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Cenni di Spettroscopia - Dipartimento di Fisica

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Cenni di SpettroscopiaGli elettroni di una molecola possono avere energie diverse, possono, cioè, essere piùo meno legati ai nuclei degli atomi che costituiscono la molecola. Il numero di energiepossibili è discreto ed ad ogni livello energetico corrisponde uno stato elettronico.Una radiazione elettromagnetica che colpisce una molecola causa una oscillazionedegli elettroni. Se l'energia del fotone 1 è uguale alla differenza di energia tra due statielettronici della molecola vi è un'alta probabilità che la molecola assorba il fotone e passi dauno stato elettronico ad un altro di energia superiore. Questo è il processo dell'assorbimento.La molecola ritornando allo stato elettronico che aveva prima della transizione può emettereun fotone. Questo è il processo della fluorescenza. Le radiazioni emesse o trasmesse da uncampione possono essere usate per avere informazioni sulla natura del campione stesso.L’analisi delle radiazioni con lo scopo di studiare la struttura della materia si chiama ingenerale spettroscopia. Esistono vari tipi di misure spettroscopiche che utilizzano radiazionidi natura diversa. Le spettroscopie più usate sono quelle che utilizzano le radiazionielettromagnetiche di lunghezza d'onda (λ) compresa, all'incirca, tra 100 e 1000 nm. Questospettro comprende il vicino ultravioletto, il visibile che si estende tra 400 e 700 nm, e il vicinoinfrarosso. I quanti di energia variano da circa 10 a 1 eV (280-28 Kcal per mole).Fig. 1 Energia potenziale della molecola di idrogeno in funzione delladistanza tra i due nuclei. Quando i due nuclei sono a distanza infinita l'energia diinterazione è nulla. Avvicinando i due nuclei nasce una forza attrattiva (zona in cuila derivata della curva è positiva 2 ) che prima cresce e poi diminuisce sino adannullarsi (minimo della curva). Un ulteriore avvicinamento fa nascere una forzarepulsiva che cresce sempre più rapidamente (zona della curva con derivatanegativa). Le linee orizzontali indicano i livelli vibrazionali, D e è l'energia didissociazione della molecola.1 La radiazione elettromagnetica ha la doppia natura ondulatoria e corpuscolare. Ad una radiazione di frequenza νsi associano fotoni di energia E = hν dove h è la costante di Planck che vale 6.626 10 -34 J·s.2 dUSi ricorda che F x= −dx1

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