 10-34 Js s la constant de Planck, i s lafreqncia d'ona. l'energia d'un fot s directament proporcional a la freqncia de l'ona

  • Lespectre electromagntic s el conjunt de radiacions electromagntiques.

    Espectre de les ones electromagntiques i franja corresponent a la llum visible.

    Radiaci electromagntica

  • Espectre electromagntic

  • Exercici

  • Exercici

  • Interacci de la radiaci electromagntica i les molcules

    Les ones em viatgen com a paquets d'energia sense massa (fotons). L'energiad'un fot s directament proporcional a la seva i inversament proporcional a laseva .

    E = h = h c/ , on h s la constant de Planck.En certes condicions, quan un fot xoca amb una molcula, aquesta pot absorbirl'energia de la radiaci, produint-se un augment de l'energia de la molcula en unaquantitat igual a l'energia del fot. Aix, per exemple,

    Quan una molcula absorbeix radiaci ultraviolada (UV) es produeixen canvisd'energia electrnica. L'energia d'aquest tipus de radiaci s capa de provocarun salt des del nivell fonamental d'energia electrnica de la molcula a un estatexcitat.

    Quan una molcula absorbeix radiaci infraroja (IR) es produeixen canvisd'energia vibracional. L'energia d'aquest tipus de radiaci s capa de provocarun salt des del nivell fonamental d'energia vibracional a un nivell excitat.

  • Interacci de la radiaci electromagntica i les molcules

    L'energia de les molcules, igual que la dels electrons, noms pot tenir determinatsvalors. Les molcules se situen en els nivells de ms baixa energia en estatfonamental i quan absorbeixen energia salten a nivells superiors, passen a unestat excitat.

    Aquestes interaccions entre radiaci i energies de les molcules sn les ques'aprofiten en l'anlisi estructural dels compostos, ja que sn caracterstiques decada molcula concreta.

    L'espectroscpia s una tcnica analtica experimental, molt usada en qumica ien fsica. Es basa en detectar l'absorci o l'emissi de radiaci electromagnticade certes energies, i relacionar aquestes energies amb els nivells d'energiaimplicats en transicions quntiques de la substncia a detectar.

  • Mtodes espectroscpics

  • Espectroscpia infraroja (IR)

    L'espectroscpia infraroja s la branca de l'espectroscpia que treballa amb lapart infraroja de l'espectre electromagntic.Es basa en fer interaccionar una molcula amb radiaci electromagntica de lazona de linfraroig, per a determinar quines radiacions concretes s capadabsorbir.Amb aquesta tcnica sobt un espectre dinfraroig on es representa labsorbncia(o transmitncia) per a cada radiaci infraroja, mesurada habitualment pel seunombre dona (o a vegades per la seva longitud dona o freqncia).Quan una molcula absorbeix radiaci infraroja es produeixen canvis denergiavibracional degut a les deformacions dels enllaos per tensi i flexi. Lenergiadaquest tipus de radiaci s capa de provocar un salt des del nivell fonamentaldenergia vibracional a un nivell excitat.L'espectre IR obtingut per una molcula es caracteritza per una srie de pics, dediferents alades, que corresponen a les diferents transicions vibracionals delsenllaos de la molcula.

  • Espectroscpia infraroja (IR)

    Els enllaos covalents vibren en determinades freqncies que es troben dins delsvalors de les de l'espectre IR. Aquestes freqncies depenen de cada enlla:

    freqncia augmenta amb l'energia de l'enllafreqncia disminueix amb la massa atmica

  • Espectroscpia infraroja (IR)

    n = 1/

  • Interacci de la radiaci electromagntica i les molcules

    l'energia de vibraci est quantitzada, els enllaos noms absorbeixen energia de determinades freqncies

    Quan una molcula diatmica absorbeix un fot d'energia, salta a un nivell superior i la seva energia de vibraci augmenta

  • Espectroscpia infraroja (IR)

    http://experimentaciolliure.wordpress.com/altres-materials/introduccio-a-l%E2%80%99analisi-espectroscopic-al-batxillerat/espectroscopia-infraroja/

    http://experimentaciolliure.wordpress.com/altres-materials/introduccio-a-l%E2%80%99analisi-espectroscopic-al-batxillerat/espectroscopia-infraroja/

  • Espectroscpia d'infraroig (IR)

    http://www.iocd.unam.mx/organica/teoria1411/flash/ir.swf

    http://www.iocd.unam.mx/organica/teoria1411/flash/ir.swf

  • Espectroscpia infraroja (IR)

    Es fa incidir un raig de llum infraroja sobre una mostra d'una substnciamolecular i s'enregistra l'energia que absorbeix la substncia en cadalongitud d'ona. S'obt un grfic en el qual es veu en quines la mostra haabsorbit energia.

  • Espectroscpia d'infraroig (IR)

    nombre d'ona (cm-1)

    stretching vibrations: estiraments, tensionsbending vibrations: flexions i torsions

  • Espectroscpia d'infraroig (IR)

  • Espectroscpia d'infraroig (IR)

    Transmitncia: Mesura de la capacitat duna substncia per a transmetre la radiaci electromagntica, expressada com la relaci entre el flux de radiaci transmesa i el flux de radiaci incident.

    http://www.iocd.unam.mx/organica/teoria1411/flash/ir2.swf

    http://www.iocd.unam.mx/organica/teoria1411/flash/ir2.swf

  • Espectroscpia d'infraroig (IR)

  • Exercici

  • Soluci exercici

    Quan la molcula de CO2 absorbeix radiaci infraroja (IR) es produeixen canvisd'energia vibracional. L'energia d'aquest tipus de radiaci s capa de provocarun salt des del nivell fonamental d'energia vibracional a un nivell excitat.

    Les molcules de CO2 noms absorbeixen certes radiacions IR perqu per passaruna molcula d'un nivell de vibraci a un altre nivell de vibraci ens cal unadeterminada energia (diferncia d'energies dels dos nivells vibracionals).Aquesta energia l'aporta una determinada freqncia de la radiacielectromagntica que, per tant, pot ser absorbida.

  • Exercici

    Argumenteu quin dels segents compostos, X, Y o Z, s compatible amb la frmula i lespectre infraroig donat:

    X: 3-pentanona CH3CH2COCH2CH3Y: cid pentanoic CH3CH2CH2CH2COOHZ: 2-penten-1-ol CH3CH2CH=CHCH2OH

  • Exercici

    ~ 1710 cm-1C=O

    ~ 2900 cm-1C-H

    carboni enllaat a un altre carboni amb

    enlla simple, C-C)s l'espectre IR de la 3-pentanona

  • Exemples espectres IR

  • Exercici

  • Interacci de la radiaci electromagntica i les molcules

  • Espectroscpia d'infraroig (IR)

  • Exercicis

    1. L'energia d'ionitzaci del sodi s de 495,8 kJ/mol. Creus que unaradiaci de 310-7 m de longitud d'ona podr extreure un electr d'un tomde sodi?Dades: h = 6,626 10-34 J s

    2. Si l'energia d'ionitzaci del K gass s 418 kJ/mol:a) Calcula l'energia mnima que ha de tenir un fot per tal de poder ionitzarun tom de K.b) Calcula la freqncia associada en aquesta radiaci i indica a quinazona de l'espectre electromagntic pertany.c) Aquest tom podria ionitzar-se amb llum d'una altra zona espectral?Raona la teva resposta i, si creus que s, assenyala una zona de l'espectreque compleixi aquest requisit.Dades: h = 6,626 10-34 J s; NA = 6,022 1023; c= 3 108 m/s

    3. En la transici electrnica de l'tom d'hidrogen del nivell quntic principaln = 5 al nivell quntic n = 2 s'emet un fot de = 434 nm. Calcula l'energiade l'electr en el segon nivell quntic principal. L'energia del cinqu nivellquntic s E5 = -0,54 eV. Dades: h = 6,626 10-34 J s.

    Slide Number 1Slide Number 2Slide Number 3Slide Number 4Slide Number 5Slide Number 6Slide Number 7Slide Number 8Slide Number 10Slide Number 11Slide