Spettri e struttura atomica o molecolare
Lo studio dei spettri permette di identificare una sostanza, poiché gli atomi possono emettere o assorbire specifiche lunghezze d’onda. La materia è in grado di assorbire o emettere energia attraverso la radiazione elettromagnetica. Le frequenze caratteristiche della radiazione assorbita o emessa sono rappresentate in uno spettro, il quale fornisce importanti informazioni sulla struttura della materia.
Indice Articolo
Spettri a righe
Quando un elemento viene riscaldato ad alta temperatura o eccitato in un tubo a scarica, si producono spettri a righe. Niels Bohr riuscì a prevedere le lunghezze d’onda delle righe nello spettro dell’idrogeno, basandosi sulla sua teoria secondo la quale ogni elettrone appartiene a un’orbita con un determinato livello energetico e raggio proprio.
Ogni atomo ha una configurazione elettronica specifica, pertanto presenta uno spettro unico. Le tecniche di assorbimento ed emissione forniscono informazioni analoghe riguardo ai livelli energetici degli atomi.
Applicazioni
Ad esempio, se un gas in un contenitore di vetro mostra una linea di assorbimento a 642 nm, è possibile determinare se si tratta di idrogeno calcolando a quali livelli energetici corrisponde tale transizione.
Composti organici
Nei composti organici, gruppi di atomi vibrano a frequenze specifiche indipendentemente dalla molecola in cui si trovano. Molti gruppi funzionali possono essere identificati dalle frequenze caratteristiche che assorbono nell’infrarosso. Quando le molecole assorbono luce visibile o UV, si presentano spettri a banda dovuti all’assorbimento di energia per l’aumento dell’energia vibrazionale e rotazionale.
La teoria degli orbitali molecolari, secondo cui gli elettroni occupano orbitali distribuiti sull’intera molecola, è la più attendibile per prevedere le energie degli elettroni nelle molecole. Gli orbitali molecolari di legame comportano un’interferenza costruttiva tra due onde elettroniche, mentre quelli di antilegame comportano una interferenza distruttiva. Gli elettroni in un orbitale di antilegame annullano l’effetto degli elettroni in un orbitale di legame, spiegando così perché non si forma la molecola He2.
Maggiore è la delocalizzazione elettronica, minore è la separazione energetica e maggiore è la lunghezza d’onda in cui avviene l’assorbimento. I composti con lunghe catene contenenti doppi legami alternati assorbono luce visibile e mostrano colorazione.
