METODI COLORIMETRICI E SPETTROFOTOMETRICI
Sono un gruppo di tecniche analitiche che si basano sulla interazione di radiazione elettromagnetica con la materia
Da tempo sono tra i metodi di rivelazione e quantificazione più impiegati in Chimica Analitica
Esistono diversi tipi di metodi, basati sia su interazioni con specie molecolari che atomiche:
• Assorbimento: la luce viene assorbita da un atomo, ione o molecola portandoli ad un più alto stato di energia
• Emissione: rilascio di un fotone da parte di un atomo, ione o molecola portandoli ad un più basso stato di energia
METODI COLORIMETRICI E SPETTROFOTOMETRICI
Ogni atomo o molecola ha un
caratteristico spettro di assorbimento,
dovuto alla specifica distribuzione dei
livelli energetici; perciò gli spettri di
assorbimento consentono l’analisi
qualitativa, mentre l’intensità degli
assorbimenti può essere sfruttata
nell’analisi quantitativa.
T = I/I0
comunemente si usano anche i valori di Assorbanza:
A = -logT La tramittanza T di una soluzione è la misura della luce che passa attraverso la soluzione e non viene assorbita
ANALISI QUANTITATIVA
I0
C
b I
L’analisi quantitativa spettrofotometrica è basata principalmente sullo studio degli spettri UV/Vis.
La legge fondamentale su cui si basano i metodi di assorbimento è quella di Bouguer-Lambert-Beer:
la quantità di luce assorbita da una soluzione è funzione della concentrazione della sostanza assorbente e della lunghezza del cammino ottico
ANALISI QUANTITATIVA
ANALISI QUANTITATIVA
Legge di Bouguer-Lambert-Beer:
A = bC
dove:
A = assorbanza della soluzione [numero adimensionale]
= coefficiente di assorbimento molare [L/mol·cm]
b = cammino ottico [cm]
C = concentrazione molare della soluzione [mol/L]
ANALISI QUANTITATIVA
dipende dalla lunghezza d’onda della radiazione assorbita, dal solvente e dalla specie chimica che dà l’assorbimento; non dipende invece in modo significativo dalla temperatura; la sua unità di misura dipende da quella scelta per la concentrazione
La trasmittanza T = I/I0 ha valori compresi tra 0 e 1, in genere viene espressa come trasmittanza percentuale:
T% = T · 100 i suoi valori possono variare da 0 a 100
Poiché A = log 1/T può assumere qualsiasi valore maggiore di zero Con un po' di matematica:
A = log 100/T% = 2 – log T% e T% = 10 2-A
In genere si cerca di eseguire le misure al valore della lunghezza d’onda corrispondente al massimo dell’assorbanza (max)
Questo è il punto di massima risposta corrispondente alla più alta sensibilità e più basso limite di rivelazione
Permette inoltre di ridurre il più possibile l’errore associato alla misura legato ad una eventuale scarsa riproducibilità della lunghezza d’onda
MISURA DELL’ ASSORBANZA
Infatti se si ha una piccola variazione di durante le misure e non si è al valore di max si potrebbe ottenere una notevole variazione nella risposta.
MISURA DELL’ ASSORBANZA
Piccolo errore Piccolo errore
Grande errore Grande errore
Stessa variazione di lunghezza d’onda Stessa variazione di lunghezza d’onda
Deviazione dalla relazione lineare
Molte sostanze danno una risposta lineare solo in un certo ambito di concentrazione, le deviazioni dipendono da moleplici fattori:
MISURA DELL’ ASSORBANZA
Il metodo deve essere utilizzato solo in questo ambito
Il metodo deve essere utilizzato solo in questo ambito
Ambito lineare Ambito lineare
C A
Calcolare l’assorbanza di una soluzione che ha una %T di 89 a 400 nm:
%T = T x 100 quindi:
T= 89/100 = 0,89
A = -log T = -log 0,89 = 0,051
Esercizio 1
Una soluzione contiene 4,50 ppm di una sostanza colorata.
Essa presenta una Assorbanza di 0,30 a 530 nm in una cuvetta da 2 cm. Calcolare ε:
A = εbC Dove:
A = assorbanza
b = lunghezza della cuvetta(cammino ottico) ε = coefficiente di assorbimento molare C = concentrazione
Esercizio 2
Si osservi che l’unità di ε in questo caso è cm-1·ppm-1 e ciò è funzione di come il problemaè posto.
Esercizio 2
ε= A = 0,30 = 0,033 cm-1·ppm-1
b·C 2,00cm·4,5ppm
ε= A = 0,30 = 0,033 cm-1·ppm-1
b·C 2,00cm·4,5ppm
Esercizio 3
Una soluzione di Co(H2O)2+ ha una assorbanza di 0,20 a 530 nm in una cuvetta da 1 cm, ε è noto e vale: 10 L mol-1 cm-1.
Quale è la concentrazione?
Con:
A = εbC
A = 0,20 ε = 10 b = 1 cm
C = A / εb = 0,020 M
L’assorbanza di una soluzione a concentrazione incognita di MnO4- è 0,500 a 525 nm. Nelle stesse condizioni sperimentali, una soluzione 1,0x10-4 M di MnO4- ha una assorbanza di 0,200.
Determinare la concentrazione della soluzione.
Esercizio 4
Esercizio 4
Il cammino ottico non è noto, ma questo non rappresenta un problema (è lo stesso in entrambi i casi):
Aincognita = b Cincognita Ariferimento = b Criferimento
semplificando :
Aincognita = Cincognita Ariferimento = Criferimento
Esercizio 4
La concentrazione incognita può essere trovata dalla:
Questo assumendo che le assorbanze in oggetto rientrino nell’intervallo lineare del metodo.
Cincognita= Aincognita .Criferimento A riferimento
Cincognita = (0,500/0,200) x1.0x10-4M= 2,5x10-4M
FINE TERZA PARTE
fotometro di August Beer
