Metodi ottici d'analisi

Spettrofotometria UV/VIS Spettrofotometria IR Polarimetria

La natura della Luce.

I metodi ottici d'analisi si basano sull'interazione tra radiazione elettromagnetica e materia, inparticolar modo radiazione ultravioletta e infrarossa.Per poter spiegare le proprietà ottiche della materia come l'emissione di radiazione, l'assorbimento eil potere rotatorio, non ci si può basare sulla teoria corpuscolare che pur spiegando bene l'otticageometrica non spiega i fenomeni suddetti. Mentre la teoria ondulatoria permette di studiare questifenomeni ma non può spiegare l'effetto fotoelettrico.

Verso il 1925 con le nuove teorie della meccanica ondulatoria prende corpo la natura dualisticadella luce che è contemporaneamente corpuscolo e onda. Questi centri o granuli di energia cheviaggiano nello spazio sotto forma d'onda prendono il nome di fotoni. Che viaggiano ad unavelocità C (velocità della luce) paria a C = λν (2,997*108 m/s) dove lambda (λ) e la lunghezzad'onda mentre nu (ν) è la frequenza. Mentre l'energia correlata al fotone dipende dalla frequenzasecondo la relazione E=hν. Dove h è la costante di Planck. Quindi l'energia correlata al fotonecresce al crescere della frequenza.

Gamma delle radiazioni elettromagnetiche.

Energia cresce --------------------------------------------------------------------------------------------->

Quando sottoponiamo una sostanza all'azione delle radiazioni elettromagnetiche, l'energia raggiantein essa contenuta può venir assorbita dalle molecole per essere trasformata in altre forme d'energia.Ricordiamo che per la teoria dei quanti ciò può avvenire solo per pacchetti hν.

--L'energia hν può aumentare l'energia cinetica di traslazione.--L'energia hν può aumentare l'energia cinetica di rotazione.--L'energia hν può in caso di molecole poliatomiche può essere trasformata in energia di vibrazione.--L'energia hν può provocare il salto quantico di un elettrone.Le frequenze assorbite sono caratteristiche delle molecole.

Radiazioni correlate ai vari tipi di trasformazione dell'energia: Traslazione (onde radio)Rotazione (estremo infrarosso)Moti vibratori (IR medio e vicino)Salti elettronici (UV/VIS)

Leggi sull'assorbimento. (Lambert Beer)

TrasmittanzaEstinzione o Assorbanza

Trasmittanza:

Quando una radiazione luminosa incide su di un mezzo trasparente in parte viene riflessa e in partesi rifrange nel mezzo. Io è l'intensità della luce incidente mentre Ix è l'intensità della luce che nefuoriesce. Mentre Is è l'intensità della luce che fuoriesce da una soluzione di riferimento o bianco.

Ix

La trasmittanza sarà paria T = ------ Is

Estinzione o Assorbanza

Il logaritmo decimale del reciproco della trasmittanza prende il nome di estinzione o assorbanza. 1 Is

E = log ------ = log ------- = abc (a=coefficente d'estinzione,b=spessore, c=concentrazione) T Ix

Da cui c=E/ab

Spettrofotometria UV/VIS

Spettrofotometria

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Uno spettrofotometro

Uno spettrofotometro portatile

In fisica il termine spettrofotometria designa lostudio degli spettri elettromagnetici. Si tratta diun termine più specifico del termine generalespettroscopia elettromagnetica, in quanto laspettrofotometria si occupa di luce visibile, dalvicino ultravioletto al vicino infrarosso.

La spettrofotometria richiede l'uso dispettrofotometri. Uno di tali strumenti è unfotometro, cioè un dispositivo per la misuradell'intensità luminosa, che può determinarel'intensità come funzione della lunghezza d'ondadella radiazione luminosa. Sono disponibili moltigeneri di spettrofotometri. Tra le distinzioni piùimportanti adottate per classificarli vi sono gliintervalli di lunghezze d'onda nei quali operano,le tecniche di misurazione che adottano, lemodalità secondo le quali acquisiscono unospettro e le sorgenti dell'intensità luminosavariabile per la cui misura sono stati progettati.Altri aspetti importanti degli spettrofotometriincludono la loro banda spettrale e il loro intervallo di linearità.

L'applicazione forse più comune degli spettrofotometri è la misurazione dell'assorbimentoluminoso.

Vi sono due maggiori categorie di spettrofotometri; quelli a fascio singolo e quelli a fascio doppio.Uno spettrofotometro a fascio doppio misura il rapporto dell'intensità luminosa di due diversipercorsi della luce, mentre uno spettrofotometro a fascio singolo misura una intensità luminosaassoluta.

Indice• 1 Spettrofotometri della regione del visibile • 2 Spettroradiometri • 3 Spettrofotometri UV e IR • 4 Voci correlate • 5 Collegamenti esterni

Spettrofotometri della regione del visibileLa spettrofotometria della regione del visibile, tra ca. 400 e ca. 700 nm, viene usata estesamentenella colorimetria scientifica. I produttori di inchiostri, le aziende della stampa, i produttori di tessilie molti altri tipi di imprese necessitano di dati ottenibili attraverso la colorimetria. Solitamente,nella spettrofotometria del visibile si effettuano misurazioni ad intervalli di lunghezza d'onda di 10nanometri e si produce una curva di riflettanza spettrale. Queste curve possono essere utilizzate percontrollare i lotti di coloranti per verificare se soddisfano i requisiti specifici. Gli spettrofotometridel visibile tradizionali non riescono a rilevare se un colorante presenta fluorescenza. Questo rendeloro impossibile operare correttamente sui colori quando qualcuno degli inchiostri da stampaanalizzato è fluorescente. Per i coloranti che presentano fluorescenza occorre usare unospettrometro fluorescente bispettrale. Sono disponibili due assetti principali per gli spettrofotometriper lo spettro visibile chiamati rispettivamente d/8 o sferici e 0/45. Questi termini sono derivatidalla geometria della sorgente luminosa, dell'osservatore e dell'interno della camera di misurazione.

Rappresentazione spettrografica dell'emissione luminosa di una lampada ad incandescenza (sinistra)e di una lampada fluorescente (destra)

Spettrofotometri UV e IRGli spettrofotometri più comuni sono usati nelle regioni UV e visibile dello spettro; alcuni di questistrumenti operano altrettanto bene nella regione dell'infrarosso vicino. Gli spettrofotometriprogettati per la regione principale dell'infrarosso sono molto differenti, a causa delle esigenzetecniche delle misurazioni in questa parte dello spettro. Uno dei fattori principali è il tipo difotosensori che sono efficaci nelle diverse regioni spettrali, ma le misurazioni nell'infrarossorisultano impegnative anche perché virtualmente tutti gli oggetti emettono radiazioni IR inconseguenza di fenomeni termici, specialmente a lunghezze d'onda superiori ai 5 μm.

Molti spettrofotometri per analizzare lo spettro usano un monocromatore a prisma o a reticolo.

Lo spettrofotometro misura quantitativamente la frazione di luce che attraversa una determinatasoluzione. In uno spettrofotometro, una luce proveniente da una lampada nella regione vicino-IR/VIS/UV (tipicamente una lampada a scarica in gas deuterio per l'UV/VIS e particolari lampadead incandescenza per l'IR) viene guidata attraverso un monocromatore che separa dallo spettrocomplessivo la radiazione di una particolare lunghezza d'onda. Questa luce passa attraverso ilcampione che deve essere sottoposto alla misurazione. Attraversato il campione, l'intensitàrimanente della radiazione viene misurata mediante un rivelatore costituito da un fotodiodo o da unaltro sensore luminoso; questo consente di calcolare la trasmittanza della lunghezza d'onda inesame.

Mentre gli assorbimenti di lunghezze d'onda che cadono nell'ambito dell'UV/VIS danno luogo avariazioni di energia elettronica, gli assorbimenti nella regione infrarossa sono invece legati avariazione dell'energia vibrazionale delle molecole. Tali effetti, che stanno alla base di una misuraspettrofotometrica, vengono comunemente sfruttati in chimica per determinazioni qualitative,quantitative ed inerenti allo studio della struttura e legame chimico.

Spettrofotometro UV/VIS Monocromatore a reticolo

Possibili moti vibrazionali, IR.

Spettrofotometro IR

POLARIMETRIA

La polarimetria è una tecnica analitica strumentale che sfrutta il cambiamento di direzione delpiano di vibrazione della luce linearmente polarizzata durante il suo passaggio attraverso unostrato trasparente di una sostanza anisotropa (caratteristiche fisiche diverse in tutte le direzioni).Essa trova applicazione prevalentemente nello studio di strutture molecolari e nell’analisiquantitativa delle soluzioni di sostanze otticamente attive, in quanto la direzione e l’entità dellarotazione dipendono dal potere rotatorio di queste.

La luce e sue proprietà

La luce ordinaria è una radiazione elettromagnetica con proprietà simili ad un’onda che si allontana dalla sorgente lungo la linea di propagazione. Un raggio di luce è costituito da due componenti che vibrano su piani perpendicolari tra loro: un campo elettrico ed un campo magnetico, oscillanti, che variano rapidissimamente di verso ed intensità. I piani su cui avvengono le vibrazioni sinusoidali di ciascun campo (elettrico e magnetico) oltre ad essere perpendicolari tra di loro sono perpendicolari alla direzione di propagazione del raggio.

La distanza fra due creste successive è definita lunghezza d’onda ().L’ampiezza della vibrazione corrisponde alla sua intensità.L’energia luminosa consiste di più onde elettromagnetiche che vibrano su piani differenti. La luce“ordinaria”, infatti, vibra su un numero infinito di piani perpendicolari alla direzione dipropagazione.Luce polarizzata

Se questa luce ordinaria passa attraverso un filtro polarizzatore ottico, la luce emergente sarà un raggio il cui vettore elettrico vibra su un singolo piano.

L’energia risultante è chiamata luce polarizzata su un piano (o linearmente polarizzata).

In realtà la luce piano-polarizzata è la risultante di due componenti polarizzate circolarmente opposte, dirette verso destra e verso sinistra, in concordanza di fase e con uguale frequenza ed ampiezza.

Quando una delle due componenti è rallentata da un mezzo chirale i vettori destro e sinistro si troveranno fuori fase e quindi cambierà l’orientamento del piano di polarizzazione.

La luce può anche essere polarizzata circolarmente o ellitticamente:circolarmente, se il piano di oscillazione ruota continuamente, con regolaritàperiodica, attorno la direzione di propagazione, per cui il vettore rappresentativodel campo elettrico descrive una spirale a proiezione circolare; ellitticamente, sela spirale descritta dal vettore ha proiezione ellittica.

Attività ottica e composti chirali

Si definisce attività ottica la capacità di un composto di ruotare il piano divibrazione della luce linearmente polarizzata, in una direzione o nell’altra. In genere, le sostanze dotate di asimmetria cristallina o molecolare possiedonoquesta capacità. Le sostanze anisotrope (asimmetriche) quindi fanno ruotare ilpiano di vibrazione dell’onda-luce polarizzata, per cui sono otticamente attive.

Un esempio è dato dagli zuccheri e dagli amminoacidi.Come è noto, esistono composti organici contenenti uno o più atomi di carbonio al quale sono legati

luce polarizzata: vettoricampi elettrico e

magnetico

luce ordinaria

quattro differenti gruppi funzionali. Dal momento che un atomo di carbonio con legami semplici ha una geometria tetraedrica (ibridizzazione sp3), i quattro gruppi funzionali possono esservi legati condue configurazioni diverse, dando origine a due molecole, una immagine speculare dell’altra, cioè una coppia di antipodi ottici (enantiomeri).

Questa particolare geometria influenza la trasmissione della luce piano-polarizzata dando a tali molecole la proprietà dell’attività ottica. Quindi, sostanze in grado di ruotare il piano di vibrazione della luce polarizzata sono dette otticamente attive.

Polarizzatori

Per l’analisi polarimetrica bisogna disporre di luce polarizzata che si ottiene mediante l’uso didispositivi detti polarizzatori. Il polarizzatore ha sulla luce naturale una funzione filtrante, chepermette di isolare raggi luminosi i cui vettorielettrici vibrano tutti su un solo piano.Sono polarizzatori:

- tormalina1 (la sua trasmittanza peròdipende dalla lunghezza d’onda)

- prisma di Nicol (due prismi di calciteincollati con balsamo del Canadà)

- herapatiti2 (sostanze dicroiche ottenuteartificialmente)

Prisma di Nicol

Un cristallo di spato d’Islanda 3viene tagliato in due secondo un piano diagonale B. le due partivengono poi riunite e saldate con balsamo del Canada4. L’inclinazione del cristallo rispetto alraggio incidente I viene studiata in modo che il raggio ordinario O incida sulla superficie Bsecondo un angolo superiore all’angolo limite5, mentre il raggio straordinario S può penetrare nelbalsamo ed emergere, polarizzato, dalla parte opposta del cristallo. Il raggio O deviato verràassorbito dalla faccia inferiore annerita del cristallo C.Quando un raggio di luce naturale, monocromatico penetra nel prisma, esso subisce rifrazione eviene sdoppiato in due raggi linearmente polarizzati (fenomeno della birifrangenza), uno dettoordinario e l’altro straordinario, con piani di polarizzazione perpendicolari tra loro. Il raggioordinario incide sulla faccia interna del prisma con un angolo tale da farlo riflettere totalmenteall’interno e da venire assorbito da una parete appositamente annerita; il raggio straordinario incidesulla faccia interna del prisma con un angolo tale da passare inalterato. Dal prisma di Nicol emergepertanto un raggio piano-polarizzato parallelo al raggio naturale incidente.

Polarimetro

I polarimetri sono gli strumenti che permettono dimisurare il potere rotatorio di sostanze otticamenteattive. Il cuore di un polarimetro è costituito dal materialeanisotropo che, grazie al fenomeno dellabirifrangenza, è in grado di polarizzare la luce.

BirifrangenzaUn raggio di luce ordinaria r, che attraversa un

1 Minerale: silicato complesso di metalli diversi, di colore variabile in relazione alla composizione chimica; le varietà trasparenti sono usate come gemme di notevole pregio2 Sostanze microcristalline polarizzabili elettricamente di origine sintetica derivate da reazioni dello iodio con

solfato di chinino3 Varietà limpida di calcite, in grossi cristalli utilizzabili per strumenti ottici.4 Liquido secreto da varie piante, costituito per lo più da resine, che all’aria diviene vischioso o solido5 Valore di angolo oltre il quale si ha riflessione e non rifrazione (quando l’angolo di rifrazione tende a 90°, l’angolo

di incidenza assume valore di angolo limite)

mezzo anisotropo, si sdoppia nei raggi O (ordinario) e S (straordinario) polarizzatiperpendicolarmente tra di loro.Il fenomeno è detto anche doppia rifrazione perché entrambi i raggi risultano deviati rispetto alladirezione del raggio incidente, ma con un diverso indice di rifrazione e risultano polarizzatilinearmente su piani ortogonali.

I componenti principali di un polarimetro sono:1. sorgente luminosa2. polarizzatore3. tubo polarimetrico4. analizzatore5. oculare 6. scala per misurare l’angolo di rotazione

(A) Schema di un comune polarimetro ottico

S =sorgente P =polarizzatore principale Pa=polarizzatore ausiliario, parallelo al principale T

=tubo contenente il campione An =polarizzatore analizzatore, perpendicolare al principale, ruotabile e montato su un nonio Lc eLf =lenti O =oculare(B) Nella fase di azzeramento il polarizzatore An viene ruotato finché nell’oculare O non si notauna condizione di penombra uniforme. A questo corrisponde una posizione b del nonio. (C) Quando viene introdotto nel tubo un campione otticamente attivo, nell’oculare si notano duesemicerchi di diversa intensità.(D) Infine si ruota An fino a ripristinare la condizione di penombra uniforme (posizione c delnonio). La differenza fra c e b corrisponde all’angolo di rotazione della luce polarizzata dovutoal campione.In una prima fase il polarizzatore ausiliario e l’analizzatore vengono allineati in modo tale che,quando il tubo è vuoto o riempito di opportuno solvente, all’oculare si possano osservare duesemicerchi illuminati di luce gialla con la medesima intensità. In seguito si ruota l’analizzatore perrealizzare le condizioni di massima oscurità ed in corrispondenza di questa posizione vienecontrollata la posizione dello zero.In un secondo momento si introduce la soluzione campione nel tubo e si fa ruotare l’analizzatore inmodo da ripristinare le condizioni di uguale intensità dei due semicerchi attraverso l’oculare. Unnonio fornirà l’entità dell’angolo di rotazione misurato.

Valutazione del segno del potere rotatorio

Per convenzione, le sostanze che ruotano verso destra il piano della luce polarizzata sono dettedestrogire, al contrario, se lo ruotano verso sinistra sono dette levogire. E’ importante sottolineareche non si può dedurre il segno del potere rotatorio specifico di una sostanza incognita con una soladeterminazione polarimetrica. In assenza, o con tubo polarimetrico vuoto si ha campo dell’oculareuniforme in corrispondenza di 0° e di 180°; introducendo il mezzo otticamente attivo, si ristabiliscel’estinzione (campo dell’oculare uniforme) facendo ruotare l’analizzatore di un angolo , ma anchefacendolo ruotare in senso opposto di - 180°

Per evitare errori nella valutazione, quando la sostanza in esame non è nota, è indispensabile fare

una doppia misurazione utilizzando nella seconda un tubo di lunghezza metà del precedente:- se la sostanza è destrogira si otterranno valori corrispondenti ad /2 e /2 ± 180.- se la sostanza è levogira si otterranno valori corrispondenti ad -180/2 e -180/2 ± 180.

Dagli angoli trovati nella seconda misura è possibile ricavare il valore corretto.Esempio

La misurazione su una sostanza attiva, in tubo da 4 dm, dà l’uniformità di campo a +78° () ed a –102° (-180). Ripetendo la misura in tubo da 2 dm si trovano i valori –51° e +129°; la rotazione di–51° soddisfa la relazione (-180)/2 per cui si deduce che la sostanza è levogira e poiché si èutilizzato un tubo polarimetrico di 2 dm il suo potere rotatorio specifico sarà [] = –51°/2 = –25,5°

Rotazione ottica

Per un composto otticamente attivo l’angolo di rotazione sperimentale (espresso in gradi) delpiano di polarizzazione dipende dalla concentrazione c del composto, dalla lunghezza del camminol e da un fattore k, dove k è una caratteristica del composto, detta “potere rotatorio specifico”

Potere rotatorio specifico

Il potere rotatorio specifico, o [], è una costante fisica e quindi una proprietà intrinseca deicomposti che presentano attività ottica. E’ una grandezza che rappresenta la rotazione in gradiprovocata da un grammo di sostanza sciolto in 100 ml di soluzione, posta in un tubo polarimetricodi 1 dm; esso dipende dalla temperatura e dalla lunghezza d’onda utilizzata; si indica con:

per cui sostituendo nella formula precedente:

Da questa relazione, conoscendo il potere rotatorio specifico, è possibile ricavare facilmente, dallamisura dell’angolo , la concentrazione incognita di una soluzione.

= c • l • k

t

[]

20

[] D

o, standardizzando questi parametri a 20° eriga D dello spettro del sodio, con:

20

= c • l •[] D

20 [] = D c • l

da cui:

20

c = • 100 / l • [] D

esempio di calcolo del potere rotatorio specifico:una soluzione contenente in 10 ml 400 mg di soluto è posta in una cella di 10 cm di lunghezza; larotazione osservata in questo campione a 20°C usando la riga D del sodio è di +4,36°. Calcolare larotazione specifica del soluto.La concentrazione è di 400 mg / 10 ml, cioè 0,4 g /10 ml, cioè ancora 4 g / 100 ml; per cuisostituendo

[1] Minerale: silicato complesso di metalli diversi, di colore variabile in relazione alla composizionechimica; le varietà trasparenti sono usate come gemme di notevole pregio

[2] Sostanze microcristalline polarizzabili elettricamente di origine sintetica derivate da reazioni dello iodio con solfato di chinino

[3] Varietà limpida di calcite, in grossi cristalli utilizzabili per strumenti ottici.

[4] Liquido secreto da varie piante, costituito per lo più da resine, che all’aria diviene vischioso o solido

[5] Valore di angolo oltre il quale si ha riflessione e non rifrazione (quando l’angolo di rifrazione tende a 90°, l’angolo di incidenza assume valore di angolo limite)

20 +4,36 • 100[] = = + 109° D 4 • 1

Isomeria

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Tipi di isomeri

L'isomeria (dal greco ισομερης, isomerès; isos = "uguale", méros = "parte") è quel fenomeno per il quale sostanze diverse per proprietà fisiche e spesso anche per comportamento chimico hanno la stessa formula bruta, cioè stesso peso molecolare e stessa composizione percentuale di atomi.[1]

Indice• 1 Tipologie di isomeri • 2 Alcuni esempi di isomeria

• 2.1 Isomeria di catena • 2.2 Isomeria di posizione • 2.3 Isomeria cis-trans • 2.4 Isomeria ottica

• 3 Nuclidi • 4 Note • 5 Bibliografia • 6 Voci correlate • 7 Altri progetti • 8 Collegamenti esterni

Tipologie di isomeriDue composti con uguale formula bruta si dicono isomeri. Questi possono essere:

• Isomeri costituzionali (o strutturali), se hanno formula bruta identica ma diversa connettività. In altre parole, sono composti aventi la stessa formula molecolare ma diversa

formula di struttura.[2] Ciò implica differenti proprietà fisiche e chimiche, dovute ai legami differenti degli elementi che compongono la molecola.

• Stereoisomeri, se hanno formula bruta identica, stessa connettività, ma la diversa orientazione spaziale degli atomi rende loro non sovrapponibili.

• Omomeri, se hanno formula bruta identica, stessa connettività e sono sovrapponibili (in pratica sono molecole identiche).

L'isomeria è molto diffusa ed importante nei composti organici e le classi di isomeri, si possono dividere ulteriormente in sottoclassi.

Gli isomeri costituzionali possono essere isomeri:

• di catena, che interessa la struttura dello "scheletro" di carbonio, ossia la presenza e posizione di ramificazioni od anelli; isomeri di questo tipo hanno proprietà fisiche diverse, ma reattività chimiche spesso abbastanza simili;

• di posizione, che interessa la posizione di legami multipli o di gruppi contenenti atomi diversi da carbonio e idrogeno; isomeri di questi tipo appartengono alla stessa classe di composti, hanno quindi generalmente reattività chimica simile, diverse sono invece le loro proprietà fisiche;

• di gruppo funzionale, isomeri cioè che pur avendo formula bruta uguale, presentano gruppifunzionalmente diversi, ed hanno quindi proprietà chimiche e fisiche molto differenti.

Gli stereoisomeri possono essere isomeri:

• configurazionali, o ottici, nelle molecole in cui sono presenti degli elementi stereogenici, cioè elementi a causa dei quali la molecola ammette due isomeri che sono uno la forma speculare non sovrapponibile dell'altro. Elementi stereogenici possono essere un punto (un atomo, tipicamente un carbonio portante quattro sostituenti diversi, che viene definito centrochirale), un asse (l'asse di un legame fra due o più atomi ad esempio alleni portanti quattro sostituenti diversi su carboni terminali), o un piano (una molecola planare con sostituenti orientati in maniera particolare sia nel piano della molecola che sopra o sotto questo). Di questa categoria fanno parte gli enantiomeri, isomeri di cui uno è l'immagine speculare non sovrapponibile dell'altro. Tipicamente due isomeri configurazionali in cui uno non è l'immagine speculare dell'altro si dicono diastereoisomeri, anche se tutte le coppie di stereoisomeri non enantiomeri possono essere considerate tipi di diastereoisomeri.

• geometrici, o cis-trans, nelle molecole in cui due carboni legati da un legame doppio sono entrambi legati a due gruppi differenti o, più in genere, in molecole la cui struttura impedisce una libera rotazione attorno ad uno o più legami; le loro proprietà fisiche sono diverse, la loro reattività chimica è generalmente simile, ma vi sono notevoli eccezioni legate proprio a particolari configurazioni geometriche;

• conformazionali, è il caso in cui pur non essendoci uno stereocentro, le possibili orientazioni date dalla rotazione di un legame C-C e dalle possibili conformazioni di una molecola (come ad esempio nel caso in cui i sostituenti di un atomo o una catena di atomi si orienti ad elica e anche nelle conformazioni dei cicloalcani) producono molecole con ugual formula bruta, ugual connettività ma non sovrapponibili. Un isomero conformazionale si dice anche conformero o rotamero. È il caso di sottolineare che i conformeri non sono dei veri e propri isomeri, in quanto la barriera energetica tra le varie orientazioni è molto piccolae, a temperatura ambiente, l'una si trasforma nell'altra, pur avendo ciascuna una maggiore o minore probabilità a seconda della stabilità.

Alcuni esempi di isomeria

Isomeria di catena

I tre composti riportati in questo esempio hanno formula bruta: C8H16.

Isomeria di posizione

I tre composti riportati in questo esempio sono tre fenoli. Differiscono per la posizione dei loro gruppi attorno all'anello. Ed i loro prefissi sono: orto- meta- para-.

Isomeria cis-trans

Detta anche isomeria geometrica;[3] [4] affinché ci sia questo tipo di isomeria sono necessarie due condizioni:

• non deve esserci rotazione attorno al legame tra i due atomi di carbonio; • ciascuno dei due atomi di carbonio deve essere legato a due gruppi diversi.

Per la prima condizione non può esserci isomeria cis-trans negli alcani (nei quali gli atomi dicarbonio possono ruotare liberamente attorno al legame semplice); per la seconda non può essercinegli alchini (in cui essendo i due atomi dicarbonio legati tramite un legame triplo, possonofare soltanto un altro legame). Pertanto l'isomeriacis-trans avviene solo negli alcheni e in alcuni casinei cicloalcani.[5] Le due coppie di compostiriportate in questo esempio differiscono per ladisposizione dei gruppi attorno ad un elementoche impedisce rotazione (ad esempio un doppiolegame od un anello). Gli isomeri geometricivengono comunemente classificati con due diversitipi di nomenclatura: cis e trans o Z e E. Nellaprima l'isomero cis è quello che ha due gruppiuguali dalla stessa parte di un doppio legame o diun ciclo, il trans li ha da parti opposte.[3] Nelsecondo tipo di nomenclatura, l'isomero Z è quellocon i gruppi a priorità maggiore dalla stessa parte(la priorità viene stabilita in base alle regole dipriorità usate per la nomenclatura dei compostichirali) mentre l'isomero E li ha da parti opposte. A volte può succedere che le configurazioni cis eZ si equivalgano, come del resto trans e E.

Isomeria ottica

Le due molecole riportate in questo esempio, differiscono solamente per il fatto di essere l'una l'immagine speculare non sovrapponibile dell'altra. Due stereoisomeri che sono l'uno l'immagine speculare non sovrapponibile dell'altro si dicono enantiomeri (in questo caso, l'elemento stereogenico è un punto, cioè un atomo di carbonio). Questa proprietà è anche detta chiralità.

L'isomeria ottica è una particolare tipologia di isomeria nella quale i due composti isomeri presentano le stesse identiche proprietà fisiche e chimiche (a parte la diversa reattività con altre molecole chirali) tranne differire per una caratteristica proprietà ottica: se inseriamo una soluzione con i due isomeri ottici all'interno di un polarimetro, il fascio di luce che verrà fatto passare sarà deviato verso destra e verso sinistra dello stesso angolo, rispetto alla retta che il fascio individuerebbe in assenza degli isomeri. La luce non verrà deviata se nel polarimetro inseriamo una soluzione contenente le stessa identica quantità dei due isomeri, ossia una soluzione "racemica"; solo in questo caso la luce continuerà a vibrare su un unico piano senza subire alcuna deviazione. L’angolo α di cui ruota il piano di vibrazione della luce polarizzata dopo aver attraversato una soluzione è detto potere rotatorio specifico di una sostanza.

Il potere rotatorio di una soluzione dipende sia dalla concentrazione sia dalla lunghezza del tubo polarimetrico. Per rendere indipendente dai parametri sperimentali il potere rotatorio di una sostanza, si usa il potere rotatorio specifico [α]:

[α] = α/c∙l

dove:

• α = angolo di rotazione misurato • c = concentrazione in g/ml • l = lunghezza del tubo in dm

nome delgruppo

funzionale

formula delgruppo

funzionale

classe di composticontenenti il gruppo

funzionaleprefisso suffisso

legame singolo C-C Alcani alchil- -anolegame doppio C=C Alcheni alchenil- -enelegame triplo C≡C Alchini alchinil- -ino

fenile C6H5- Idrocarburi aromatici [4]

fenil-

ione alogenuro-F -Cl -Br -I (generico: X-)

Alogenuri alchilicifluoro-; cloro-; bromo-;iodo-

acile -CO-X Alogenuri acilici alogenuro di ...-oile

gruppo amminico primario

-NH2 ammine primarie ammino- -ammina

gruppo amminico secondario

-NHR ammine secondarie alchilammino--alchilammina[5]

gruppo amminico terziario

-NRR' ammine terziarie alchilammino- -alchilammina

gruppo ammidico primario

-CO-NH2 ammidi primarie[6] carbossammide- -ammide

gruppo ammidico secondario

-CO-NHR ammidi secondarie alchilcarbossammide- -alchilammide

gruppo ammidico terziario

-CO-NRR' ammidi terziarie alchilcarbossammide- -alchilammide

gruppo -azo- -N=N- Azocomposti -azo- -azo-gruppo ciano- -CN Nitrili ciano- -nitrile

gruppo nitro- -NO2 Nitroderivati nitro-

gruppo nitroso- -NO Nitrosocomposti nitroso- gruppo -isocianato

-N=C=O Isocianati -isocianato

gruppo -tiocianato

-N=C=S Tiocianati -tiocianato

gruppo -carbammico

R-NH(CO)O-R uretani -carbammato

carbossile -COOH Acidi carbossilici carbossi- acido ...-oicoossidrile -OH Alcoli idrossi- -olo

-OH Fenoliformile -CHO Aldeidi formil- -alegruppo acile -CO-R Chetoni alcoil-[7] -onegruppo acilossi -COO-R Esteri -ato[8]gruppo alcossi -O-R Eteri alcossil- -alchil etere

-O-O-R Perossidi alcoperossi- -alchil perossidogruppo solfidrilico

-SH Mercaptani mercapto- -tiolo