Appunti Analisi controllo qualità

SPETTROFOTOMETRIA IN TRASFORMATA DI FOURIER (FT-IR)

Questa tecnica strumentale è basata sulla spettroscopia infrarossa classica. Si tratta di una tecnica recente creata grazie alla computerizzazione dellaboratorio strumentale.

Il suo principio di base è rappresentato dalla possibilità di cogliere contemporaneamente tutte le frequenze dello spettro IR nel rilevatore, il che rende superflua la scansione della lunghezza d'onda.

Questo è possibile trasformando, per mezzo di un interferometro, la radiazione IR policromatica emessa dalla sorgente (istante per istante con la medesima intensità) in un interferogramma, dove l'assorbimento non è più funzione della frequenza, ma del tempo (cioè si passa da dominio delle frequenze a dominio dei tempi).

LEZIONE 12 (12/04/2021)

RICORDA: che cos'è la spettroscopia; come funziona; assorbimento e emissione; le diverse tipologie di transizioni; le diverse zone delle bande

Lo spettro elettromagnetico è la gamma completa delle onde elettromagnetiche; i diversi range di energia; i 2 diversi approcci dell'aspettroscopia di assorbimento: spettroscopia UV/visibile e spettroscopia IR; l'aspettroscopia di assorbimento UV/visibile è una spettroscopia elettronica concromofori specifici; la spettroscopia IR è vibrazionale; la spettroscopia UV/visibile è usata per scopi quantitativi e ha una buona sensibilità ed è riproducibile; la spettroscopia IR ha caratteristiche quasi opposte all'aspettroscopia UV/visibile; la spettroscopia IR è una tecnica poco sensibile, non riproducibile; IR ha potenzialità identificative eccezionali; IR dà informazioni qualitative attraverso lo spettro fingerprinter; per sapere qual è la concentrazione all'interno del campione uso la spettroscopia UV/visibile (raggio, doppio raggio, monocromatori..); per sapere che tipo di molecola c'è nel campione utilizzo IR

SPETTROSCOPIA DI EMISSIONE

FLUORESCENZA

LUMINESCENZA è necessario che una sorgente esterna fornisca al sistema una quantità di energia sufficiente ad innescare l'emissione luminosa. Differenti tipi di sorgente energetica definiscono, pertanto, differenti tipi di luminescenza. Si può così parlare, ad esempio, di elettroluminescenza, radioluminescenza, chemiluminescenza e fotoluminescenza.

In quest'ultima forma di luminescenza l'energia è fornita dall'assorbimento di radiazione elettromagnetica nello spettro compreso fra l'ultravioletto e l'infrarosso; la cosiddetta regione del visibile.

Nella fotoluminescenza vengono, infine, distinti due diversi processi: fluorescenza e fosforescenza. La fluorescenza è il risultato di un processo fisico in tre stadi successivi, che avviene in certe molecole (generalmente idrocarburi policiclici o eterociclici), chiamati per questo motivo fluorofori o fluorocromi. I tre stadi: 1. l'eccitazione; 2. Rilassamento non radiativo;

3. Rilassamento radiativo e quindi di remissione della radiazione. Nel fluorescenza se diamo un quanto di energia, una parte viene consumata dalla molecola e una parte viene riemessa. Quindi l'energia di Ri-emissione è inferiore a quella di eccitazione. Questo fenomeno avviene solo in determinate molecole che hanno certe caratteristiche (generalmente idrocarburi policiclici o etero ciclici), chiamati per questo motivo fluorofori o fluorocromi. Queste sono porzioni di molecola in grado di generare fluorescenza.

Le tecniche di assorbimento valutano la quantità di radiazione assorbita dal campione ad una specifica lunghezza d'onda. Le tecniche di emissione sono basate sull'eccitazione dell'analita che sta all'interno del campione. Le tecniche di emissione si basano sul presupposto che siamo in grado di causare un'eccitazione degli analiti e di registrare lo spettro di emissione. Si studia l'emissione da parte dell'analita. Ci sono

Il rilassamento è un processo che comporta il trasferimento dell'energia in eccesso di una specie nel livello vibrazionale più basso di uno stato elettronico eccitato ad uno stato elettronico più basso. L'assorbimento è estremamente rapido, 10 secondi; il rilassamento vibrazionale dura circa 10 secondi; la conversione interna attraverso i diversi stadi elettronici avviene in 10^-11 - 10^-12 secondi. L'emissione di fluorescenza termina in 10 secondi. Al contrario, la fosforescenza può continuare per parecchi minuti o anche ore.

MECCANISMO FLUORESCENZA:

La fluorescenza è uno dei numerosi meccanismi mediante cui una molecola può tornare allo stato fondamentale dopo essere stata eccitata mediante assorbimento di radiazione. Le molecole potenzialmente possono seguire cammini non radiativi con un rilassamento a velocità maggiore dell'emissione fluorescente. È una questione di tempi. Il rendimento quantico rappresenta il numero di molecole che fluoresce.

(per l'eccitazione e per l'emissione). Il sistema è posto a 90° rispetto alla cella di flusso; il monocromatore di eccitazione è posto a 90° rispetto al monocromatore di emissione. Questo per non interferire con il rivelatore.

STRUMENTI DI FLUORESCENZA. I metodi di fluorescenza sono generalmente da uno a tre ordini di grandezza più sensibili dei metodi basati sull'assorbimento.

Le sorgenti tipiche della fluorescenza sono le lampade ad arco di mercurio, ad arco di xeno, ad arco di xenomercurio e i laser.

I monocromatori e i trasduttori sono di solito simili a quelli utilizzati negli spettrofotometri ad assorbimento.

I fotomoltiplicatori vengono ampiamente utilizzati negli spettrofluorimetri a elevata sensibilità ma i detector a serie di diodi sono diventati molto popolari negli ultimi anni.

I fluorimetri e gli spettrofluorimetri differiscono ampiamente in sofisticazione, prestazioni e costo, così come gli spettrofotometri di assorbimento.

Fotometro lavora a lunghezza d'onda fissa; con lo spettrofotometro posso modulare le lunghezze d'onda.

La radiazione fluorescente viene emessa in tutte le direzioni e la configurazione a 90° fa sì che il rivelatore non veda la sorgente. Lo spettrofluorimetro usa due monocromatori a reticolo ed analizza l'emissione ad angoli retti. I due monocromatori permettono la scansione degli spettri di eccitazione e degli spettri di emissione o entrambi gli spettri (entrambe le lunghezze d'onda vengono scansionate con un determinato offset di lunghezza d'onda tra i due monocromatori).

Un fluorimetro, come un fotometro, impiega i filtri per la selezione lunghezza d'onda. La maggior parte dei spettrofluorimetri, al contrario, impiega un filtro per limitare la radiazione di eccitazione e un monocromatore a reticolo per disperdere la radiazione di fluorescenza del campione.

Se la tecnica UV visibile è sensibile, questa tecnica è estremamente sensibile.

LEZIONE 13 (12/04/2021)

Ricorda: la spettroscopia a fluorescenza è una tecnica sensibile, selettiva. Nel fluorimetro, costituito da lunghezza d'onda fissa, ci sono filtri e monocromatori (singoli o doppi) e con possibilità di effettuare scansioni con lunghezza d'onda di eccitazione ma anche con lunghezza d'onda di emissione. È possibile fare una scansione in tempo reale. La fluorescenza non è "correlata" con tutte le molecole ma ci sono alcune molecole particolarmente adatte alla fluorescenza (idrocarburi policiclici aromatici e le molecole con sistemi π coniugati).

RISONANZA MAGNETICA NUCLEARE (RMN o NMR)

Pauli nel 1924 introdusse l'idea dello spin nucleare che è un momento angolare (J) intrinseco. Protoni e neutroni possiedono un momento angolare di