Analiza Chimica si Instrumentala Aplicata - AcademicDirect

Lorentz JÄNTSCHI, Sorana BOLBOACĂ
Planck, h = 6,626 . 10 -34 J . s ; n sunt numerele cuantice de vibraţie. Vibraţia fundamentală corespunde
tranziţiei de la nivelul de energie n = 0 la nivelul n = 1. Tranziţiile de vibraţie ale moleculelor
uzuale corespund unor energii variind între cca. 1 şi 10 kcal/mol. Interpretarea riguroasă a
spectrelor IR este posibilă la structuri simple, considerând molecula ca o împreunare de mai mulţi
oscilatori compuşi fiecare din doi atomi legaţi covalent între ei. Moleculele biatomice compuse din
doi atomi identici, ca H2, O2, N2, etc., nu prezintă frecvenţe în spectrul de infraroşu, deoarece
vibraţiile atomilor în aceste molecule nu produc o variaţie a momentului electric (care în cazul
acestor molecule este zero). Molecula CCl4 are forma unui tetraedru în care atomii de Cl ocupă
colţurile, iar atomul de C, centrul. Deşi fiecare dintre legăturile C - Cl sunt polare, molecula CCl4
nu are moment electric, cele patru momente ale legăturilor compensându-se din cauza simetriei.
Totuşi molecula CCl4 absoarbe în infraroşu pentru că în cursul anumitor vibraţii suma variaţiilor
momentelor de legătură pe întreaga moleculă este diferită de zero. Pe baza anumitor consideraţii
mecanice se prevede că o moleculă compusă din n atomi, poate efectua 3n - 6 vibraţii (sau 3n - 5,
adică o frecvenţă în plus, dacă molecula este liniară). Fiecare din aceste vibraţii are o frecvenţă
proprie şi deci poate fi excitată de radiaţii infraroşii de o frecvenţă determinată. Fiecărei frecvenţe
observate i se atribuie în spectru o anumită vibraţie a moleculei. Există vibraţii de întindere,
simetrică şi antisimetrică şi vibraţii de deformaţie. Spectroscopia în infraroşu serveşte curent pentru
identificarea substanţelor şi verificarea purităţii lor. Fiecare substanţă posedă un spectru
caracteristic deosebit de al oricărei alte substanţe, cu ajutorul căreia poate fi uşor recunoscută. Prin
măsurarea intensităţii unei benzi din spectrul unei substanţe se poate determina concentraţia ei în
amestecuri cu alte substanţe. Prin compararea spectrelor unui număr mare de substanţe s-a stabilit
că fiecare tip de legătură se manifestă prin una sau mai multe benzi, ce nu sunt decât puţin
influenţate de ceilalţi atomi sau celelalte legături din moleculă. Spectrele în infraroşu pot deci servi
pentru a recunoaşte prezenţa anumitor atomi şi a naturii legăturilor dintre ei într-o moleculă.
Pentru simularea unei spectrograme se va folosi produsul software IR Tutor produs de o
echipă condusă de Charles B. Abrams şi formată din programatori, designeri şi animatori de la
Universitatea Columbia în colaborare cu firma Perkin Elmer. Pachetul software conţine un tutorial
bine documentat şi ilustrat cu desene şi animaţii. Simularea unor spectrograme pentru diferite
substanţe, poate fi utilizat pe lângă calitatea de material de învăţare, formare priceperi şi deprinderi
şi ca şi o bază de date cu informaţii reale despre spectrofotometrie care poate fi utilizată oricând ca
preambul la experiment. Se lansează în execuţie în execuţie programul (IRTutor.exe). Partea
introductivă a acestui program (Introduction) conţine un rezumat al principiilor spectroscopiei.
Teoria (Theory of IR Spectroscopy) descrie cum lumina este absorbită de molecule. Interpretarea
(Interpretation of Spectra) este esenţa acestui program de simulare. Sunt prezentate 13 spectre IR,
care sunt apoi analizate în detaliu. Orice buton se accesează prin click stânga. Săgeata dreaptă va
accesa următoarea fereastră informativă iar săgeata stânga va accesa anterioara fereastră
informativă.
Algoritmul de lucru
1. Se intră în meniul aplicaţiei;
2. Se studiază noţiunile introductive acordându-se atenţie simulărilor grafice;
3. Se studiază noţiunile introductive acordându-se atenţie modelărilor moleculare şi influenţei
acestora asupra datelor spectrale;
4. Se accesează din meniul aplicaţiei opţiunea Spectral Interpretation;
5. Se accesează pe rând fiecare dintre spectrele moleculelor, reprezentate mai jos:
Hexan:
Toluen:
Hexena:
Dimetilbutan:
acetat de etil:
O
O
39