Chimica Analitica

FLUORESCENTE8 – idrossichinolina Zn – 8 – idrossichinolina

La temperatura e gli effetti sul solvente: l'efficienza di fluorescenza decresce con l'aumentare della temperatura, poiché l'aumento della frequenza delle collisioni a temperature elevate fa aumentare la probabilità di rilassamento. Si ha lo stesso risultato se diminuiamo la viscosità.

La concentrazione ha effetti sull'intensità di fluorescenza: l'intensità della radiazione fluorescente è proporzionale al potere radiante del raggio di eccitazione assorbito dal sistema:

F = K' (P - P₀)

P = potere radiante

P₀ = valore dopo che il raggio attraversa una lunghezza b della soluzione

K' = dipende dall'efficienza di fluorescenza

F = esprimere in funzione della concentrazione c della particella Beer possiamo scrivere così:

P/P₀ = 10^-εbc

Sostituendo avremo:

F = K'P (1 - 10^-εbc)

εbc = Quando: A <

0,05 avremo: F = Kc. Dato un grafico della potenza fluorescente, quando 'c' diventa abbastanza grande da determinare un valore < 0,05 la linearità scomparirà ed F si troverà al di sotto della retta di estrapolazione (Assorbimento Primario). A concentrazioni molto alte, F raggiunge un massimo e può anche cominciare a diminuire con l'aumentare della concentrazione a causa dell'Assorbimento Secondario, in cui la radiazione emessa viene assorbita da altre molecole di analita. L'effetto precedentemente descritto è il risultato dell'autospegnimento per cui le due molecole dell'analita assorbono la fluorescenza prodotta dalle altre molecole dell'analita stesso. A concentrazioni molto elevate, F raggiunge un livello massimo e, successivamente, comincia a decrescere man mano che aumenta la concentrazione.

La figura a fianco mostra una configurazione fluorimetrotipica degli elementi che compongono

Un spettrofluorimetro ed uno fluorimetri, così come i fotometri, utilizzano i filtri per la selezione delle lunghezze d’onda. Gli spettrofluorimetri invece, utilizzano un filtro per la selezione di radiazioni di eccitazione ed un monocromatore a reticolo per la dispersione di radiazione fluorescente emessa dal campione. Tutti gli strumenti per la fluorescenza sono del tipo a doppio raggio, in modo da compensare fluttuazioni nella potenza della sorgente. Il raggio diretto verso il campione, passa prima attraverso un filtro o un monocromatore primario, il quale trasmette radiazioni che stimolano la fluorescenza e limita quelle corrispondenti alle lunghezze d’onda della fluorescenza stessa. La radiazione di fluorescenza emessa dal campione, può essere osservata ad angolo retto al raggio di eccitazione; è possibile che possano verificarsi grossi errori nella misura dell’intensità. La radiazione emessa, inoltre raggiunge un rivelatore dopo essere passata

Attraverso un filtro o monocromatore secondario, che isola un picco per la misurazione. Il raggio di riferimento passa attraverso un attenuatore che diminuisce la sua potenza fino a quella della radiazione di fluorescenza. I segnali che provengono dai fototubi del riferimento e del campione sono processati da un amplificatore la cui uscita è monitorata da un registratore.

1. I fluorimetri sono più sensibili poiché i filtri hanno una maggiore capacità di trasmissione rispetto ai monocromatori.
2. La sorgente ed il rivelatore possono essere posti più vicino al campione nello strumento più semplice e questo ne incrementa la sensibilità.

I metodi fluorimetrici sono due:

Metodi diretti:

• Basati sulla reazione dell'analita con un chelante per formare un componente fluorescente. Vengono usati per determinare i cationi.

Metodi indiretti:

• Basati sulla diminuzione/estinzione della fluorescenza di un reagente della sua reazione con l'analita.

Vengono utilizzati per determinare gli anioni. Per determinare nel modo migliore i cationi, si usano composti aromatici con due o più gruppi funzionali donatori, che permettono la formazione di chelati con lo ione metallico. La sensibilità e la selettività del metodo lo rendono uno strumento valido per l'analisi di prodotti alimentari, prodotti naturali, farmaceutici, campioni clinici, ecc...

La fosforescenza è un fenomeno di fotoluminescenza, simile alla fluorescenza. La fosforescenza coinvolge una transizione ad uno stato eccitato di tripletto ad uno stato fondamentale di singoletto. Tale transizione è meno probabile. Nella fluorescenza, invece, avviene un passaggio da uno stato eccitato di singoletto ad uno stato fondamentale di singoletto.

Uno degli svantaggi della fosforescenza è la lunga vita media. I processi non radiativi possono competere per disattivare lo stato eccitato. Per aumentare questa efficienza, veniva abbassata la temperatura.

Aumentano all'aumentare della temperatura. Nella spettrometria di massa atomica è desiderabile che il campione venga convertito in ioni gassosi. Gli ioni con masse atomiche diverse vengono separati in uno strumento detto "analizzatore di massa", la separazione avviene sulla base masse/carica. In tutte le tecniche spettroscopiche è necessario atomizzare il campione in atomi e ioni in forma gassosa, attraverso:

Atomizzatori continui - (plasma e fiamme).

Atomizzatori discreti - (elettrotermico).

Nebulizzazione: serve ad introdurre in modo continuo il campione sotto forma di spray di piccole gocce, chiamato aerosol; con l'introduzione continua del campione in una fiamma o in un plasma, si avrà quindi una popolazione di atomi, molecole e ioni. I campioni solidi possono essere introdotti nei plasmi vaporizzandoli con scintilla Nd:YAG elettrica o con un raggio laser con granato di neodimio ittrio alluminio a 1064 nm. I metodi di atomizzazione

Sono:

1. Atomizzazione con fiamma: la soluzione con l'analita viene dispersa o nebulizzata in piccole gocce che vengono trascinate nella fiamma dal flusso di un gas ossidante o combustibile. I metodi che si basano sull'uso della fiamma sono tre:
   1. Assorbimento atomico (AAS).
   2. Emissione atomica (AES).
   3. Fluorescenza atomica (AFS).
2. L'atomizzatore a fiamma è composto da un nebulizzatore pneumatico che converte la soluzione del campione in una sostanza nebulizzata che poi viene convogliata nel bruciatore; il processo di trasporto del liquido è detto aspirazione. Un nebulizzatore a tubi concentrici si basa sul Teorema di Bernoulli.
3. Nell'atomizzatore a flusso laminare, si utilizza un nebulizzatore a tubi concentrici; l'aerosol è miscelato con il combustibile e fluisce attraverso dei deflettori che rimuovono le gocce tranne le più piccole; a causa dei deflettori, la maggior parte del campione si accumula sul fondo della camera, dove viene drenato in un contenitore di scarico.

aerosol combustibile e comburente vengono bruciati in un bruciatore a fessura che genera una fiamma di 5 – 10 cm.

La fiamma è divisa in tre zone :

• Zona primaria di combustione- : si ha l’evaporizzazione del solvente.
• Regione interzonale- : si formano gli atomi gassosi e ioni elementari. Si verifica anche l’eccitazione degli spettri di emissione.
• Zona secondaria di combustione- : avviene l’ossidazione dei prodotti.

I tipi di fiamma usati :

• 1700°C – 2400°C con fiamme alimentate da miscele diverse aventi come comburente l’aria.
• 2500°C – 3100°C con fiamme alimentate da miscele diverse aventi come comburente l’ossigeno od ossido nitroso.

Gli effetti legati alla temperatura :

Le alte temperature influenzano gli spettri di emissione e assorbimento, poiché aumentano il numero di atomi nella fiamma e la sensibilità. La temperatura determina anche il numero di atomi eccitati e non, in una fiamma. Con una fiamma a 2500°C,

Un aumento di 10°C aumenta di circa il 3% il numero di atomi di Na allo stato 3p; alle stesse condizioni diminuisce di circa lo 0,002% il numero di Na che torna allo stato fondamentale. Le emissioni atomiche sono rappresentate da picchi stretti, detti "a". Sono evidenti bande di emissione dovute all'eccitazione di specie molecolari come MgOH, MgO, ecc... Le transizioni vibrazionali si sovrappongono alle elettroniche formando bande. Gli spettri sono detti "a".

Ionizzazione della fiamma: gli elementi nella fiamma sono ionizzati, questo determina la presenza di atomi, ioni ed elettroni nel mezzo. Prendendo come esempio il