Tecniche analitiche

La spettroscopia

La spettroscopia è la misurazione dello spettro elettromagnetico studiato tramite lo spettrometro, generando uno spettrogramma. È noto che la luce emessa da una sorgente si propaga nello spazio in ogni direzione. Se essa incontra un corpo "opaco" (in cui le radiazioni non possono propagarsi), si genera un cono d'ombra. Se la superficie è levigata, i raggi possono subire una riflessione; se non è levigata, possono subire una diffusione. Se invece penetrano in un corpo trasparente ma vengono deviati, si ha il fenomeno della rifrazione, che provoca la scomposizione della luce policromatica in radiazioni di diverso colore (lunghezza d'onda) che possono essere raccolte su uno schermo dando origine allo spettro. L'esperimento di scindere la luce nei suoi colori componenti fu effettuato da Newton nel 1666, ponendo le basi della spettroscopia.

Tipi di spettri

Esistono 3 tipi di spettri:

• Ad emissione continua: Studiando la radiazione ottenuta scaldando un corpo nero si otterrà uno spettro continuo che contiene tutte le onde elettromagnetiche esistenti, poiché in esso non vi sono interruzioni tra una radiazione e l'altra.
• Ad emissione a righe o bande: Si ottiene usando come sorgente un gas rarefatto (a bassa densità e pressione) ad elevata temperatura. Lo spettro che ne deriva non è continuo ma a righe o bande (caratteristiche di specie poliatomiche). Gas con diversa composizione danno diversi insiemi di righe caratteristiche, per questo motivo esso è utile per identificare la composizione chimica di un gas.
• Ad assorbimento: Quando la luce emessa da una sorgente passa per un gas a bassa pressione. Esso consente di identificare la natura chimica di una sostanza allo stato però gassoso.

L'analisi spettrale è dunque utile per analizzare e per studiare qualsiasi altro corpo che assorba e rifletta radiazioni elettromagnetiche.

Radiazione elettromagnetica

La radiazione elettromagnetica (o radiazione γ, gamma) è la radiazione dell'energia nel campo elettromagnetico. Si tratta di un fenomeno sia ondulatorio, sia corpuscolare: il fenomeno ondulatorio è dato da un'onda nel campo elettrico e nel campo magnetico ed è descritto matematicamente come soluzione dell'equazione delle onde, a sua volta ottenuta a partire dalle equazioni di Maxwell secondo la teoria dell'elettrodinamica classica. La natura corpuscolare, o quantizzata, può essere descritta invece come un flusso di fotoni che viaggiano alla velocità della luce. Questo fatto fu reso noto dagli studi di fisica moderna dell'inizio del XX secolo, che hanno riconosciuto nel fotone il mediatore associato all'interazione elettromagnetica, secondo il Modello standard.

Spettroscopia UV/VIS

Quando un fotone ultravioletto o visibile viene assorbito da una molecola, questa passa dal suo stato elettronico fondamentale ad uno stato elettronico eccitato. In un tipico spettro UV-visibile, in ascissa viene riportata la lunghezza d'onda e in ordinata l'assorbanza (o, raramente, la trasmittanza). Se un materiale non è completamente trasparente, si verificheranno degli assorbimenti e quindi delle transizioni tra livelli energetici elettronici.

Spettroscopia di assorbimento atomico

La spettroscopia di assorbimento atomico è una tecnica analitica strumentale impiegata per la determinazione sia quantitativa sia qualitativa di ioni metallici in soluzione. Il principio chimico-fisico su cui si basa questa tecnica è il fatto che i livelli energetici atomici sono discreti, pertanto le transizioni elettroniche permesse per eccitazione radiativa sono caratteristiche per ogni atomo. A differenza delle molecole, gli atomi non contengono sotto-strutture rotazionali o vibrazionali e, pertanto, l'assorbimento di una radiazione elettromagnetica per eccitazione ad un livello energetico superiore non avviene per una banda di frequenze, ma ad una ed una sola frequenza e lunghezza d'onda. Ciò implica che ogni atomo ha il suo spettro di assorbimento caratteristico e, per ogni lunghezza d'onda cui corrisponde una transizione sufficientemente probabile, è possibile effettuare misure quantitative applicando la legge di Lambert-Beer.

Spettroscopia di emissione atomica

La spettroscopia di emissione atomica, spesso indicata con la sigla AES, è una tecnica spettroscopica di emissione utilizzata in analisi chimica. Essa sfrutta la somministrazione di energia relativamente elevata, tanto da provocare la dissociazione in atomi e l'eccitazione di questi ultimi. In base alla lunghezza d'onda emessa è possibile risalire alla specie incognita, dato che gli spettri di ciascuna sostanza sono caratteristici, mentre misurando l'intensità dell'emissione si può effettuare anche l'analisi quantitativa. Le sorgenti utilizzate sono l'arco elettrico, la scintilla, la fiamma e il plasma.

Spettrometria di massa

La spettrometria di massa è una tecnica analitica applicata...