ECTS - University of Pisa
| Modules | Area | Type | Hours | Teacher(s) | |
| CHIMICA FISICA E LABORATORIO | CHIM/02 | LEZIONI | 69 |
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Al termine del corso lo studente potrà:
capire i principi alla base della meccanica quantistica; possedere le conoscenze dei principi fondamentali che stanno alla base della interazione tra la radiazione elettromagnetica e la materia; conoscere le informazioni elementari di alcuni dei metodi spettroscopici (1H-NMR, UV-vis, IR) e sapere come applicarle ai fini della determinazione delle proprietà e della struttura di composti organici.
For UV-vis Understand the basics of UV-vis spectroscopy and fluorescence. Be able to record an UV-vis and fluorescence spectrum. Describe the schematic of a fluorescence process. For NMR -Understand the fundamental theory of 1-dimensional proton NMR analysis; Understand the effect of structure on chemical shift and coupling constant. Be able to construct splitting diagrams (“trees”) Be aware of the regions of the NMR spectrum where various key protons are found. For IR -Be familiar with the principles behind IR spectroscopy. Understand the factors that influence the strength and frequency of an IR peak. Assign key peaks in an IR spectrum. Be able to determine which peaks are most diagnostic in making an assignment of structure using IR. Be able to record an IR spectrum.
The student must demonstrate his/her knowledge of the fundamentals governing the absorption and emission of radiation, - The basic principle of operation of a variety of spectroscopic techniques, - Quantitative analysis of single compounds and mixtures, - The relation between spectra and molecular structure.
Methods:
Further information:
Laboratory report 30% Written final exam 30% final oral exam 40%
Al termine del corso lo studente:
avrà una conoscenza teorica e applicativa della spettroscopia a raggi ultravioletti (UV-Vis), spettroscopia a raggi infrarossi (IR) e spettroscopia di risonanza magnetica nucleare (NMR).
Potrà:
Lo studente dovrà preparare e presentare una relazione scritta che riporti i risultati dell'attività svolta durante il laboratorio
Saranno acquisite opportune accuratezza e precisione nelle attività di preparazione e analisi spettroscopica dei campioni.
Nozioni elementari di trigonometria, calcolo algebrico e funzioni di numeri complessi. Nozioni elementari del calcolo differenziale e integrale. Nozioni elementari di meccanica classica, elettricità, magnetismo, proprietà delle onde elettromagnetiche .
Delivery: face to face
Learning activities:
Attendance: Mandatory
Teaching methods:
La radiazione elettromagnetica (caratteristiche dello spettro delle radiazioni elettromagnetiche), la radiazione del corpo nero, l'effetto fotoelettrico, la teoria fenomenologica di Einstein della radiazione, l'emissione spontanea, l'assorbimento, l'emissione indotta, i coefficienti Einstein e il momento di transizione, le transizioni spettroscopiche, le regole di selezione.
I principi fondamentali della meccanica quantistica, della funzione d'onda, della funzione di probabilità, dell'equazione di Schrödinger. Modelli meccanici quantistici: particella in una scatola monodimensionale, rotore rigido, oscillatore armonico. Fondamenti di struttura atomica e molecolare, configurazione elettronica, forme di orbitali atomici, numeri quantici. Legame chimico, momenti di transizione (cenni)
Spettri elettronici (spettroscopia UV / Vis). Principio, tecnica sperimentale, intensità e lunghezza d'onda delle strutture e delle caratteristiche di assorbimento (influenza dei parametri interni ed esterni), l'interpretazione teorica delle transizioni elettroniche.
Spettroscopia a infrarossi (IR).
Introduzione. I principi fondamentali dell'IR, i parametri che determinano la posizione e l'intensità delle bande, le bande caratteristiche di assorbimento ei gruppi funzionali, la tecnica sperimentale, lo schema di interpretazione, l'interpretazione teorica dei movimenti vibrazionali e rotativi delle molecole.
Spettroscopia NMR, concetti di base (induzione magnetica, intensità magnetica, momento dipolo magnetico, spin di microparticelle, spostamento chimico, costanti di accoppiamento).
(1 H: chimica shift, costanti di accoppiamento 1H-1H, relazione tra chimica shift e struttura chimica , stima degli spostamenti chimici per strutture sconosciute, caratteristiche dei principali tipi di composti. Processi dinamici e 1H-NMR.Principi fondamentali delle tecniche di impulso in NMR.
L'applicazione di metodi spettroscopici multipli nell'analisi delle strutture dei composti organici.
Introduction to Spectroscopy: UV/Visible absorption spectroscopy, Beer-Lambert Law; Fluorescence: excitation and emission spectra, quantum efficiency. IR Spectroscopy, identification of functional groups; NMR Spectroscopy, Larmor frequency & chemical shift, peak integral, spin-spin coupling multiplicities; Mass Spectrometry, isotopic distribution, determination of molecular formulae.
Bibliografia di riferimento.
Raymond Chang, Chimica Fisica (Volume 1), Zanichelli
Modern Spectroscopy, J. Michael Hollas, Wiley
Fondamenti di spettroscopia Uv-vis , principi. Agilents Thecnologies
Interpretation of Infrared Spectra, A Practical Approach
John Coates Encyclopedia of Analytical Chemistry; R.A. Meyers (Ed.) pp. 10815 – 10837
John Wiley & Sons Ltd, Chichester, 2000.
Lucidi delle lezioni
L’esame consiste in una prova scritta ( della durata di circa 3h) ed una prova orale (facoltativa) che prevede la risoluzione di problemi numerici e domande di carattere teorico. Il voto finale sarà determinato anche sulla base dell’attività svolta in laboratorio e della presentazione scritta delle esperienze svolte. La prova finale corrisponde a 7 punti/10, l’attività di laboratorio e la relazione finale a 3punti/10.
