DISPENSE DEL CORSO DI LABORATORIO DI CHIMICA – FISICA 1

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Anche una superficie riflettente può polarizzare un raggio luminoso se l’angolo i con cui la radiazione incide su di esso è tale per cui tg i = n, dove n è l’indice di rifrazione del materiale di cui è fatto il corpo riflettente (i = arctg n). Tale angolo è detto “angolo di Brewster”. In questa condizione viene riflessa solo la componente che oscilla perpendicolarmente al piano di incidenza. Potere ottico rotatorio delle sostanze otticamente attive Come si è accennato, alcune sostanze, attraversate da un raggio di luce polarizzata, hanno la capacità di ruotare il piano di polarizzazione di un certo angolo. Queste sostanze dette Piano di riflessione Figura 32. Isomeri ottici (Enantiomeri) 38 “otticamente attive” saranno classificabili in destrogire o levogire a seconda che la rotazione impartita al piano di polarizzazione della radiazione luminosa sia verso destra o verso sinistra. Tale proprietà è legata ad una particolare dissimmetria della sostanza che può manifestarsi o solo allo stato solido (quando è determinata da una particolare disposizione delle molecole nel reticolo cristallino come nel caso del quarzo in
cui le unità tetraedriche di SiO2 possono organizzarsi in eliche destrogire o levogire) o anche allo stato di soluzione quando la dissimmetria è presente a livello molecolare. Questo secondo caso, di gran lunga più importante, è direttamente collegato al fenomeno dell’isomeria ottica. L’isomeria ottica si incontra di frequente in chimica organica (ma si trova anche nella chimica dei composti di coordinazione) dove è correlata con la geometria tetraedrica dell’atomo di carbonio nell’ibridazione sp 3. Il fenomeno dell’isomeria ottica si manifesta infatti quando in una molecola un atomo di carbonio sp 3 è legato a quattro sostituenti tutti diversi. In questo caso un qualunque scambio tra due sostituenti produce una molecola diversa da quella di partenza: le due molecole sono infatti l’una l’immagine speculare non sovrapponibile dell’altra (Figura 32). Le due molecole isomere hanno identiche proprietà chimico-fisiche ad eccezione dell’attività ottica. Se un isomero ottico (enantiomero) risulta destrogiro, l’altro infatti è levogiro. Come osservato, molecole organiche in cui sia presente un atomo di carbonio asimmetrico (centro chirale) mostrano attività ottica sia allo stato cristallino che allo stato liquido o gassoso e anche in soluzione. Per le sostanze pure l’angolo di rotazione α impartito al piano di polarizzazione della luce è semplicemente proporzionale allo spessore dello strato di sostanza attraversato e alla sua densità ρ: dove la costante di proporzionalità [ ] t [ ] t α= α ρ (5.1) λ α è detto potere ottico rotatorio specifico ed è λ caratteristica della sostanza in esame ad una temperatura t e ad una data lunghezza d’onda λ della radiazione polarizzata. Nella (*) il cammino ottico e la densità ρ sono espressi in decimetri e in grammi su millilitro rispettivamente. Nel caso di sostanze otticamente attive in soluzione l’angolo α risulta ancora proporzionale al cammino ottico (lunghezza della cella) ma anche alla concentrazione della soluzione: con c espressa in grammi in 100 ml (% p/v). Polarimetri α= [ ] t α c λ 100 39 (LEGGE <strong>DI</strong> BIOT-SAVART) (5.2) Gli strumenti mediante i quali si effettuano misure di potere ottico rotatorio sono detti polarimetri. Un polarimetro è costituito, nei suoi elementi essenziali, da una sorgente
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