Spettroscopia di assorbimento molecolare e spettroscopia di assorbimento ed emissione atomica

ASSORBIMENTO NELLA REGIONE DELL'ULTRAVIOLETTO E DEL VISIBILE:

Il termine E è normalmente più grande di E ed E, che quindi sono trascurabili. Il vib rot L'energia necessaria per le transizioni che coinvolgono gli elettroni esterni di una molecola corrisponde alla radiazione della regione ultravioletta e visibile dello spettro. Per ciascuno stato elettronico esistono numerosi stati di energia rotazionale e vibrazionale. Pertanto, per un dato valore di E esistono diversi valori di E, che differiscono solo per variazioni di E ed E. vib rot Se si fa lo spettro di assorbimento di una molecola monoatomica (come i gas nobili, elio), si hanno dei segnali molto stretti che sono quasi delle barre, perché esistono solo le componenti elettroniche, cioè i 2 elettroni dell'elio passano dallo stato fondamentale ai vari stati eccitati, e ogni passaggio dà una barra netta. Nel caso dello spettro delle molecole non si hanno singole barre nette, ma ci sono dei

picchi più o meno larghi, perché per quanto siano piccole, le energie vibrazionali e rotazionali, possono essere presenti. Spesso, quindi, lo spettro di assorbimento nel visibile o nell'ultravioletto di una molecola, consiste di una banda di linee di assorbimento molto ravvicinate, talmente vicine da non poter essere superate nemmeno da strumenti molto risolutivi, per cui lo spettro delle molecole appare come un continuo.

Analisi quantitativa per assorbimento

La spettroscopia di assorbimento molecolare è molto importante come tecnica analitica per i seguenti motivi:

1. Ampia applicabilità
2. Alta sensibilità la tecnica è in grado di vedere piccolissime quantità
3. Selettività capacità di misurare un componente in presenza di altri componenti che possono avere un comportamento simile
4. Accuratezza
5. Facilità e convenienza

APPLICAZIONI:

1. Applicazione a specie assorbenti: molte specie, sia organiche che inorganiche,

mostrano assorbimento in qualche regione dello spettro. Ciò è dovuto, per le molecole organiche, alla presenza di gruppi funzionali con legami caratteristici;

2) Applicazione a specie non assorbenti: molti analiti non assorbenti possono essere determinati fotometricamente, facendoli reagire con reagenti cromofori per dare prodotti che assorbono fortemente nelle regioni UV-visibile.

Quando si deve fare la misura di assorbimento bisogna tener conto di alcune cose:

• Scelta della lunghezza d'onda:
  • Massimo di assorbimento, si trova in tabelle oppure si prende lo standard di una sostanza e si fa lo spettro di assorbimento a tutte le lunghezze d'onda dell'UV e visibile, e si vede dove è il massimo di assorbimento
  • Aderenza alla legge di Lambert-Beer, si fanno soluzioni diluite della sostanza standard, si legge lo spettrofotometro e si mette in grafico la concentrazione e l'assorbimento riportando i valori che si devono mantenere il

più possibile vicini ad una retta

• Variabili che influenzano l’assorbimento:
• Solvente deve essere puro, non deve reagire e deve essere capace di sciogliere l’analita
• pH
• temperatura
• elevata concentrazione
• sostanze interferenti
• determinazione della relazione tra assorbanza e concentrazione:
• Uso di standard
• Determinazione del coefficiente di assorbimento molare

Tipi di spettrometri

• Colorimetro è uno strumento che fa affidamento sull’occhio umano
• Fotometro è uno strumento con una sorgente (fonte di radiazione = lampadina), con un filtro (di diversi colori per isolare le radiazioni) e un rivelatore. È usato per misurare in luce visibile.
• Spettrofotometro è lo strumento per fare le misure di assorbimento. Il cuore vero è il monocromatore, che è il dispositivo che serve a isolare e a selezionare la banda di lunghezze d’onda

che si vogliono usare per l'analisi. C'è poi la sorgente, un alloggiamento per il campione con un contenitore trasparente alla radiazione elettromagnetica, e un rilevatore. - Strumenti a singolo raggio contengono un solo canale per la trasmissione della radiazione elettromagnetica e una sola cella per l'assorbimento, per cui la radiazione passa solo per il campione o per il bianco. - Strumenti a doppio raggio il raggio viene diviso in due fasci identici che investono contemporaneamente campione e bianco, attraverso un sistema di lenti. Consentono una migliore riproducibilità, perché sono fatti esattamente nello stesso momento e nelle stesse condizioni, e una migliore accuratezza. CARATTERISTICHE DI ASSORBIMENTO DI ALCUNI CROMOFOTI ORGANICI: Ad esempio, se si deve misurare un azoto-composto (il Sudan è un colorante proibito perché è cancerogeno, e spesso è usato in maniera fraudolenta per colorare di rosso).intensità luminosa e alla lunghezza d'onda desiderata. Il selettore di lunghezza d'onda permette di scegliere la lunghezza d'onda specifica da utilizzare durante la misurazione dell'assorbimento. Questo è importante perché diversi cromofori assorbono a diverse lunghezze d'onda. I contenitori trasparenti sono necessari per contenere il campione e il bianco (la buretta). Devono essere trasparenti alla radiazione utilizzata per la misurazione dell'assorbimento. Il rivelatore o trasduttore misura l'energia che passa attraverso il campione e la trasforma in un segnale elettrico che può essere quantificato. Questo permette di ottenere una misura precisa dell'assorbimento. Infine, il dispositivo di lettura del campione permette di visualizzare o registrare i risultati della misurazione dell'assorbimento. È importante notare che il solvente utilizzato per la misurazione dell'assorbimento non deve assorbire alla stessa lunghezza d'onda del cromoforo, altrimenti potrebbe interferire con i risultati. L'etanolo è spesso considerato un solvente ideale per molte misurazioni di assorbimento.

lunghezza d'onda che serve: 0 → Sorgenti nel visibile un esempio è la lampada al tungsteno (320-2500 nm). È necessario un trasformatore a tensione costante per realizzare un'uscita stabile di radiazione → Sorgenti UV lampade ad idrogeno o deuterio (isotopo pesante dell'idrogeno, che nel nucleo non ha solo un protone ma anche un neutrone) (375-180 nm). La radiazione viene generata da una scarica elettrica tra due elettrodi che dissocia una molecola in due atomi → ed un fotone (hv). H 2H + h · ν2 → Sorgenti nell'infrarosso una radiazione infrarossa continua viene prodotta per riscaldamento di un solido inerte. Una bacchetta di Carburo di Silicio, chiamata GLOBAR, riscaldata elettricamente a 1500°C, emette energia con λ tra 1 e 40 μm. La lampada di Nerst (ossidi di zirconio e ittrio), emette radiazioni tra 0,4 e 20 μm.

Selezione della lunghezza d'onda

a) Selezione con uso di filtri

il luce in diverse lunghezze d'onda e permette di selezionare una specifica banda di luce. È composto da un prisma o da una rete di diffrazione che separa la luce in base alla sua lunghezza d'onda. Il monocromatore può essere utilizzato per analizzare lo spettro di luce emesso da una sorgente o per selezionare una specifica lunghezza d'onda da utilizzare in un esperimento o in un'applicazione specifica. I monocromatori sono ampiamente utilizzati in ambito scientifico e industriale, ad esempio nella spettroscopia, nella microscopia a fluorescenza e nella fotometria. Possono essere regolati per selezionare una specifica lunghezza d'onda o possono essere utilizzati in modalità di scansione per analizzare l'intero spettro di luce. I monocromatori possono essere controllati manualmente o tramite software, e possono essere dotati di detector per misurare l'intensità della luce selezionata. Sono disponibili in diverse dimensioni e configurazioni, a seconda delle esigenze dell'applicazione. In conclusione, i monocromatori sono strumenti fondamentali per la selezione e l'analisi della luce in base alla sua lunghezza d'onda, e trovano applicazione in diversi campi scientifici e industriali.

un fascio policromatico di lunghezza d'onda nelle singole lunghezze d'onda. Tutti i monocromatori contengono una fenditura di ingresso, uno specchio di collimazione ed un PRISM oppure un RETICOLO.

Monocromatore a prisma:

Il prisma di Newton è un prisma di vetro che è illuminato dalla radiazione solare, scomponela radiazione in tutti i colori dell'arcobaleno; questo succede perché la radiazione solare (o quella di una lampadina) non è altro che una luce bianca, la quale è la somma di tantissime lunghezze d'onda, che spazia dal rosso al violetto. Quando la luce bianca passa attraverso il prisma cambia mezzo di trasmissione, passa dall'aria al vetro.

Dato che esiste la legge di diffrazione, il vetro cambia l'angolo di percorrenza della radiazione, ma dato che le lunghezze d'onda sono diverse, ognuna subisce un angolo di deviazione leggermente diverso. Quindi si vede che i colori si scompongono.

La sorgente, quindi, emette

La radiazione di tutte le lunghezze d'onda, che passa per una fenditura, la quale serve a stringere un po' il fascio di radiazioni; queste poi vanno nel prisma, il quale le divide nei vari colori. Infine, questo fascio passa attraverso una seconda fenditura, che fa passare un solo colore.

Per scegliere la lunghezza d'onda si può usare una manopola che fa ruotare leggermente il prisma.

Questo strumento è abbastanza semplice, ma ha un potere risolutivo limitato.

Il potere risolutivo è la capacità di separare delle cose molto simili tra loro, in questo caso è relativo alle lunghezze d'onda che si possono separare.

Monocromatore a reticolo: C'è sempre una fenditura d'ingresso, poi uno specchio che manda la radiazione al reticolo, il quale la separa e attraverso un secondo specchio le deviazioni delle singole lunghezze d'onda vengono ulteriormente separate.

Gli specchi sono un espediente per allungare il cammino di percorrenza.

tettivo. Questo processo permette di ottenere una copia esatta del reticolo originale. Il reticolo di diffrazione funziona grazie al principio della diffrazione della luce. Quando la luce incide sul reticolo, viene deviata e si separa in diverse direzioni a causa dell'interferenza tra i raggi che passano attraverso i solchi del reticolo. Questo fenomeno crea un pattern di interferenza che può essere osservato su uno schermo o su un rivelatore. La separazione tra i raggi dipende dalla lunghezza d'onda della luce e dal numero di scanalature per millimetro del reticolo. Maggiore è il numero di scanalature, maggiore sarà la separazione tra i raggi e migliore sarà la risoluzione del reticolo. Il reticolo di diffrazione viene utilizzato in diverse applicazioni, come spettroscopia, analisi chimica e fisica, e nella produzione di dispositivi ottici avanzati. Grazie alla sua capacità di separare la luce in diverse lunghezze d'onda, il reticolo di diffrazione è uno strumento fondamentale per lo studio e la comprensione delle proprietà della luce.