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Sezione 2 – Metodi spettrometrici
1. Introduzione ai metodi spettrometrici
I metodi spettrometrici sono un insieme di tecniche strumentali, qualitative e quantitative, che si basano
sulla misurazione dell’intensità di una radiazione elettromagnetica entrante o uscente dal campione in
esame. Spesso ci si riferisce ai singoli metodi come “metodi spettroscopici”, ovvero metodi in cui si ha
l’interazione di una radiazione con la materia. Di questa categoria fanno parte essenzialmente tre tecniche:
la spettrometria ottica (ad es.: spettroscopia di assorbimento e di emissione atomica, spettroscopia di
assorbimento molecolare), la spettrometria di massa (separazione in base al rapporto massa/carica) e la
spettrometria a raggi X.
1.1. Spettri e aspetti quantitativi delle misure
Una prima ed importante suddivisione delle tecniche spettrometriche nasce dalle modalità di
registrazione della radiazione. La radiazione misurata, infatti, può essere entrante o uscente dall’analita
e avremo pertanto spettri in assorbimento o in emissione. Entrambe queste tipologie si riferiscono sia
all’analisi atomica (o elementare) che a quella molecolare e si basano su presupposti completamente
diversi. L’emissione consiste infatti nell’eccitazione di atomi, ioni o piccole molecole che in fase di
rilassamento generano uno spettro, ovvero un grafico in cui vengono relazionati i parametri di potenza
della radiazione (P) e di lunghezza d’onda o frequenza. La fase di eccitazione può avvenire via
bombardamento elettronico (emissione di raggi X), esposizione a correnti elettriche alternate o a intense
fonti di calore (emissione UV, visibile o infrarosso), irraggiamento elettromagnetico o grazie a reazioni
chimiche esotermiche. L’assorbimento invece prevede la rimozione selettiva di alcune frequenze di una
radiazione incidente sul campione da parte degli atomi, delle molecole o degli ioni che lo compongono.
La radiazione assorbita viene impiegata per promuovere il salto della particella ad uno stato energetico
superiore ben definito, dal momento che si avrà assorbimento solo se l’energia trasportata dalla
radiazione è pari al ΔE tra il livello di partenza e di arrivo. Questo fattore permette di caratterizzare
esattamente la specie che assorbe poiché i ΔE sono tipici di ogni sostanza. Lo spettro ricavato in questo
caso viene generato dal grafico dell’assorbanza in funzione sempre di lunghezza d’onda o frequenza.
Gli spettri generati da questi due tipi di analisi possono presentare tre tipi di andamenti: a righe, a bande
e continuo. Uno spettro a righe consiste in una serie di picchi stretti e ben definiti attribuibili
all’eccitazione o all’assorbimento da parte della materia allo stato atomico. Le bande invece nascono
quando sono presenti molecole o radicali e consistono in una serie di righe strettamente spaziate che
non sono sufficientemente risolte dallo strumento; questo fenomeno, in particolare per lo stato
condensato, è dovuto al fatto che le molecole possiedono molti più livelli energetici degli atomi. Infatti
l’energia associata ad una banda dipende da tre fattori:
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