Università degli studi di Cagliari Corso di Laurea in …...Tra i componenti del fumo prodotto da...
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ESERCITAZIONE FTIR 1 Scopo dell’esperienza: Spettro FTIR del monossido di carbonio, utilizzando come fonte il fumo di sigaretta. Misurae le enrgie delle transizioni vibro-rotazionali. Determinazione di alcuni parametri molecolari e spettroscopici. Confronto dei risultati con i dati di letteratura
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ESERCITAZIONE FTIR
1
Scopo dell’esperienza:
Spettro FTIR del monossido di carbonio, utilizzando come fonte il fumo di sigaretta.
Misurae le enrgie delle transizioni vibro-rotazionali.
Determinazione di alcuni parametri molecolari e spettroscopici.
Confronto dei risultati con i dati di letteratura
COMPOSIZIONE DEL FUMO DI SIGARETTE
Nel fumo di sigarette si trovano circa 4000 sostanze diverse. I componenti più tossici sono:
Nicotina (C10H14N2)
Monossido di carbonio
Composti catramosi (condensato)
Ammoniaca
Acetone
Formaldeide
Metalli pesanti
Naftalene
Elementi radioattivi, tra cui 210Po
Acido cianidrico
Biossido di azoto 2
Tra i componenti del fumo prodotto da una sigaretta il monossido di carbonio, CO, il metano, CH4 e l’acido cianidrico, HCN, sono quelli che in un analisi spettrofotometrica nell’IR possono fornire uno spettro ad una risoluzione di 0,5 cm-1.
Nello specifico, la banda a noi utile è quella del CO, il cui segnale della vibrazione fondamentale è centrato a 2143,7 cm-1
Usare il fumo di una sigaretta come fonte di CO per farne uno spettro è un’economica ed utile scappatoia a tutti i problemi connessi all’uso di una bombola che possa fornire tale gas.
Il fumo di sigaretta come fonte di CO
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Spettro sperimentale del fumo di una sigaretta (IR Smoke Cigarette
JChemEd865[1])
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ESPERIENZA
Materiale occorrente:
Cella per la misura di campioni gassosi in trasmittanza
Pompa da vuoto
Trappola al CaCl2
Sigarette di varie marche
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PROCEDURA D’ANALISI
Bianco
Prima di acquisire lo spettro del campione si acquisisce quello del bianco, ovvero della cella nella quale è stato fatto solo il vuoto.
Campione
Si collegano le valvole della cella una al tubo della pompa da vuoto e l’altra a un tubo con la trappola al cloruro di calcio, su questa viene inserita la sigaretta.
Ci si assicura che le due valvole della cella siano chiuse e si fa partire la pompa da vuoto, successivamente si apre la valvola della cella collegata alla pompa e si attende che si faccia il vuoto all’interno.
Si apre la valvola che porta alla sigaretta, che viene accesa e lasciata consumare man mano che il fumo aspirato dal vuoto riempia la cella.
Entrambe le valvole vanno chiuse prima di scollegare i tubi. È ora possibile effettuare l’analisi allo spettrofotometro.
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L’ANALISI DELLO SPETTRO
lo spettro viene ottenuto utilizzato il programma OPUS.
Ricavato lo spettro, viene isolata la banda della
vibrazione fondamentale del CO, e con l’ausilio del
programma vengono evidenziate le frequenze in numeri
d’onda (cm-1) e le intensità relative ad ogni picco.
I dati così ottenuti vengono memorizzati, salvati ed
importati nel programma Kaleidagraph, dove viene
elaborato un grafico int vs. cm-1.
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G:\CO\CO1.0 CO1 gas 2011/12/15
2050210021502200
40
50
60
70
80
90
Wavenumber cm-1
Tra
nsm
itta
nce [
%]
Spettro FTIR del monossido di carbonio (CO)
GRAFICO DELL’ INTENSITA’ DELLE BANDE VIBRO-ROTAZIONALI DEL
CO
0,2
0,25
0,3
0,35
0,4
0,45
0,5
0,55
0,6
20502100215022002250
marlboro 10.46.47 04/12/2008
int
int
cm-110
Dall’analisi del modello vibrazionale anarmonico e in contrasto
con l’approssimazione di Born-Oppenheimer si può ricavare la
seguente equazione fondamentale per l’analisi degli spettri
vibro-rotazionali:
Resa per l’inserimento e l’uso su Kaleidagraph come:
Dove:
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y = m1+(m2+m3)*m0+(m2-m3)*m0...
ErrorValue
0,00982192143,3m1
0,000251171,9016m2
0,000255111,9191m3
NA0,071616Chisq
NA1R
Fitting dei dati sperimentali
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2050
2100
2150
2200
2250
-30 -20 -10 0 10 20 30
cm
-1
m
EQUAZIONI UTILIZZATE
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ω0 (cm-1
) 2143,3
ωe (cm-1
) 2169,86
B0 (cm-1
) 1,9191
B1 (cm-1
) 1,9016
Be (cm-1
) 1,9278
Xe 6,1202x10-3
μ (kg) 1,1464x10-26
E0 (cm-1
) 1081,61
E1 (cm-1
) 3224,51
Ie (kg·cm2) 1,4520x10
-44
Re (Å) 1,1254
De (cm-1
) 88635
D0 (cm-1
) 87553
k (N·m-1
) 1916,18
RISULTATI
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CONFRONTO CON I DATI IN LETTERATURA
Media Dati Lab St. dev. Valori
Letteratura
ω0 (cm-1
) 2143,3 0,1 2143,26
ωe (cm-1
) 2170 5 2169,74
B0 (cm-1
) 1,919 0,001 1,915
B1 (cm-1
) 1,901 0,002 1,898
Be (cm-1
) 1,91 0,03 1,924
Xe 6,10x10-3
0,08x10-3
6,10x10-3
μ (kg) 1,146x10-26
0,003x10-26
1,138365x10-26
E0 (cm-1
) 1082 2 1081,56
E1 (cm-1
) 3227 7 3224,83
Ie (kg·cm2) 1,44 x10
-44 0,07x10
-44 1,456954x10
-44
Re (Å) 1,16 0,07 1,131
De (cm-1
) 89049 1 88923,77
D0 (cm-1
) 88046 1 88385,14
k (N·m-1
) 1917 3 1902
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Il materiale presente in questa presentazione è in parte originale (esperimenti fatti
dagli studenti del corso) in parte preso dalle seguenti fonti:
materiale preso da internet in forma molto ridotta per un uso a scopo esclusivamente
informativo
Alan R. Ford, William A. Burns, and Scott W. Reeve, Rotational Analysis of FTIR Spectra
from Cigarette Smoke: An Application of Chem Spec II Software in the Undergraduate
Laboratory , Journal of Chemical Education Vol. 81 No. 6 , 865-867 (2004)
N. Garizi, A. Macias, T. Furch, R. Fan, P. Wagenknecht, and K. A. Singmaster, Cigarette
Smoke Analysis Using an Inexpensive Gas-Phase IR Cell Journal of Chemical Education Vol.
78 No. 12, 1665-1666 (2001)
C. N. Banwell, Fundamentals of molecular spectroscopy. McGraw-Hill, New York (1996)
