ANGELA DE BONIS | FONDAMENTI DI SPETTROSCOPIA

FONDAMENTI DI SPETTROSCOPIA cod. SMF0332
	DIPARTIMENTO di SCIENZE
	Laurea
	CHIMICA
	6

Moduli

	AF Cod.	SSD	CFU	Ore	Ciclo	Docente	Carico didattico
1	FONDAMENTI DI SPETTROSCOPIA
	SMF0332	CHIM/02	6	60	Primo Semestre	DE BONIS ANGELA	LAB:36 - LEZ:24

Scheda

	Lingua insegnamento
	Italiano

	Obiettivi formativi e risultati di apprendimento
	Il corso si propone di fornire le basi per una corretta interpretazione dell’interazione radiazione materia ed interpretazione degli spettri atomici e molecolari, applicando i principi della meccanica quantistica e della teoria dei gruppi all’interpretazione degli spettri atomici e molecolari. Lo studente dovrà mostrare di conoscere e saper utilizzare gli strumenti della meccanica classica, dell’ottica e della meccanica quantistica per ricavare dai dati spettroscopici le caratteristiche strutturali di molecole semplici. L’insegnamento contribuisce al raggiungimento dei seguenti risultati di apprendimento declinati secondo quanto indicato nei quadri A4.b.2 e A4.c della scheda SUA-CdS: Conoscenza e capacità di comprensione: • simmetria molecolare e teoria dei gruppi • interazione tra la materia e le varie componenti dello spettro elettromagnetico • spettroscopia rotazionale (microonde) • spettroscopia vibrazionale (IR) • spettroscopia Raman • spettroscopia elettronica atomica e molecolare • fluorescenza e fosforescenza • elementi di base del funzionamento dei LASER Capacità di applicare conoscenza e comprensione: alla fine del corso lo studente dovrà essere in grado di • classificare le molecole nel gruppo puntuale di simmetria di appartenenza; • identificare i moti molecolari attivi dal punto di vista spettroscopico; • ricavare dagli spettri le caratteristiche dei sistemi molecolari analizzati (lunghezza di legame, angolo di legame, energia degli orbitali.). Abilità comunicative: Lo studente alla fine del corso deve essere in grado redigere una relazione scientifica e comunicare in forma orale in modo chiaro, ma scientificamente corretto dati, concetti o risultati scientifici legati all’analisi strutturale di molecole semplici.

Obiettivi formativi e risultati di apprendimento

Il corso si propone di fornire le basi per una corretta interpretazione dell’interazione radiazione materia ed interpretazione degli spettri atomici e molecolari, applicando i principi della meccanica quantistica e della teoria dei gruppi all’interpretazione degli spettri atomici e molecolari. Lo studente dovrà mostrare di conoscere e saper utilizzare gli strumenti della meccanica classica, dell’ottica e della meccanica quantistica per ricavare dai dati spettroscopici le caratteristiche strutturali di molecole semplici. L’insegnamento contribuisce al raggiungimento dei seguenti risultati di apprendimento declinati secondo quanto indicato nei
quadri A4.b.2 e A4.c della scheda SUA-CdS:

Conoscenza e capacità di comprensione:
• simmetria molecolare e teoria dei gruppi
• interazione tra la materia e le varie componenti dello spettro elettromagnetico
• spettroscopia rotazionale (microonde)
• spettroscopia vibrazionale (IR)
• spettroscopia Raman
• spettroscopia elettronica atomica e molecolare
• fluorescenza e fosforescenza
• elementi di base del funzionamento dei LASER

Capacità di applicare conoscenza e comprensione: alla fine del corso lo studente dovrà essere in grado di
• classificare le molecole nel gruppo puntuale di simmetria di appartenenza;
• identificare i moti molecolari attivi dal punto di vista spettroscopico;
• ricavare dagli spettri le caratteristiche dei sistemi molecolari analizzati
(lunghezza di legame, angolo di legame, energia degli orbitali.).

Abilità comunicative:

Lo studente alla fine del corso deve essere in grado redigere una relazione scientifica e comunicare in forma orale in modo chiaro, ma scientificamente corretto dati, concetti o risultati scientifici legati all’analisi strutturale di molecole semplici.

	Prerequisiti
	E’ necessario aver assimilato le seguenti conoscenze fornite dai corsi di Matematica I, Matematica II, Fisica I, Fisica II e Chimica FisicaII • utilizzo degli strumenti matematici • elementi di elettromagnetismo • elementi di ottica • elementi di meccanica quantistica

	Contenuti del corso
	Simmetria molecolare e gruppi puntuali di simmetria (4ore) • La simmetria molecolare: elementi ed operazioni. • Gruppi puntuali di simmetria: classificazione degli oggetti. • Applicazione della simmetria a problemi riguardanti i moti molecolari. • Riduzione di rappresentazioni riducibili Interazione radiazione-materia (3 ore + 1 ora di laboratorio) • Condizioni di risonanza di Bohr. • Coefficienti di Einstein per assorbimento, emissione stimolata e spontanea. • Parametri strumentali degli spettrofotometri. Spettroscopia rotazionale (3 ore + 2 ore di laboratorio) • Approssimazione del rotatore rigido. • Effetto della distorsione centrifuga. • Spettroscopia rotazionale di molecole poliatomiche. • Rotatori sferici, simmetrici e asimmetrici. • L’effetto Stark Spettroscopia vibrazionale IR (5 ore + 15 ore di laboratorio) • Spettroscopia vibrazionale di molecole biatomiche. • Approssimazione di armonicità elettrica e meccanica. • Spettro rotovibrazionale di molecole biatomiche • Dipendenza della costante rotazionale dall’energia vibrazionale • Spettroscopia vibrazionale di molecole poliatomiche. • Coordinate normali di vibrazione. • Regole di selezione. • Struttura fine rotazionale. • Potenziali a più di un minimo. Spettroscopia Raman (2ore + 4 ore di laboratorio) • Spettroscopia Raman: modello quantistico e modello classico. • Regola di mutua esclusione. • Applicazioni della spettroscopia Raman in campo ambientale, farmacologico e dei beni culturali. Spettroscopia atomica (2 ore + 4 ore di laboratorio) • Spettroscopia elettronica atomica. • Struttura fine ed iperfine. • Termini e stati. Spettroscopia Uv-Vis (3 ore + 10 ore di laboratorio) • Spettroscopia elettronica di molecole biatomiche. • Il principio di Frank-Condon. • Diagramma di Jablonski Effetto Laser (2 ore)

Contenuti del corso

Simmetria molecolare e gruppi puntuali di simmetria (4ore)
• La simmetria molecolare: elementi ed operazioni.
• Gruppi puntuali di simmetria: classificazione degli oggetti.
• Applicazione della simmetria a problemi riguardanti i moti molecolari.
• Riduzione di rappresentazioni riducibili

Interazione radiazione-materia (3 ore + 1 ora di laboratorio)
• Condizioni di risonanza di Bohr.
• Coefficienti di Einstein per assorbimento, emissione stimolata e spontanea.
• Parametri strumentali degli spettrofotometri.

Spettroscopia rotazionale (3 ore + 2 ore di laboratorio)
• Approssimazione del rotatore rigido.
• Effetto della distorsione centrifuga.
• Spettroscopia rotazionale di molecole poliatomiche.
• Rotatori sferici, simmetrici e asimmetrici.
• L’effetto Stark

Spettroscopia vibrazionale IR (5 ore + 15 ore di laboratorio)
• Spettroscopia vibrazionale di molecole biatomiche.
• Approssimazione di armonicità elettrica e meccanica.
• Spettro rotovibrazionale di molecole biatomiche
• Dipendenza della costante rotazionale dall’energia vibrazionale
• Spettroscopia vibrazionale di molecole poliatomiche.
• Coordinate normali di vibrazione.
• Regole di selezione.
• Struttura fine rotazionale.
• Potenziali a più di un minimo.

Spettroscopia Raman (2ore + 4 ore di laboratorio)
• Spettroscopia Raman: modello quantistico e modello classico.
• Regola di mutua esclusione.
• Applicazioni della spettroscopia Raman in campo ambientale, farmacologico e
dei beni culturali.

Spettroscopia atomica (2 ore + 4 ore di laboratorio)
• Spettroscopia elettronica atomica.
• Struttura fine ed iperfine.
• Termini e stati.

Spettroscopia Uv-Vis (3 ore + 10 ore di laboratorio)
• Spettroscopia elettronica di molecole biatomiche.
• Il principio di Frank-Condon.
• Diagramma di Jablonski

Effetto Laser (2 ore)

	Metodi didattici
	Il corso prevede 60 ore di didattica frontale tra lezioni ed esercitazioni. In particolare sono previste 24 ore di lezione in aula e 36 ore di esercitazioni guidate in laboratorio.

	Modalità di verifica dell'apprendimento
	L’esame consiste nella preparazione delle relazioni di laboratorio, con elaborazione anche grafica dei risultati sperimentali, ed esame orale. Per sostenere l'esame orale, le relazioni dovranno essere consegnate una settimana prima della data del relativo appello.

	Testi di riferimento e di approfondimento, materiale didattico Online
	C.N. BANWELL, E. McCASH – Fundamental of Molecular Spectroscopy, McGraw Hill (1994) J.M. HOLLAS, Modern Spectroscopy – Wiley (1987) D.C. HARRIS, M.D. BERTOLUCCI – Symmetry and Spectroscopy – Dover (1989)

	Metodi e modalità di gestione dei rapporti con gli studenti
	All’inizio del corso, dopo aver presentato i contenuti, si raccoglie l’elenco degli studenti che intendono iscriversi al corso, corredato di nome, cognome, matricola ed email. Durante il corso il docente mette a disposizione degli studenti il materiale didattico. Orario di ricevimento: martedì e giovedì dalle 10.00 alle 12.00 presso il “Laboratorio di Chimica Fisica Laser”.

Metodi e modalità di gestione dei rapporti con gli studenti

All’inizio del corso, dopo aver presentato i contenuti, si raccoglie l’elenco degli studenti che intendono iscriversi al corso, corredato di nome, cognome, matricola ed email.
Durante il corso il docente mette a disposizione degli studenti il materiale didattico.

Orario di ricevimento: martedì e giovedì dalle 10.00 alle 12.00 presso il “Laboratorio di Chimica Fisica Laser”.

	Date di esame previste
	24/01/2023 14/02/2023 21/03/2023 18/04/2023 16/05/2023 13/06/2023 18/07/2023 26/09/2023 24/10/2023 21/11/2023 19/12/2023

Date di esame previste

24/01/2023

14/02/2023

21/03/2023

18/04/2023

16/05/2023

13/06/2023

18/07/2023

26/09/2023

24/10/2023

21/11/2023

19/12/2023

	Seminari di esperti esterni
	No

Fonte dati UGOV