Come si riconosce un composto chimico?Come si riconosce un composto chimico?

In passato: in base al punto di ebollizione o fusione, allasolubilità 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

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.

Assorbimento della radiazione visibile

lunghezza d’onda (nanometri)

diverse lunghezze d’onda.

Assorbimento della radiazione visibile

un carotenoide (il licopene)

una clorofilla (la clorofilla a)

Assorbimento della radiazione visibile

La misura strumentale produce uno spettro di assorbimento della molecola

Qu

an

tità

di lu

ce a

sso

rbit

aQ

uan

tità

di lu

ce a

sso

rbit

a

Lunghezza d’onda della luce

carotenoidi

Un esempio di separazione cromatografica dei composti chimici: i pigmenti naturali dagli spinaci

estrazione

dal greco chroma “colore” e graphein“scrivere”

clorofilla bclorofilla a

xantofille

estrazione con

solvente

Cromatografia su colonna

La stessa separazione può essere fatta su una colonna riempita di un opportuno materiale, ad es. silice.

Cromatografia liquida ad alta prestazione (HPLC)

Una separazione più efficiente si può realizzare usando una colonnamolto sottile (25 cm x 4.6 mm) attraverso la quale la soluzione deicomposti da separare è forzata per mezzo di una pompa.

Il tracciato che si ottiene si chiama cromatogramma

Microscopia elettronica

Inviando sul campione un fascio di elettroni finemente focalizzato,anziché un fascio di luce come nel microscopio ottico,

si possono ottenere immagini arisoluzione molto più alta, cioè sipossono distinguere dettagli molto piùvicini tra loro.

Cristalli di ematite (ingrandimento x200)

Microscopio elettronico a scansione

(SEM)

Diffrazione della luce

I due fori devono averedimensioni molto piccole,confrontabili con la lunghezzad’onda della luce

Immagine su uno schermo

Diffrazione di raggi X

Quindi un cristallo può dare diffrazione

La distanza tra gli atomi disposti ordinatamente nel reticolo di un cristallo è confrontabile con la lunghezza d’onda dei raggi X

può dare diffrazione dei raggi X

Per la misura strumentale, oggi non si usa una lastra fotografica, ma un dispositivo elettronico che produce un grafico.

Diffrazione di raggi X

diffrattogramma di raggi X

Il diffrattogramma di raggi X permette di riconoscere un composto e la sua forma cristallina.

TiO2

brookite

Queste tre diverse forme cristalline del biossido di titanio TiO2

hanno diffrattogrammi di raggi X diversi

anatasio rutilo

brookite

Queste tre diverse forme cristalline del biossido di titanio TiO2

hanno diffrattogrammi di raggi X diversi

anatasio rutilo

rutilo anatasiomicroparticelle microparticelle

brookite

Ma un solido amorfo non dà picchi di diffrazione:

SiO2

struttura cristallina ordinata struttura vetrosa (amorfa) disordinata

anatasio rutiloMa un solido amorfo non dà picchi di diffrazione:

SiO2

nanoparticelle nanoparticelle

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 “pacchettidi energia”, o particelle dette fotoni.

Quando un fotone di luce visibile incontra una molecola, la molecola puòdiffonderlo senza variarne l’energia.

Oppure, la molecola può trattenere una piccola parte di tale energia e attivare deimoti di vibrazione. Il fotone allora è diffuso con un’energia minore, cioè con uncolore diverso.

Spettro Raman del rutilo

Ad es. gli spettri Raman delle varie forme cristalline di TiO2

sono diversi.

Spettro Raman dell’anatasio