Slide Espectrometria Molecular 1-2021 1

ESPECTROMETRIA MOLECULAR 1 2021/1 Prof. João Henrique Zimnoch dos Santos INSTITUTO DE QUÍMICA - UFRGS Departamento de Química Inorgânica- Av. Bento Gonçalves, 9500 - Porto Alegre - 91540-000 Telefone: (55 51) 3308 7238 - E-mail: jhzds@iq.ufrgs.br Energia transmitida no espaço Não necessita de meio para propagação Velocidade mais alta no vácuo (3. 108 m s-1) Componente Elétrica Componente Magnética Radiação Eletromagnética Modelo Ondulatório: Mecânica Newtoniana Fenômenos: difração, refração, espalhamento, interferência Modelo Corpuscular: Mecânica Quântica Fenômenos: absorção, emissão fluorescência PROPRIEDADES ONDULATÓRIAS: DEFINIÇÕES Comprimento de onda () distância entre 2 cristas de onda. Número de onda ( ) é definido como o recíproco do comprimento de onda. Freqüência () é o número de oscilações completas que uma onda faz em cada segundo, e é expressa em s-1 ou Hz (Hertz). Amplitude (A) da onda senoidal é o comprimento do vetor eletrônico no máximo de intensidade da onda. Período (p) de uma radiação é o tempo (em s) necessário para passagem de máximos (ou mínimos) sucessivos entre um ponto fixo no espaço PROPRIEDADES ONDULATÓRIAS: DEFINIÇÕES  Frequência do feixe de radiação ( = Hz ou s-1): determinada pela fonte e permanece invariável, independentemente do meio atravessado pela radiação  Velocidade de propagação (vi =  . i): depende tanto da composição do meio, como da frequência. PROPRIEDADES ONDULATÓRIAS: DEFINIÇÕES Define-se poder radiante (P) à quantidade de energia por segundo e por unidade de área de um feixe de luz. Interferências: fenômeno decorrente do encontro simultâneo de duas ondas que se propagam no mesmo meio. O fenômeno da superposição dos efeitos das ondas que se cruzam é denominado interferência. Podemos ter dois tipos de interferências: a construtiva e a destrutiva Espectro eletromagnético Increasing energy Increasing wavelength 0.0001 nm 0.01 nm 10 nm 1000 nm 0.01 cm 1 cm 1 m 100 m Gamma rays X-rays Ultra-violet Infrared Visible light Radio waves Radar TV FM AM 400 nm 500 nm 600 nm 700 nm Espectro eletromagnético Increasing energy Increasing wavelength 0.0001 nm 0.01 nm 10 nm 1000 nm 0.01 cm 1 cm 1 m 100 m Gamma rays X-rays Ultra-violet Infrared Visible light Radio waves Radar TV FM AM 400 nm 315 nm 280 nm 100 nm UVA UVB UVC - premature ageing - skin cancer - extremely dangerous - wrinkling of the skin - cataracts - blocked by ozone layer - implicated in skin cancer - sunburn OZONE LAYER Espectro eletromagnético Tipo de transição quântica Mudança de spin Mudança de orientação Mudança de configuração Mudança de configuração eletrônica Mudança de configuração nuclear 10^-2 1 100 10^4 10^6 10^8 Número de onda, cm^-1 Comprimento de onda 1000 µm 100 nm 1000 nm 10 m 100 cm 1 cm 100 pm 3 x 10^6 3 x 10^8 3 x 10^{10} 3 x 10^{12} 3 x 10^{14} 3 x 10^{16} 3 x 10^{18} Frequencia, Hz 10^-3 10^-1 10 10^3 10^5 10^7 10^9 Energia, J mol^-1 Tipo de espectroscopia NMR ESR Microonda Infravermelho (IR) Visível e Ultravioleta Raios-X Raios-g Modelo Ondulatório Mecânica Newtoniana Reflexão Difração Refração Dispersão Espalhamento (Scattering) Modelo Corpuscular Mecânica Quântica Absorção Emissão Fluorescência átomo molécula Espectro Atômico: espectro de raias http://www.if.ufrgs.br/~fatima/figuras/?C=M;O=D http://fisicamoderna.blog.uol.com.br/arch2013-11-03_2013-11-09.html Espectros de linhas: Na Diagramas de Energia  3s (2 S1/2)  3 p (2P1/2, 3/2) 589,593 e 588,996 nm  3s (2 S1/2)  4 p (2P1/2, 3/2) 330,294 e 330,234 nm Espectro Molecular: espectro de bandas h Subníveis Vibracionais Subníveis Rotacionais Níveis eletrônicos Espectro Molecular: espectro de bandas h Subníveis Vibracionais Subníveis Rotacionais TRANSIÇÕES ELETRÔNICAS ROTAÇÕES (vapor) VIBRAÇÕES Microondas Infravermelho Ultravioleta Espectro Molecular: espectro de bandas Diagrama de nível de energia ilutrando as mudanças associadas com a absorção de radiação eletromagnética A Transição rotacional pura (far IR) B Transição vibracional-rotacional (near IR) C Transição eletrônica-vibracional-rotacional (UV-Vis) Espectro Molecular: compostos orgânicos    * Compostos saturados UV- vácuo (  < 185). Ex: CH4 (124 nm) n   * Compostos saturados contendo átomos com elétrons não ligantes (150 < < 250 nm). Ex: CH3Cl (173 nm), CH3OH (183 nm) n  * Grupo funcional não saturado   * 200 < < 700 nm EFEITO DA CONJUGAÇÃO NA ABSORÇÃO  max (nm) Alcenos Etileno 175 15.000 1,3- butadieno 217 21.000 1,3,5- hexatrieno 258 35.000 -caroteno (11 =) 465 125.000 Cetonas Acetona   * 189 900 n  * 280 12 3-buten-2-ona   * 213 7.100 n  * 320 27 A conjugação de dois grupos cromóforos não somente resulta em ”Efeito Batocrômico”, como também aumenta a Intensidade da Absorção Espectros UV de dimetilpolienos [CH3  (CH = CH) n  CH3 ]: (a) n = 3; (b) n = 4 e (c) n = 5 Espectros eletrônicos do benzeno, naftaleno, fenantreno, antraceno e naftaceno Espectros eletrônicos do benzeno, naftaleno, fenantreno, antraceno e naftaceno Espectro Molecular: compostos inorgânicos Dependência da geometria e da natureza do ligante SÉRIE ESPECTROQUÍMICA: Menor  Maior  Maior  Menor  Complexos de Co (III): a: CN- b: NO2 - c: phen d: en e: NH3 f: gly g: H2O h: ox2- i: CO3 2- Diagramas de Tanabe-Sugano Espectro Molecular: compostos inorgânicos Espectro de actinídeos e lantanídeos: Transição dos elétrons f: blindados por orbitais s, d e f. Espectro Molecular: compostos inorgânicos Complexos de transferência de carga Transferência de carga Metal – Ligante MLCT Transferência de carga Ligante – Metal LMCT Característica:  > 10.000